勞動教育背景下的小學人工智能課程研究

【摘 要】在小學人工智能課程實施中融入勞動教育理念，構建與現實生活相聯系的項目化情境，給學生鮮活的探索體驗。融入勞動教育理念的小學人工智能課程實施路徑包括建構“人工智能+勞動”課程體系、開發“人工智能+勞動”教學資源、創新“人工智能+勞動”教學方式等。

【關鍵詞】勞動教育；人工智能；課程教學

【中圖分類號】G434 ?【文獻標志碼】A ?【文章編號】1005-6009（2023）13-0069-04

【作者簡介】沈崢嶸，江蘇省蘇州市吳江區青云小學（江蘇蘇州，215235）副校長，高級教師。

隨著《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》的頒布，六條邏輯主線之一的人工智能教學成為一線教師關注的焦點。如何創新性地實施小學人工智能課程，構建與現實生活接近的項目化情境，給學生鮮活的探索體驗，是當前一線信息科技教師所面臨的難題。實施小學人工智能課程最好的抓手就是讓學生學會“做事”。新時代的勞動教育具有“手腦并用”“綜合育人”等理念，正好為“做事”提供了合適的契機和土壤。勞動教育課程建設需要堅持與學科滲透相結合，打破學科之間、課堂內外、校園內外的邊界，創新課程形態，完善勞動教育課程體系，充分實現課程育人的功能。基于此，筆者嘗試融入勞動教育理念來實施小學人工智能課程，將勞動教育理念融入小學人工智能課程中，構建“人工智能+勞動”課程體系，力求通過人工智能課程培育學生的綜合素養，使學生形成良好的價值取向，實現智育和勞動教育的育人價值與育人功能。

一、小學人工智能課程融入勞動教育理念的現實意義

1.目標追求一致

人工智能的應用與發展，其目標是模擬人類的思維過程，延伸和擴展人的智能和行為。從最初的解決單一問題到目前解決各類復雜問題，人工智能已達到了一定的高度。勞動教育的直接目標是讓教育者掌握一定的勞動知識，具備一定的勞動技能。新時代的勞動構成的元素復雜多樣，現代化、信息化、智能化的勞動內容不斷增加，勞動教育更是“手腦并用”的教育。開展勞動實踐活動，在實踐中可不斷深化自身對智力和能力的認識。由此可見，在目標追求上，人工智能教育和勞動教育具有一致性，都是為了開發、延伸人的智能，使人具有更好的思考和行動能力。

2.技術訴求契合

人工智能在一定的應用場景中，根據用戶需求和特點，基于大數據、算法、算力、機器學習、自動化程序設計等，不斷地優化、升級迭代和自我提升，以適應“應用場景”的變化和需求。新時代的勞動教育，也是以推動科學技術發展為訴求展開的。新時代的勞動教育要求學生掌握當前社會發展需要的科學技術知識、科學技術能力的同時，進行創新活動，推動科學技術的發展和進步。勞動教育既能在科學技術的賦能下開展，又能推動科學技術的發展。因此，人工智能賦能勞動教育，使勞動教育的質量提升到一個新的層級，勞動教育又反哺人工智能，以高素質的勞動者推動人工智能向更深層次發展。

3.價值生成同向

人工智能的自動化釋放了更多勞動力去執行更智能的任務，同時也降低了工作環境帶來的高風險。通過大數據、算法、算力，可以把很多人的智慧融合起來，生成一種新型的智慧成果。勞動教育同樣也遵循直接創造價值和生成價值的內在邏輯。一方面，勞動教育提升了教育者的勞動素質，使勞動者在勞動過程中提高生產效率，直接創造價值；另一方面，勞動教育提高整個社會的勞動生產力，使社會發展具有內生動力，推動社會整體進步。因此，將人工智能應用于勞動教育，能夠產生協同效應，共同推動社會發展和進步。

二、融入新時代勞動教育理念的人工智能課程實施路徑

1.學科融合：建構“人工智能+勞動”課程體系

學科融合已成為培養“全面發展的人”的重要途徑。《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》指出，教師應當依據核心素養，挖掘學科育人價值，融入跨學科主題的教學，實現多學科教師和學生共同設計與創造。因此，在原有的人工智能課程學習領域的基礎上，進行延伸拓展，將多學科知識納入小學“人工智能+勞動”拓展課程中，全方位對學生在人工智能課程學習過程中進行勞動教育滲透，完善“人工智能+勞動”拓展課程，努力構建德智體美勞全面培養的教育體系，形成更高水平的人才培養機制。如圖1所示，在人工智能課程體系的建構中，“人工智能+勞動”拓展課程與原有的人工智能基礎學習課程相比，操作和技能已經不是重點的培養方向，而是將貼近學生生活的技術、基于學生興趣的勞動項目作為主線，引導學生學習用人工智能技術賦能勞動項目的相關知識，幫助學生經歷包括方案構思、驗證實現和反思評價操作在內的一系列真實思維建構的勞動創造過程。在小學階段，從人工智能運用的場景體驗入手，學習人工智能技術的基本原理，掌握基本的計算和編程技能，嘗試運用大數據分析、智能控制等。勞動教育的數字化轉向，意味著綜合性能力的培養和創造性能力的發揮，意味著從“技能型”向“復合型”人才的轉變。

2.因地制宜：開發“人工智能+勞動”教學資源

勞動源于生活，人工智能技術服務于生活。我們的教學應跳出原有藩籬，回歸生活的本真。只要教育者有心，從日常的生活與勞動中都能挖掘到人工智能教育的“素材”。只要找準定位，就地取材，校園的一花一草一木，家鄉的土壤空氣水源，人們的衣食住行等，都可以成為“人工智能+勞動”實踐的對象。“校園中新栽種的大樹旁為什么要插入白色的管子”“農村老年人如何正確服藥”“農村居民騎電動車不戴頭盔”等生活問題，都可以成為師生開發和利用的資源。可以說，人工智能課程與勞動課程相互滲透、有機融合，既可以讓勞動教育“活”起來，又能充分發揮人的能動性，讓人工智能場景成為教育者和學生發掘自身勞動潛能的擴大器。伴隨著數字化勞動等新形態的涌現，勞動教育更應該關注新的勞動形式和能力要求，增加新的勞動教育內容，提升“智能原住民”的智能素養。

3.跨越時空：創新“人工智能+勞動”教學方式

將人工智能運用于勞動教育，把勞動場景虛擬化，使實踐與知識無縫銜接，可以改變過去的勞動實踐模式，給勞動教育以新的實踐思路。如在勞動課程中有種植、養殖等農業生產方面的要求，這些實踐過程往往有時間、空間等限制，然而人工智能和虛擬現實的出現，可以大大縮短教學的周期，真正把時間留給學生。學生通過虛擬交互設備和人工智能算法，可對動植物進行定期或不定期澆水或喂食等行為。“虛擬動植物”能夠模仿真實動植物做出各種反應，突破時間、空間的局限性，增強學生興趣，加強學生的主體感受。同時，虛擬現實又具有共享性和開放性，在教育資源匱乏的農村地區也能夠接觸到優質的教育資源。虛擬勞動場景的設置，彌補了過去勞動教育缺乏實踐場景的短板，為勞動教育的知識與技能融合、勞動者創新素質培養提供了更為廣闊的實踐空間。

由此可見，人工智能教育支撐下的勞動教育形態，將改變以往單向和單一的學習方式，將更多的學習時間還給學生。這樣的創新課堂，將極力推進人工智能教育及勞動教育的雙向突破，利用人工智能載體構建全新的勞動教育創新模式。

三、融入勞動教育理念的小學人工智能課程實踐案例

課程名稱：基于大數據監測下防止樹木淹死的智能化設計。

課程背景：為防止學校新栽種的大樹根部積水，在樹旁插兩根塑料管，一方面幫助根部透氣，另一方面方便觀察根部積水情況。但平時養護主要是靠人工一棵棵去觀察，當積水過多時，需要人工將多余的水抽出。這樣的養護方式，要消耗巨大的人力和物力，而且若不及時抽水，樹木的存活率就會降低。基于此開發“人工智能與智慧種植”單元課程，以幫助學生建立與自然、社會的連接，將智能化的勞動內容引入課程中，使學生在學習過程中樹立正確的勞動價值觀，提升各方面的能力。

課程概述：從真實的生活主題情境入手，確定主題問題，以解決大樹栽種存活率為切入點，基于已知提出想法，運用本學科已知概念，融合勞動、科學、技術、工程等多學科知識。學生在探究活動中預測并構思設計方案，學習人工智能的知識和技能，體驗設計師思維，使其在產品開發以及實踐的過程中不斷發揮創造力，體驗工匠精神。

第一階段：入項活動。

課上展示學生熟悉的校園、周邊小區、東太湖濕地公園新栽大樹兩旁預埋管子的圖片，啟發學生思考，激發學生探究的欲望。然后，出示本次項目式學習的內容（如表1所示），并提出以下問題：（1）這次項目式學習的任務是什么？（2）要完成這個任務，需要哪些信息？（3）要想找到這些信息，需要用哪些方法？

[表1 項目式學習任務單][項目任務 名貴大樹栽種情況 項目內容 1. 植樹造林對人類有什么意義？2.在栽種名貴大樹時要注意什么？3. 哪些季節適合種植？4.了解江南地區一般會栽種哪些大樹？5.了解綠化養護工人在大樹旁邊插的塑料管起什么作用？6.管子底下是不是有什么過濾裝置？怎樣觀察水位？水位到達警戒線了怎樣抽水？7這么多新栽種的大樹如何來養護和管理？如何記錄養護的數據？ 項目分析（方法） 活動小結 ]

設計意圖：本階段是入項階段，學生在教師的引導下，體驗勞動的艱辛，理解情境中包含的任務，為接下來“提出問題”“解決問題”做好鋪墊。

第二階段：探索方法。

在老師的帶領下在校園測量大樹旁預埋塑料管的高度、直徑和觀察PVC管中水位高度情況。利用雙休日在家長的帶領下去小區、生態公園等地方測量塑料管的高度、直徑、水位情況，并做好記錄，采訪養護工人是否記錄養護數據，并完成相應的數據統計。

設計意圖：本階段是在第一階段情境任務基礎上，結合實際觀察測量的數據，讓學生以解決江南地區大樹栽種存活率為切入點，基于已知，提出想法，引導學生將理解的情況和掌握的數據轉化為信息科技問題，遷移本學科已知概念，疊加多學科概念，融入相應的大概念教學。

第三階段：頭腦風暴，分析問題

學生在了解了相關栽種大樹、測量統計的基礎上，教師設置單元任務——防止樹木淹死的智能化設計，基于任務自主了解人工智能技術對提高養護大樹效率的促進，以及工人的真實需求，探討“怎樣的智能設計可以大大節省人力物力”。教師進一步引導學生了解自動化養護大樹的需求，提煉所要解決的問題，讓學生在探究中發現并分析智能化處理水位、抽水的困難之處，分小組進行頭腦風暴并設計實驗。在完成設計方案之后，通過測試完成學習單（如表2所示），并根據實驗情況不斷完善方案。

設計意圖：本階段是用大概念統攝與組織教學內容，使離散的事實、技能相互聯系并具備一定的意義。讓學生利用人工智能技術，設計一種可以代替人工檢查并具備抽水的自動化裝置，實時監測樹木根部水位情況，一旦達到警戒水位線，水泵就會自動將多余的水排出，從而保證樹木的存活率。

第四階段：設計迭代 優化方案。

基于上述制作以及設計情況，學生利用土壤濕度傳感器和小型抽水泵實現自動化，將塑料管中多余的水抽出。教師進一步引導學生產生思考：在濕地公園栽了那么多大樹，如何進行針對性養護？如何知道哪些大樹塑料管中的水泵經常工作？能否把數據發送到大數據平臺？怎樣設計算法？

設計意圖：本階段是讓學生通過編程，將監測到的水位、溫度等數據：傳送到大數據平臺進行分析，從而知道每個區域水位、溫度的情況以及地勢的高低，進行針對性的養護。借助大數據平臺，設計算法，并通過實踐合理性檢驗，使學生在學習過程中形成持續學習的動能和學習力。

第五階段：項目成果展覽發表會。

在完成了“智能抽水裝置+大數據”分析之后，以小組為單位將設計方案以及設計說明制作成展板并進行展示匯報，結合學習單向大家展示自己的作品并分享創作過程以及創作感想。

設計意圖：讓學生體驗成功的喜悅，感受到人工智能技術助力勞動的價值。

第六階段：評價與反思。

評價分為成果評價與學習能力綜合評價兩部分。成果評價主要以學生的產品設計為主要評價對象，評價學生所設計的產品的功能性以及創新性；學習能力綜合評價主要評價學生在單元課程中的表現，從探索學習能力、思考與問題解決能力、溝通合作能力、勞動能力以及積極人格與價值觀五個方面進行全面評價。評價結束后，學習小組要對自己的學習表現進行反思，對學習成果進一步完善。

在小學人工智能課程中融入新時代勞動教育理念，構建“人工智能+勞動”課程體系，突破了原有的單線人工智能或勞動教育課程模式，有效地轉變了學校課程開設的方式。這樣的課程力圖凸顯基于真實情境下的跨學科教學結構，引導學生綜合運用所學知識在學科內、學科間、學科與社會等多種情境下解決真實問題，并以“理論+實踐+勞動”的形式進行教學實踐，有針對性地激發了學生對勞動教育的興趣，讓他們感受到人工智能對當代勞動者的影響，在實際參與的過程中增進對人工智能的認知，增強體驗感。