小學(xué)人工智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的開發(fā)與利用

沈崢嶸

摘要：實(shí)驗(yàn)是小學(xué)人工智能教學(xué)的重要組成部分，對學(xué)生的信息素養(yǎng)提升具有舉足輕重的作用。本文從如何利用人工智能開放資源切入，探索人工智能教育資源的開發(fā)與利用，以期破解人工智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)困境，為小學(xué)開展人工智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：小學(xué);人工智能;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 論文編號：1674-2117（2022）08-0050-02

● 小學(xué)人工智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀

雖然蘇科版信息技術(shù)教材中設(shè)置了“人工智能”模塊，但將這一模塊落地的學(xué)校卻很少，很多教師都只停留在讓學(xué)生簡單地體驗(yàn)與了解人工智能應(yīng)用上，產(chǎn)生這種情況的原因主要有以下幾點(diǎn)。

1.對人工智能課程資源的認(rèn)識囿于書本

人工智能課程是一門新鮮的、高大上的課程，學(xué)校沒有與教材相對應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施和基本設(shè)備，教師認(rèn)為教學(xué)無法展開。人工智能課程并非簡單地教教材，需要教師敢于嘗試，勇于創(chuàng)新，需要教師變“教”教材為“用”教材。所謂“用”教材，即不照本宣科，把教材僅當(dāng)作課堂的支點(diǎn)。

2.教學(xué)理念亟待轉(zhuǎn)變

人工智能技術(shù)日新月異，信息技術(shù)教師要轉(zhuǎn)變理念，因地制宜，在原有基礎(chǔ)上引入人工智能軟件、硬件模塊，創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，更新教學(xué)理念、教學(xué)方法和教學(xué)手段。

● 小學(xué)人工智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的開發(fā)與利用

1.把握教材資源，以微項(xiàng)目方式構(gòu)建學(xué)習(xí)活動

（1）借助平臺，構(gòu)建人工智能課程活動項(xiàng)目

近幾年，人工智能編程軟件和開放平臺逐漸優(yōu)化，如HappyCoding、慧編程、Mind+等，為師生提供了良好的實(shí)驗(yàn)平臺，教師可以利用項(xiàng)目教學(xué)法構(gòu)建微項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)踐探索，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

例如，現(xiàn)在的很多老年人都患有高血壓、糖尿病等慢性疾病。教師創(chuàng)設(shè)情境引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)AI圖像識別算法，完成藥品盒子樣本的訓(xùn)練。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不斷驗(yàn)證調(diào)整，最終學(xué)生設(shè)計(jì)出脫離計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的“用于幫助老年人科學(xué)服藥的人工智能裝置”。

（2）合理整合其他學(xué)科，構(gòu)建人工智能項(xiàng)目

人工智能課程是一門綜合實(shí)踐類課程，教師要善于發(fā)現(xiàn)其他學(xué)科與人工智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)的融合點(diǎn)，進(jìn)行跨學(xué)科整合，使項(xiàng)目式教學(xué)資源最大化、最優(yōu)化。例如，在教授蘇教版六年級《聲控機(jī)器人》一課時，筆者將人工智能實(shí)驗(yàn)與語文、數(shù)學(xué)、藝術(shù)學(xué)科有機(jī)融合，以學(xué)生喜愛的古詩詞為切入點(diǎn)，將互動古詩詞這一創(chuàng)意引入課堂，借助學(xué)生已有的古詩詞和圖形化編程的經(jīng)驗(yàn)，以項(xiàng)目的方式開展多學(xué)科的整合教學(xué)，并利用AI編程實(shí)現(xiàn)語音識別和智能應(yīng)用。

2.把握學(xué)生資源，設(shè)計(jì)人工智能實(shí)驗(yàn)

（1）抓住學(xué)生興趣點(diǎn)

教師在選擇和設(shè)計(jì)人工智能實(shí)驗(yàn)時，要緊緊抓住學(xué)生的興趣點(diǎn)，引發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作動機(jī)，形成人工智能研究實(shí)踐的良好環(huán)境。例如，在新冠疫情期間，保持社交距離“一米線”是非常重要的防疫公共衛(wèi)生舉措，每個人都必須重視，但在實(shí)際生活中，地上的一米線標(biāo)語提示并不能讓每一個人都自覺遵守。因此在上課伊始，筆者先出示了學(xué)校門口、醫(yī)院、銀行、商場人們排隊(duì)的情況，引發(fā)學(xué)生思考——能否利用智能技術(shù)設(shè)計(jì)一種“用于安全距離排隊(duì)的人工智能裝置”？通過討論、規(guī)劃、設(shè)計(jì)，學(xué)生給出了采用人臉識別和舵機(jī)攔桿相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)智能“物理一米線”。接著，通過多輪實(shí)驗(yàn)和測試，學(xué)生發(fā)現(xiàn)通過AI裝置在通過時間效率上只與舵機(jī)起桿時間有關(guān)，即“舵機(jī)抬桿時間”就等于“通行效率”。裝置識別到人體后，會馬上驅(qū)動下一個欄桿放下，放下時需要的時間，正好是下一個人走到前一個欄桿一米線所需的時間。經(jīng)過模擬測試后，對實(shí)際運(yùn)用再次進(jìn)行測算。這樣的教學(xué)，不僅為學(xué)生創(chuàng)造了一個有趣、健康、互動的情境，激發(fā)了學(xué)生人工智能學(xué)習(xí)的興趣，而且提升了學(xué)生的創(chuàng)作能力和動手能力。

（2）結(jié)合生活需求

人工智能技術(shù)應(yīng)用于生活，也來源于生活。在小學(xué)階段開展人工智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動要以學(xué)生的日常生活為基礎(chǔ)來開展。例如，筆者所在學(xué)校處于鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)，電瓶車、摩托車是很多家長接送孩子上下學(xué)時的主要交通工具，但家長和學(xué)生“戴頭盔”的安全意識比較薄弱。鑒于此，筆者以解決這一實(shí)際生活安全問題為導(dǎo)向，借助學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)和制作智能頭盔，并利用編程實(shí)現(xiàn)組建無線局域網(wǎng)，通過廣播實(shí)現(xiàn)智能應(yīng)用。在這個過程中，學(xué)生體會解決真實(shí)生活問題的方法，體驗(yàn)創(chuàng)造的樂趣，感悟人工智能的力量，形成“源于生活—融合創(chuàng)作—用于生活”的課堂生態(tài)。

● 開發(fā)與利用的反思

1.人工智能為素養(yǎng)評價(jià)提供了有效支持

新課改將評價(jià)方式從面向知識技能轉(zhuǎn)向面向素養(yǎng)，而素養(yǎng)的養(yǎng)成是一個長期、動態(tài)和持續(xù)的過程。而人工智能實(shí)驗(yàn)的過程，恰好為素養(yǎng)的評價(jià)提供了契機(jī)和平臺，因?yàn)槿斯ぶ悄軐?shí)驗(yàn)涉及了眾多因素，學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)、不斷迭代的過程中，要充分調(diào)動各種知識和能力，這些過程中的多元化、全過程跟蹤和記錄學(xué)生學(xué)習(xí)情況的大數(shù)據(jù)平臺，可全面真實(shí)地反映學(xué)生對信息技術(shù)技能的掌握和運(yùn)用程度。

2.人工智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能脫離學(xué)生實(shí)際

任何人工智能教學(xué)實(shí)驗(yàn)的開發(fā)和利用，最終的受益者都是學(xué)生，人工智能教學(xué)是否有效，關(guān)鍵看學(xué)生在課堂上有沒有發(fā)展。因此，教師要切忌為了炫耀人工智能技術(shù)，而脫離小學(xué)生的認(rèn)知實(shí)際。很多人工智能技術(shù)的實(shí)現(xiàn)都需要Python語言的支持，而小學(xué)生沒有代碼編程基礎(chǔ)，讓他們開發(fā)人工智能產(chǎn)品，勢必對其造成困擾。因此，在開發(fā)人工智能實(shí)驗(yàn)資源時，要避免盲目開發(fā)。

在新課改的影響下，未來的人工智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)必定會成為信息技術(shù)新形態(tài)課堂教學(xué)不可或缺的一部分。一線教師應(yīng)轉(zhuǎn)變觀念，增強(qiáng)開發(fā)意識，提高開發(fā)水平，積極創(chuàng)造讓學(xué)生親歷的條件，讓AI課程資源服務(wù)教學(xué)、促進(jìn)教學(xué)，開辟人工智能教學(xué)的新天地。

參考文獻(xiàn)：

[1]王萬良.人工智能及其應(yīng)用（第4版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2017.

[2]樊磊，梁森山，曾維義，等.推進(jìn)中小學(xué)人工智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)新探索[J].中國信息技術(shù)教育，2022（02）：4-8.

[3]劉俊波，樂進(jìn)軍.中小學(xué)人工智能課程建設(shè)初探[J].基礎(chǔ)教育課程，2020（01）：16-20.