創意智造提高學生創新能力

嚴麗娟

【摘 要】大數據的廣泛運用、人工智能領域的開發，給學校教育帶來了新的挑戰。建立以創意智造為重點的創客空間，把小學生天馬行空的創意思想引導到現實智造，通過創客和人工智能教育，從小培養學生的創新意識和創新思維。

【關鍵詞】創意智造;人工智能;創新能力

【中圖分類號】G434? ?【文獻標識碼】B

【論文編號】1671-7384（2022）07-080-02

大數據的廣泛運用、人工智能領域的開發，給學校教育帶來了新的挑戰。近幾年，筆者所在學校在創客、人工智能教育方面做了大量工作。依托“互聯網創未來”“少年硅谷”項目，開設了創客校本課程，建立了“手工制作+趣味編程+創意智造+3D打印+人工智能”為一體的學校創客空間。利用信息技術開展創意智造，把小學生天馬行空的創意思想，引導到現實智造，通過創客教育和人工智能，從小培養學生的創新意識和創新思維。

Scratch少兒編程啟蒙小學生創新能力

Scratch少兒編程教材為學生基礎學科學習提供了學習方法的引導，也為學生核心素養教育提供了一種新的教育思路。對于初次接觸創客教育的小學生，Scratch少兒編程能很有效地培養學生創客學習的興趣。

例如，我在指導學生設計“智能紅綠燈”時，首先設計了以下背景：馬路上車來車往，小明看到斑馬線旁有個控制器，于是他就想，要是按一下控制器，讓綠燈馬上變成紅燈，就可以安全地過馬路了。基于這樣的背景，我們就開始了設計，首先要繪制行車道和斑馬線，其次進行角色設計。第一步：從文件夾中選擇新的角色;第二步：選擇一輛你喜歡的汽車，并把它調整到合適的大小;第三步：嘗試為汽車添加前進腳本，并注意調整車速;第四步：用給定的幾條組合語句控制這輛汽車在正確的車道上行駛。通過反復改進和完善編程，逐步達成了上述目的，較好地激發了學生創客學習的興趣。

造物離子Mind+編程發展孩子的創新思維

造物離子Mind+編程既涵蓋了信息技術的程序創編，又包含了創意智做和語文書寫;既發展了學生的創新思維，又樹立了學生設計、發明的意識。

例如，我在指導學生設計“自動控制門”時，首先設計了以下背景：門口傳來門鈴聲，一個走路的老奶奶聽到門鈴聲從屋里走出來，一步一步艱難地向大門口走去。學生們發言積極，有的同學說老奶奶太孤單了，一個人住這么大院子，摔倒了怎么辦。有的同學說老奶奶本來就行走不便，出來開門太麻煩了。有的同學說我們幫老奶奶設計一款自動感應門吧。然后，我提出了以下問題：我們的器材盒里有能實現自動旋轉的器材嗎？用什么控制旋轉？怎樣的程序能自動工作？

學生們帶著這些問題開始了學習和研究，首先仔細地閱讀器材說明書，知道了舵機能旋轉到特定角度（0-180°或0-360°），其特點是轉速比電動機慢，但力量更大，機械臂能完成更靈活、高難度的動作，可以讓機械裝置更加精確運動。其次，知道了運動傳感器可以及時監測到人體發出的熱源信號，一定范圍內，只要有人出現，它就能立即將信號傳遞。最后通過問題驅動，學生們小組合作、交流、探索，設計程序實現當有人到門口時，自動傳感器控制舵機實現自動旋轉，把門打開。通過這樣的設計、智造活動，不僅讓學生掌握各個器材的功能及使用原理，還有效地解決了生活中的實際問題，讓學生真正體會到了創客智造的應用價值，較好地培養了學生的創新思維。

智能制作培養孩子的創造能力

智能制作是通過項目設計、動手制造、創意編程，驗證各種奇妙想法的過程。智能制作能激發學生對創新實踐活動的興趣，提高和同伴的協作、溝通能力，培養創造、批判性思維，提高學生的問題解決能力。

例如，我在指導學生設計“感應收費自動化無人游樂場”時，首先設計了以下背景：我們這里是旅游勝地，一到節假日，家長們都會帶孩子來游樂場玩，為了盡可能地降低成本，我們想給他們設計一種自動收費裝置，最終實現無人化。

基于以上目的，學生們開始尋找合適的材料，他們從舊玩具中拆下電動機、電池盒、齒輪，又收集了塑料瓶、支架、太陽能板等器材。然后，在老師的指導下，一部分孩子負責編寫舵機程序，另一部分孩子利用收集到的器材進行創意智做。做出了摩天輪、橡皮筋動力過山車、空中飛舞、游艇、潛艇、太陽能自行車等，然后組成了一個大型游樂園，最后安裝了城堡模型門，按鈕控制舵機，制成了自動收費感應門，最終實現了無人化。通過這樣的設計、智做活動，不僅讓學生學會了如何合理地收集和選擇、使用器材，又較好地培養了孩子的創造能力。

培養孩子發明創造的意識

世界隨著技術的進步變得越來越不可思議。自從個人電腦進入我們的生活以來，人與電腦交互的方式變得越來越簡單、越來越自然。過去編程還只是在電腦上敲敲代碼，讓電腦輸出文字、聲音或圖像結果，現在有了圖形化的編程工具和便于老師和學生使用的即插即用設備，讓每個孩子都能零基礎地接觸電腦編程。結合學生的特點，通過Mind+結合Micro： bit主控板，讓學生接觸電腦編程，鼓勵學生活用科學，創造性地表達自己的想法，解決他們關心的問題。

例如，我在指導學生設計“智能工廠”時，首先讓學生學習“人工智能”程序和“少年硅谷”入門教程，其次讓學生學習木工工具的使用方法，如機床、鉆床、鋸床、銑床、刨床等，然后讓學生在網上尋找有關未來工廠的文字資料、圖片等 。在完成以上步驟后，我們開始了器材的搜集，學生們從學校創意工作坊找了一些木板、電機、電池盒、齒輪、支架、太陽能板等，在電腦上搜索工廠和機械臂模型，并根據需要畫好圖紙，利用木板做出模型，收集“人工智能”的相關原器件，并在舊玩具中找了幾個電動機、電池盒、齒輪、塑料支架、太陽能板等當作輔材。接下來，學生們開始畫圖、剪裁木板、用塑膠槍進行粘貼組合，制作好模型后，孩子們根據設計目的，把相關原器件安裝到模型當中，并用電腦中少年硅谷項目提供的“人工智能”編寫程序，最終實現了按下控制鍵，中央機械臂立即開始自動工作，實現生產的智能化、數字化和自動化。通過這樣的設計、智做活動，不僅讓學生自覺地加入到了學校“少年硅谷”“智能工廠”“手工坊智做”項目中來，又較好地培養了孩子發明創造的意識。

隨著學校創客教育的蓬勃發展，大部分學生熟練掌握了趣味編程、自動化控制、智能智造、木工坊等基本原理。假期中孩子們還通過網課自覺學習BQ探月啟蒙課程和人工智能編程。學校創客室購買了機器人，成立了“機器人興趣小組”，孩子們可以快速組裝不同的機器人，通過編程完成相應的任務。

總之，創新能力是現代科技發展的重要保障，也是創新教育、STEAM教育的重中之重。利用信息化創意智造能很好地發展學生的創新思維、提升創新能力、培養發明創造意識、實現智能夢想。

注：本文系2019年度甘肅省教育科學“十三五”規劃課題“利用信息化創意智造對小學生創新能力提高的研究”（課題立項號：GS【2019】GHB0726）成果

參考文獻

陳剛，石晉陽. 創意智造的課程觀[J]. 中國電化教育，2016（11）.