“農村娃”也能玩轉人工智能

楊云妹　沈崢嶸

【摘 要】人工智能教育逐漸成為我國基礎教育的熱點。蘇州市吳江區青云小學基于對學情和校情的深度調研，提出了將人工智能教育納入農村小學科技教育體系的實踐思路。青云小學構建了“1+2+N”人工智能教育模式，助推學生信息素養發展；因地制宜地開發了人工智能教育資源，破解人工智能學習困境；構建 “項目驅動”學習模式，促進學生創造力發展；設計跨學科項目，夯實核心素養。

【關鍵詞】農村小學 人工智能教育 “青小路徑”

《新一代人工智能發展規劃》把全面推進新一代人工智能提升到國家戰略高度，指出在中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育；建設人工智能學科，培養復合型人才，形成我國人工智能人才高地等。在這種新的時代背景下，學校教育需要做出相應的改變，才能滿足社會需求和學生發展需要。而對于青云小學——一所農村小學來說，最好的切入點則是將其納入現有的學校科技教育體系中，因地制宜地結合農村學校的學情和校情，有針對性地完善課程體系，開展人工智能項目學習活動，為農村科技教育注入新的發展活力。

一、問題與困惑：農村小學開展人工智能教育現狀

（一）農村小學生人工智能學習方面存在的問題

為了更深入地了解學情，把握學校在開展人工智能教育方面的實際情況，學校曾以網絡問卷的形式對五、六年級學生進行了一次問卷調查。根據對調查結果進行分析，學生在人工智能學習方面主要存在以下問題：

1.學生對人工智能的概念認識模糊

學校僅有30.8%的學生聽說過“人工智能”這個概念，6.4%的學生能夠說出兩個基于人工智能技術的應用。這在客觀上就需要學校補充人工智能的教學，以使學生適應社會的需求。

2.學生對于學習人工智能的目的理解尚不到位

調查顯示，學校有62.3%的學生學習人工智能的目的僅僅停留在拓寬視野的層面上，大部分學生都沒有認識到學習人工智能知識能夠讓他們未來更好地適應智能時代的快速發展。

3.學生獲取人工智能知識的渠道不足

調查顯示，學校有86.8%的學生都表示對學習人工智能有興趣，但選擇“不知道從哪里學”的學生占比高達64%。從理論上來說，學生可以上網查閱到關于人工智能的很多知識，但如果以“人工智能”為關鍵詞在網絡上搜索，出現在前幾頁的大部分內容都是廣告，還有很多是小學生很難理解的內容。從客觀上說，一個小學生，從網絡上很難獲取與他年齡相匹配的人工智能知識。

（二）農村小學在實施人工智能教育方面存在的困惑

1．專業教師匱乏

學校能夠承擔人工智能教學任務的教師主要是信息科技學科教師。學校共有專職信息技術教師2人，只有1個接受過人工智能教學培訓，這成為農村和邊遠地區的共性問題，是學校開展人工智能教育面臨的最大挑戰。

2．課程資源短缺

在小學實施人工智能教育，沒有統一的課程標準，在課程構建過程中，教學目標的確定、教學內容的選擇、教學課時的安排和調整、教學模式和教學策略的選用、課程評價和綜合教學場地的建設等方面，都存在著或大或小的分歧。

3．課時難以保障

目前，很多學校的人工智能教學都放在信息技術課上完成。但僅靠信息技術的課時量，是難以承擔這項新的教育任務的。很多學校每周只有1課時的信息技術課，還需要完成大綱規定的教學任務，顯然難以滿足學生對人工智能教學的需要。

以上的困惑一直困擾著我們，但我們仍然認定農村學生也有接受人工智能創新教育的必要。因此，我們努力克服困難、爭取支持，形成了獨具特色的農村小學人工智能教育的“青小路徑”。

二、實踐與行動：農村小學人工智能教育“青小路徑”

（一）構建“1+2+N”人工智能教育模式，助推學生信息素養發展

學校成立了人工智能教育行動研究小組，創造了“1+2+N”模式（見圖1）。在“1+2+N”模式中，“1”是指人工智能必修課程，在常規課堂開展人工智能必修課程，按照國家信息科技課程實施。“2”是指兼具拓展性與研究性特點的思維課程和實踐課程，屬于選修課程，思維課程培養學生計算思維，包括圖形化編程、Python課程；實踐課程是指注重智能軟硬件結合，動手實踐創作智能作品的課程。“N”是指將人工智能教育融入學校所有學科。與此同時，學校還不定期舉辦人工智能開放日，拓寬學生視野，激發學習熱情。必修課程與拓展課程互相聯系、互相補充，形成了“知識拓展—思維訓練—創新實驗”三部曲。

（二）因地制宜開發人工智能教育資源，破解人工智能學習困境

實驗教學是小學人工智能教育的重要方法，對學生的信息素養提升具有舉足輕重的作用。2022年4月，教育部正式公布了信息科技新課標，其中強調了人工智能實驗教學的重要性，這與青云小學前兩年的實踐不謀而合。人工智能實驗教學具有天然優勢，它為發展學生利用計算思維設計、實現實際方案的能力提供了自主、探究、開放的學習場域。青云小學找準定位，多方推進，逐步構建了合理的人工智能課程群生態。

1.構建“學習村落”，創設個性化的學習體驗

學習是社會環境或特定情境中的知識建構。青云小學打破了原有的“車間式”教室布局，將“墻”打破、打通，把“教育工廠”變成“學習村落”，學生的學習空間發生了一場重要變革，不再是完全固定的，而是多元的。除此之外，學校有效地進行了功能重組，構建了六大功能區，有探究區、發展區、交流區、合作區、展示區和創造區，既可以滿足教師講、學生聽的傳統教學，也可以滿足主題式、項目式、探究性、大單元等不同教學方式，并提供配套資源和技術工具。這里的學習中心可以實現校園的萬物互聯和智慧感知，校園的一花、一草、一木、土壤、空氣、水源等，都可以成為人工智能實踐的對象。如用人工智能技術實現智能澆花、防大樹淹死智能保護、校園內種植區植物的生長數據監測等，這種真實的學習、真實的實踐、真實的動手、真實的探究，為學生人工智能教育提供了落地的支架，是教育哲學的轉型。

2.開發教材資源，創造性地構建人工智能學習活動

信息技術日新月異，寫進教材中的人工智能教學模塊，由于有地域、目標、篇幅和結構的限制，對于人工智能教育的內容只是點到為止，給教師呈現的課程也只是提供了一個大概的框架。為了更好地實踐人工智能中涉及的體驗、驗證與實現、應用部署等不同任務的實驗教學，青云小學嘗試從設計微項目入手，利用一系列人工智能編程軟件與教學平臺進行開發。這些人工智能編程軟件除了具有圖形化編程功能之外，還涵蓋了許多實用的機器學習、語音識別、人臉識別、文字識別等人工智能模塊，這些都為青云小學師生體驗人工智能技術提供了良好的實驗平臺。

3.開發學生資源，在主動建構中設計人工智能實驗

學校在選擇和設計人工智能實驗時，一是抓住學生的興趣點，引發學生的創造動機；二是結合生活需求。如青云小學處于農村地區，電瓶車、摩托車是家長接送孩子上下學時的主要交通工具。我們通過日常觀察發現，家長和學生對戴頭盔的安全意識還比較淡薄。基于此，學校以解決這一實際生活安全問題為導向，將來源于實際生活需求的創意引入，借助學生已有的生活經驗，引導學生設計和制作智能頭盔。學生在這個過程中，解決了真實的生活問題，體驗了創造的樂趣，感悟到了人工智能的力量。學校也形成了“源于生活—融合創造—用于生活”的人工智能教育生態。

（三）建構了農村小學生“項目驅動”學習模式，促進學生創造力發展

如何更好地實踐人工智能中涉及的體驗、驗證與實現、應用部署等不同任務的學習活動呢？青云小學嘗試從設計基于農村生活經驗的項目入手，利用人工智能開放平臺資源開展“項目驅動”學習活動新模式，有效破解了人工智能學習活動開展的困境。青云小學基于農村實際狀況出發開展學習活動設計，而不是照搬基于城市情境的學習活動設計。

“項目驅動”人工智能學習活動新模式主要是讓學生圍繞著真實項目開展活動，包括項目分析、設計解決方案、實現解決方案和項目反思四個階段。在具體的項目教學實施過程中，我們努力讓學生沉浸在理解、設計和建造一個新系統的創造性過程中，驅動農村學生的內在動力，讓他們有成就感。如青云小學所處的農村，有許多空巢老人，而且他們大多是文盲，不會操作智能手機。隨著年齡的增加，各種疾病也會增多，有很多老人一天內往往要口服很多藥，但是在服藥過程中往往搞不清如何準時按量服藥。通過這一生活情境，教師讓學生以周邊老年人服藥情況為調查樣本，進行問卷調查。經過前期調查、數據匯總、創意構思，讓學生給老人設計智能機器人，通過藥品盒子上的文字識別，結合他們自己錄制的“方言”，完成語音輸出實驗，最后開發出老人使用時只需掃描相應的藥片包裝文字，即可播報學生事先錄制的服藥劑量家鄉話的人工智能伴侶。項目驅動的人工智能學習和實踐，不僅培養了學生們的計算思維，發展了核心素養，最重要的是讓學生們親歷了設計與實現簡單智能系統的基本過程。

（四）設計跨學科項目，夯實核心素養

人工智能是一門綜合類課程，有著非常強的吸納能力，教師要善于從其他學科的課程中發現與人工智能教學有關的因素，進行跨學科的整合，使項目式教學資源最大化、最優化。

例如，在《江南》這首古詩的場景中，如何讓畫中的魚兒具有靈性，能聽懂我們的語言呢？對著魚兒說 “魚戲蓮葉東”，魚兒就會往右邊游；說“魚戲蓮葉西”魚兒就會往左邊游……”通過AI語音識別模塊結合廣播等方式，就能輕松實現創意設計，享受人工智能帶來的快樂。當學生用自己的智慧，將一首首古詩，如《敕勒歌》《村居》《清明》《所見》等變成互動的人工智能作品時，學生親歷了人工智能實驗的應用場景、算法、計算思維、語音識別，讓學生在具體的微項目實踐過程中學習人工智能，這樣的教學方法不僅能培養學生學習人工智能的興趣，讓學生在實驗的過程中獲得智慧，還能有效地促進人工智能應用的發展。

人工智能教育的全面開展為學校創造了凸顯創新實踐特色的農村小學人工智能教育新形態，為農村學生帶來了“后發優勢”，在創新實踐中將農村生活經驗與新興科技創新融合，有效驅動了學生的認知內驅力，激發了各學科在實際應用中的知識需求，形成了強烈的學習動機，促進了高階思維、核心素養和創新能力的有效提升和發展。學生不再是淺嘗輒止地體驗人工智能技術，而是嘗試基于人工智能技術審視生活中的現象和問題，根據真實生活的需要，運用知識遷移能力和學科思維來解決實現問題。學生的信息意識、數字化學習與創新、計算思維、信息社會責任等方面的素養都得到了夯實和發展。

【參考文獻】

熊璋.“科”“技”并重：義務教育信息科技課程標準解讀——訪義教信息科技課標組組長熊璋教授[J].中國信息技術教育，2022（9）.