融入人工智能創客教育，激活物理課程活力

熊慶龍

摘 要：人工智能是當前最具戰略性挑戰性的前沿技術領域，國務院已印發了《新一代人工智能發展規劃》，人工智能上升到了國家戰略，將影響未來社會的發展。目前物理課程教學活動中，不重視動手能力和創新能力的培養，造成學生興趣低落、能力不足等，不利于學生適應未來社會的競爭。以全納教育、可持續發展、創新應用能力培養等理念為引導，提出融入人工智能創客教育，激活物理課程活力的做法，對培養學生創新應用能力作有益的探索和交流。

關鍵詞：人工智能;創客教育;物理課程;提升活力;創新能力

一、問題的提出

人工智能被認為是當前最具戰略性挑戰性的前沿技術領域，2017年7月20日，國務院印發了《新一代人工智能發展規劃》，人工智能上升到了國家戰略，其頂層設計框架搭建已完成，將影響到未來社會的發展。目前人工智能已經逐步應用到各個領域，未來社會需要培養熟悉人工智能應用技術的創新型人才。從國內外形勢來看，各國均在積極培養面向未來競爭的人才，其中人工智能應用、創客創新能力等尤其熱門，AI、AR、VR等技術已經不斷普及，國內外青少年人工智能和創客大賽等頻頻開展，多姿多彩。

目前中學物理課程的教學活動中，仍以灌輸知識和題海戰術為主，重知識、輕能力，不重視動手能力和創新能力的培養，造成學生興趣低落、能力不足等，物理課程的活力不足。普遍來看，適應未來發展的人工智能創客教育，在物理課堂內外更是開展甚少，這對學生適應未來社會工作、學習、生活中的競爭是不利的。

近年來，筆者以全納教育、可持續發展、創新應用能力培養等理念為引導，在物理課堂和課外人工智能與創客教育的教學指導實踐中，積累了一些有效做法，提出利用微課，在物理課程中融入人工智能創客教育，從而激活物理課程的活力，達到促進學生個性化學習和創新應用能力發展的效果。

二、物理課程融合人工智能創客教育的基本策略

（一）做好家校和社區協同教育的工作

該項教育活動，需要家長的大力支持和充分挖掘利用社區的相關資源，所以要先做好“三件事”，一是通過講座、微信群等，向師生、家長分析介紹未來的“變”，對大家統一認識和更新理念，構建適應未來發展的正確育人觀。二是充分挖掘利用學校和社區的人才、平臺、信息、人脈等資源，選準方向，搭建有效的特色辦學育人途徑。三是抓準人工智能創客教育發展的新方向，設計制定可行的物理課堂及課外延伸的創新育人方案等。

（二）搭建平臺，營造氛圍，達到師生有效融合和多元激勵

要實現良好的效果，既要有示范團隊的引導，又要建立激勵平臺。首先，學校要不斷完善設備設施和物理教師綜合能力的培養，物理科組通過集體備課，整合好開展該項活動的微課等教學資源，同時要解決一些教學中的瓶頸，能在課堂內外使用手機、平板電腦中的AI、AR等人工智能技術。其次，組織建立人工智能學習“創客空間”，優先培養一些“創客小天才、小能手”，起到示范作用。再而，在學校營造人工智能活動的良好氛圍，搭建好課堂內外展示、比賽、合作評價等活動平臺與載體，激發學生興趣，突出體檢實踐，訓練學生的想象力和思維能力，實現學生創新能力與思維習慣的良好內化培養。在比賽或展示活動后，要及時對活動中師生的表現進行多維度的多元激勵，在全校升旗禮、全校大課間集會或課堂總結等合適的時候，進行表彰總結，激勵效果就會更好，對激活物理課堂活力會有積極作用。

三、融入人工智能創客教育，激活物理課程活力需要“三培養”

我國教育部正式頒布實施修訂版的《義務教育物理課程標準》，該標準的總目標提出讓學生“學習終身發展必需的學科基礎知識和方法，養成良好的思維習慣，在分析問題、解決問題或作決定時能嘗試運用科學知識和科學研究方法，同時注重培養學生勇于創新的精神”。

（一）融入人工智能創客教育要激發興趣，培養創新思維習慣

中學階段是學生思維發展最活躍的時期，很多地區由于理念滯后、師資隊伍“老化”等，教師不會利用先進的設備和技術，造成學生學習興趣下降，普遍覺得物理課程知識難、參與難、直觀弱、動手少、趣味低、聯系生活不夠、實用性低、評價乏味等，厭學現象嚴重，創新發展的思維和能力得不到良好的激活及培養。物理課程是以實驗探究和動手能力培養為基礎的，在教學中要融入人工智能創客教育，可以通過小制作交流展示比賽、科技創客節活動來進行，并建立靈活有效的評價和獎勵機制，激發學生興趣。另外，學校還可以根據不同學生的情況，設計若干個自選項目的創意設計大賽或“金點子”征集比賽等，不一定要制作出具體的作品，只要提出創意思路和基本方法，并配合圖表來作說明，這樣，大多數學生均能參與，普及性也較好，就能達到既激發學生興趣，又培養學生創新思維能力的效果。

（二）融入人工智能創客教育要搭建平臺，培養創新實踐能力

教師要讓物理課程教學充滿活力，就要搭建好合適的實踐平臺，積極鼓勵學生以自主或合作的方式，參與動手創新實踐活動，然后在小組或班級分享交流，再進行作品完善等，從而提高學生的解決問題能力、團隊協作能力和創新能力。物理教學中融入人工智能創客教育，就能提高學生的學生興趣和主動性，老師要盡量讓所有學生想參與、能參與、會參與，就可達到良好培養動手實踐能力的目的。

如：我在教學八年級物理（人教版）“聲音的傳播和應用”時，為了讓學生更好地體會固體介質可以傳播聲音，我針對學生的實際，采用分組、分層與合作的方式，設計了兩個實驗，一是“自制土電話”，二是“塞耳朵聽音樂”。實驗之前，我先用手機軟件準備好了兩個虛擬現實AR作品，讓學生欣賞，激發興趣，接著我指導學生用平板電腦啟動百度語音人工智能（AI）功能，用語音搜索了一些視頻資料，來合作學習操作方法，實驗時做好安排，第一個實驗由1，3，5，7小組合作完成，提示準備的器材可以有棉線、紙杯等;第二個實驗由2，4，6，8小組合作完成，提示準備的器材有消毒棉花、耳塞、小木棍、音樂喇叭等。同學們通過分工參與、測試調整、分享展示、評價總結等活動環節，體會到物理知識是有趣的、有用的，達到了快樂學習的目標。在交流中，大家聽到貝多芬失聰后，用小木棍的“骨傳導”來繼續創作偉大的音樂作品的故事后，被感動了，情感上也得到了啟發教育。

（三）融入人工智能創客教育要利用微課，培養個性化學習能力

物理課程教學中，一方面由于學生個人的特性和參與能力不同，人工智能創客教育活動普及開展受到較大影響;另一方面由于場地、設備、環境溫度、安全保障等的影響，還有一些老師課堂上駕馭控制學生的效果不同等，有些創客實驗難于在課堂上有限的時間內成功完成，如：做“晶體和非晶體的熔化和凝固實驗”“透鏡成像實驗”“流體壓強實驗”“‘四足機器人滅火”等，都由于條件限制，在課堂上難于做到安全性、條理性、有序性，成效不大。

此時可以利用手機3D全景、DV或數碼相機的視頻功能，在特定的場所和條件下，課前組織學生代表進行實驗，多維度影像記錄其操作過程，再利用CS等編輯軟件，制成3至5分鐘的微課，應用到教學指導中，既可以提高學生興趣，又可以節約時間，能有效性指導學生的動手實驗。同時，學生還可以根據不同的需要，對微課范例再反復觀看或暫停在某個細節細致觀察、充分討論，就不會因聽講解或觀察不細心等而影響到進程，也不會因某節課請假而造成不能系統學習的情況，有利于提升學生個性化學習的效果。

四、物理課程融入人工智能創客教育初顯良好的成效

近三年來，在物理課程融入人工智能創客教育實踐中，既提高了物理課堂活力，又提高了全校學生的創意思維興趣、習慣和參與能力，學生參與“學校科技創客節”活動的項目、人數、質量等均提高了，涌現了不少人工智能創新制作的“精英”，創客教育初見成效，我校學生團隊在參加2019年10月的第八屆廣東省創意機器人大賽中，榮獲得廣東省一等獎、三等獎和優秀組織獎、園丁獎等;還有，2019年5月，我校的《學校科技節活動成果》也榮獲廣東省一等獎。

在“互聯網+”教育的大背景下，為了更好地培養適應未來發展的人才，實現教育強國和民族復興的偉大目標，基礎教育要融入人工智能創客教育，特別是以實驗、實踐為基礎的物理課程，要起到“龍頭”作用，結合學科特點和學生實際，開展好課堂、課外的人工智能創客教育活動，激活物理課程教學的活力，積極培養學生的創新應用能力和個性化學習能力，助力學生實現良好的可持續發展。

參考文獻：

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注：本論文隸屬于廣東省教育科研“十三五”規劃課題：《互聯網+教育的背景下利用微課促進學生個性化學習研究》（編號：2018YQJK181）。