人工智能在小學信息課堂上的實踐與反思

楊慧成

摘 要：人工智能教育已經成為當前基礎教育研究的熱點，通過開源機器人，基于scratch+物聯的智能互聯創客套件，可以讓學生在真實情景下開展人工智能學習，有利于培養學生的創新能力。

關鍵詞：人工智能; 智能互聯; 開源機器人

中圖分類號：G623.58? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1006-3315（2020）12-042-001

隨著現代信息技術的迅猛發展，人工智能已經進入了人類的各個領域。開源智能機器人和智能互聯創客教育具有實踐性強、探索性強和綜合性強的特點，有利于學生迅速接觸前沿研究，打開思路，拓寬視野，提高學生動手能力，培養學生創新精神。下面筆者結合自己學校開展的人工智能教育，談談幾點體會。

一、以課程開發為抓手，在小學高年級全面普及人工智能教育

首先我們成立了以筆者為組長的人工智能課程開發小組，組織全體信息技術老師分析人工智能課程的總體目標，即通過圖形化編程了解程序流程，培養計算思維，了解人工智能的概念，體驗人工智能在生活中的應用。以設計、組裝、編程、運行為主要學習內容，通過一個個項目培養學生動手能力、觀察能力、分析能力、邏輯思維能力和提升學生的信息技術核心素養為主要目標的課程。

然后根據這些課程目標確定教學內容，編寫校本課程。五年級開展基于“scratch+物聯”的智能互聯創客教育，共19節課，內容分別為：1.點亮一盞燈、2.智能交通紅綠燈、3.摩爾斯電碼、4.智能觸摸燈、5.智能聲控燈、6.智能光控燈、7.自動空調、8.小小編曲家、9.智能報警器、10.避障小車、11.循跡小車、12.智能小車、12.紅外遙控風扇（一）、13.紅外遙控風扇（二）、14、智能家居（一）、15、智能家居（二）。六年級開展基于開源機器人的教育，共10節課，內容分別為：1.讓小車動起來、2.兜兜轉轉、3.巡邏衛士（一）、4、巡邏衛士（二）、5.巡邏衛士（三）、6.垃圾清運、7.緊急救火、8.超級警衛、9.智能駕駛、10.超級智能車。

信息技術課堂上編程是人工智能課程的核心。在編寫程序的過程中，學生需要借助于老師的流程圖把一個復雜的大問題分解成一個個可以解決的小問題，循序漸進，逐步解決整個問題。在編寫程序的過程中，學生首先要清楚人工智能作品的搭建結構和運行原理，其次還要清楚各種模塊的功能，通過編寫程序來控制各種傳感器、動力系統、聲光系統等模塊，使人工智能作品感知外界的環境信息，并對感知到的信息做出決策和響應，以使人工智能作品能夠順利完成指定的任務。

以筆者執教的《智能小車》一課為例，該課伊始激趣導入，播放一段百度無人駕駛汽車的精彩視頻，激起探究科學的勇氣，讓學生對人工智能技術有強烈求知的欲望。然后通過流程圖和學生一起解讀分析智能小車工作的原理。接著采用任務驅動法教學，讓學生通過微課程學習和學案引領，循序漸進地完成三個基本任務：1.組裝小車;2.讓小車動起來;3.讓小車智能化。最后的展示評價環節，筆者讓學生展示自己設計的小車并進行小組間評價，每個小組根據其他小組的評價進一步改善自己小組的作品并再次展評。學生在設計、編程、調試、展評中學得開心，玩得快樂，創意飛揚。通過課程目標、課程內容、課程實施和課程評價四個環節，最終達到課程目標。

二、以興趣特長班為突破口，充分打造學校特色亮點

我校在五六年級普及的教育的基礎上，開設了兩個人工智能興趣班，分別為：智能互聯創客興趣班、機器人興趣班。

智能互聯創客興趣班主要開展基于scratch+物聯的電腦制作創客教育，是創客文化與信息技術教育的結合，以項目學習的方式，培養學生創新能力、解決問題能力和團隊協作的能力的一種素質教育。該興趣班共四組隊員，三人為一個小組，每兩周完成一個項目。該興趣班注重創意，并且強調了“智”，需要關注其智能的體現，作品要具有趣味性、互動性，不僅僅關注技術創新，更多的是關注應用場景的創新等等。

機器人興趣班主要開展基于開源機器人的教育，以項目學習的方式，培養學生創新能力、解決問題能力和團隊協作的能力的一種素質教育。該興趣班共五組隊員，兩人為一個小組，每兩周完成一個項目。結合人工智能技術的基礎性內容進行適當的講解，讓學生了解機器人作為人工智能技術的產物，其設計原理是什么，在具體的設計過程中應該遵循怎樣的思路與原則。相較于普及的課堂教學，興趣班以人工智能技術為切入點，逐步深入研究機器人，讓學生對該門課程產生由淺入深的了解。

三、以參加人工智能賽事為驅動，搭建學生個性成長的平臺

近五年，我校每年均有學生參加電腦制作創客競賽和機器人大賽。很多學生獲得了國家級、省、市、區的獎項。我校還承辦了2019年蘇州市中小學生電腦制作活動創客競賽。

隊員韋向陽同學在談到參加蘇州市中小學電腦制作活動創客競賽時感觸良多：參加了蘇州市中小學電腦制作活動創客競賽后，我受益無窮。我學到了許多關于創意、設計、搭建、編程的知識，更重要的是我認識到了團體合作的重要性，我們小組的三位成員都是臨時抽簽組建的隊伍，開始我們誰也不認識誰，不一會我們成了密切合作的好伙伴，通過齊心協力地克服了一個又一個困難，最終獲得了蘇州市一等獎，并代表蘇州市參加了江蘇省的競賽，我真的非常感謝學校為我提供了這樣一個競賽和學習的機會。

人工智能比賽讓學生接軌前沿科技，開闊眼界，培養學生綜合素養，讓其在同齡人中迅速脫穎而出。通過參加基于scratch+物聯的創客競賽、開源機器人競賽等人工智能比賽活動，為學生搭建個性成長的平臺，創設解決真實問題的能力，讓學生嚴格按照規則進行實戰對抗比賽，不斷提升自己的能力。

我們將繼續帶領學生行走在人工智能校本課程的探索和實踐道路上，完善課程內容，認真組織學生參加興趣班訓練，帶領學生參與各級各類的競賽和展示活動，為學生探索人工智能搭建更完美的平臺，培養新時代的人工智能精英。

參考文獻：

[1]凌秋虹.人工智能在小學信息技術課堂教學中實施的思考，中國信息技術教育，2019年11期

[2]王海龍.淺談人工智能在小學教育中的滲透與應用，中小學電教，2019年08期