小學(xué)階段的人工智能機(jī)器人課程

杜坤 牟寧

摘要：人工智能機(jī)器人課程在簡陽市正大力開展，本文結(jié)合實(shí)際開課和教學(xué)情況，闡述了小學(xué)階段人工智能機(jī)器人課程的特點(diǎn)，探討建立良好課堂秩序的方法，摸索了教具管理方式，根據(jù)運(yùn)用“五E教學(xué)法”開展人工智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)，分享了開展《AI上神奇動(dòng)物》課程的設(shè)計(jì)思路。

關(guān)鍵詞：人工智能;機(jī)器人;課程;五E教學(xué)法

一、引言

2017年國務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》強(qiáng)調(diào)，要充分利用已有資金、基地等存量資源，發(fā)揮財(cái)政引導(dǎo)和市場主導(dǎo)作用，形成財(cái)政、金融和社會(huì)資本多方支持新一代人工智能發(fā)展的格局，并從法律法規(guī)、科學(xué)普及等方面提出相關(guān)保障措施。

簡陽市積極響應(yīng)，迅速組織，以大規(guī)模，廣覆蓋，在四川省首先開展起人工智能機(jī)器人的普及教育，讓高科技設(shè)備，高端教育資源走進(jìn)中小學(xué)，為普惠性人工智能教育事業(yè)做開路先鋒。簡陽市人工智能機(jī)器人教育規(guī)劃從2018年9月至2020年12月共分為三期實(shí)施，逐步完成。截止到2019年4月，全市公辦小學(xué)、初中和高（職）近70所學(xué)校開展了人工智能教育。新市小學(xué)屬于其中一所學(xué)校，開展力度大，在三年級開設(shè)了五個(gè)班，四年級開設(shè)了六個(gè)班。

二、人工智能課程在小學(xué)階段的特點(diǎn)

人工智能課程內(nèi)容吸引力強(qiáng)。我們簡陽的小學(xué)生信息技術(shù)基礎(chǔ)從整體上看偏弱，人工智能機(jī)器人更是初次接觸，因此，我們的學(xué)生對該課程的好奇心更強(qiáng)，探究的興趣更濃厚。優(yōu)必選公司的《AI上神奇動(dòng)物》、《AI上智慧生活》、《AI在變形工坊》等系列教材聯(lián)系真實(shí)世界，能充分提高學(xué)生的好奇心、探索欲，引導(dǎo)學(xué)生走入人工智能大門，探索未知的領(lǐng)域，培養(yǎng)學(xué)生建立科學(xué)探索的方法。

人工智能課程鼓勵(lì)創(chuàng)新，培養(yǎng)開拓精神。人工智能機(jī)器人課程是一門綜合性課程，《AI上神奇動(dòng)物》與生活貼近，包含大量可愛的動(dòng)物圖片，有豐富的知識(shí)，還可以鍛煉技能。這些知識(shí)、技能的學(xué)習(xí)過程是一個(gè)思考、實(shí)踐、再思考、再實(shí)踐的過程，也是一個(gè)開拓創(chuàng)新精神的培養(yǎng)過程。在人工智能機(jī)器人的課堂上，學(xué)生的操作過程多樣、實(shí)踐結(jié)果也可以是百花齊放。這種開放式的課堂，師生都能輕松參與其中，大膽操作、放飛想象、自由反饋，非常有利于開拓創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。不同學(xué)生、不一樣的作品都有獨(dú)立的意義，我們都可以給予積極的評價(jià)，做有溫度的教育。比如在“誰的大嘴巴”這一節(jié)課，有的同學(xué)把造型做了適當(dāng)創(chuàng)新，眼睛上做了眉毛，有的同學(xué)做了一個(gè)長尾巴。這些都值得表揚(yáng)和鼓勵(lì)。

小學(xué)階段人工智能機(jī)器人教育的核心素養(yǎng)，培養(yǎng)途徑新。為什么說新呢？因?yàn)樾略谂c時(shí)俱進(jìn)，把最適合學(xué)生的，新穎前沿的技術(shù)呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生接觸人工智能產(chǎn)品，激發(fā)對人工智能產(chǎn)品的使用興趣，了解執(zhí)行器和傳感器的使用方法，樹立尊重事實(shí)、樂于探究、與他人合作的科學(xué)態(tài)度。在積木模型方面，主要從搭建入手培養(yǎng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力;在編程方面，從理解循環(huán)邏輯和“如果……否則……”條件判斷邏輯等信息技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí);在培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣上，發(fā)展科學(xué)探究能力、學(xué)習(xí)能力，學(xué)生嘗試運(yùn)用觀察方法、記錄方法和總結(jié)方法，體驗(yàn)科學(xué)探究的基本過程，完成簡單的科學(xué)探究目標(biāo)。這能讓學(xué)生在人工智能課程中學(xué)習(xí)到終生有益的學(xué)習(xí)方法和知識(shí)。

三、人工智能機(jī)器人課程的開展

在此把我所帶的四年級人工智能機(jī)器人課堂經(jīng)驗(yàn)（我們使用的是優(yōu)必選出品的《AI上神奇動(dòng)物》教材）分享出來，以共同探討。我們學(xué)校將人工智能機(jī)器人課程和信息技術(shù)課程融合。在兩門學(xué)科融合后，人工智能機(jī)器人課程就能打破40分鐘的局限性，學(xué)生就有更充分的時(shí)間來發(fā)現(xiàn)問題、探索未知、解釋現(xiàn)象、操作驗(yàn)證、分享經(jīng)驗(yàn)、評價(jià)反饋。對這種新型的課程，該如何保障課程的順利開展呢？以下從幾個(gè)方面進(jìn)行說明。

<一>、建立良好的課堂秩序

良好的課堂秩序是課堂高效的保證。人工智能機(jī)器人課實(shí)踐性強(qiáng)，學(xué)生動(dòng)手的環(huán)節(jié)很多，這對課堂秩序就有更高的要求，如何打造良好的課堂秩序就是第一個(gè)需要解答的問題。

課堂秩序的維護(hù)是師生共同的責(zé)任，在第一節(jié)課，師生要一起商討、挑選出得力的組長、小組長（注意提醒學(xué)生男女搭配），一起建立課堂秩序的共同規(guī)則。老師整體上把握課堂節(jié)奏，組長負(fù)責(zé)組內(nèi)秩序，保證課堂的有序有效。

課前教師要引導(dǎo)學(xué)生排隊(duì)，按時(shí)到人工智能機(jī)器人操作室，避免學(xué)生把大量的時(shí)間花在了排隊(duì)、走路的過程中。課中，我摸索了“五點(diǎn)規(guī)矩”：安靜有序提前到、水杯玩具先放好、加油鼓掌莫嘲笑、眼睛思維齊跟上、器材設(shè)備分類放。口令要簡單有趣好記，比如學(xué)生常玩的游戲口令：一二三木頭人。能夠很好的保障課堂秩序。課后，有序按組離開教室。

<二>、養(yǎng)成優(yōu)秀的教具管理習(xí)慣

人工智能機(jī)器人課堂，每個(gè)小組都有一套設(shè)備。比如，《AI上神奇動(dòng)物》配套的設(shè)備，就有幾百個(gè)積木塊、編譯器、控制器等。這么多的教具如果凌亂，將是災(zāi)難性的后果，那如何做到規(guī)范管理呢？

1.設(shè)備清單要做好，記錄要及時(shí)，使用記錄要真實(shí)。

2.成套設(shè)備要編號(hào)，查找、記錄、維護(hù)、使用都方便。

3.課前設(shè)備充滿電，檢查教具并整理、擺放好。設(shè)備充電時(shí)一定要有人照看，避免電子設(shè)備過沖而損壞，防止火災(zāi)隱患。

4.備份設(shè)備至少準(zhǔn)備兩套。

5.上課時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生檢查設(shè)備是否異常，及時(shí)解決問題。

6.課后要引導(dǎo)學(xué)生參與到教具的檢查、整理、擺放活動(dòng)中。

<三>、恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

課堂上，優(yōu)必選公司的教材《AI上神奇動(dòng)物》，適合利用“五E教學(xué)法”：吸引--探究--解釋--分享--評價(jià)。每一節(jié)課學(xué)生都有相似的經(jīng)驗(yàn)積累過程，讓學(xué)生能自主的、自適應(yīng)的參與到活動(dòng)當(dāng)中來。

比如：我的課堂上，每次先呈現(xiàn)一個(gè)我做的模型。吸引學(xué)生迅速參與到活動(dòng)中來（3分鐘左右）。然后，學(xué)生就會(huì)主動(dòng)去探究分析：我們需要什么積木才能做出這樣的模型？這個(gè)模型要實(shí)現(xiàn)什么功能（3分鐘左右）？接著，學(xué)生就會(huì)主動(dòng)分工，迅速投入到活動(dòng)中去（速度快的小組可以自主美化模型）。當(dāng)模型搭建結(jié)束了，時(shí)間充裕時(shí)，我可能會(huì)引導(dǎo)學(xué)生分享下作品，說說自己的心得或者自己對這個(gè)模型的功能或者希望這個(gè)模型能干什么（25分鐘）？然后，順理成章的引導(dǎo)學(xué)生，思考如何實(shí)現(xiàn)自己的希望（8分鐘左右）？師生一起學(xué)習(xí)編程控制模型。程序較難時(shí)，可以把程序分解成幾個(gè)模塊來探究。程序編譯好后，一定要操作下，看下模型是否按照我們的希望來運(yùn)行的，可以以全班分享的形式或者小組內(nèi)分享交流（注意觀察：邏輯編程運(yùn)行時(shí)黃色運(yùn)行提示框和模型的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)）（25分鐘左右）。再接著，在分享的時(shí)候，引導(dǎo)學(xué)生積極評價(jià)。根據(jù)我們的規(guī)矩，不論同學(xué)做的優(yōu)劣，我們都要先給掌聲，然后可以提出自己的新希望與同學(xué)一起分享、思考（10分鐘左右）？最后，我們一定要留出5分鐘左右的時(shí)間，回到生活中來看看，引起學(xué)生對動(dòng)物對環(huán)境的愛和保護(hù)欲。

每節(jié)課都以相似的課堂結(jié)構(gòu)展開來上，師生不但可以更加自然的參與課堂當(dāng)中，大家還能積極主動(dòng)的維護(hù)課堂的秩序。

四、結(jié)束語

人工智能機(jī)器人課程在簡陽市已經(jīng)開展的如火如荼。師生積極投入其中，享受人工智能機(jī)器人教育的快樂和激情。然而我們的經(jīng)驗(yàn)、方法依然不夠豐富。我們還在不斷的摸索嘗試，逐步完善人工智能機(jī)器人教學(xué)模式，培養(yǎng)更多的優(yōu)秀師生。在課程開展當(dāng)中，我們將適當(dāng)?shù)慕M織人工智能機(jī)器人展示活動(dòng)，保持師生參與的熱情，將人工智能機(jī)器人教育深入到教學(xué)中去，讓更多的師生加入進(jìn)來。

參考文獻(xiàn)：

[1]《AI上神奇動(dòng)物》教師用書?深圳市優(yōu)必選科技有限公司

[2]《AI上神奇動(dòng)物》課程大綱?深圳市優(yōu)必選科技有限公司