小學(xué)人工智能線上社團(tuán)活動(dòng)實(shí)踐探索

【摘要】人工智能作為科技前沿領(lǐng)域，不斷改變?nèi)藗兊纳睿诮虒W(xué)中利用社團(tuán)平臺(tái)展開(kāi)人工智能教育有助于發(fā)展學(xué)生的信息素養(yǎng)能力。如今線上線下融合的學(xué)習(xí)逐漸被證明其有效性。文章設(shè)計(jì)并實(shí)踐了人工智能線上社團(tuán)活動(dòng)，總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)與問(wèn)題，以期為教師開(kāi)展線上社團(tuán)提供參考。

【關(guān)鍵詞】虛擬機(jī)器人；人工智能；無(wú)人駕駛；創(chuàng)新能力；信息素養(yǎng)

本文借助IRobtQ虛擬機(jī)器人學(xué)習(xí)平臺(tái)，充分利用線上平臺(tái)，以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，以學(xué)生為中心，以實(shí)踐為核心，開(kāi)展線上人工智能社團(tuán)活動(dòng)，讓學(xué)生在虛擬場(chǎng)景中模擬無(wú)人駕駛，了解并體驗(yàn)人工智能的應(yīng)用。

一、社團(tuán)活動(dòng)整體設(shè)計(jì)

本活動(dòng)圍繞“虛擬搭建機(jī)器人，初體驗(yàn)無(wú)人駕駛”的主題，設(shè)計(jì)如下活動(dòng)框架（如圖1）。

通過(guò)活動(dòng)，學(xué)生了解人工智能與無(wú)人駕駛的發(fā)展與現(xiàn)狀，感受科技的發(fā)展以及人工智能對(duì)社會(huì)的影響，感知無(wú)人駕駛的原理；學(xué)生帶著興趣學(xué)習(xí)如何搭建一個(gè)有智慧的機(jī)器人，通過(guò)虛擬的形式初步體驗(yàn)無(wú)人駕駛的原理，體驗(yàn)機(jī)器賦能的過(guò)程；讓機(jī)器人在仿真世界里行駛，不斷地優(yōu)化和改進(jìn)，內(nèi)化認(rèn)知，體會(huì)無(wú)人駕駛應(yīng)當(dāng)遵循的社會(huì)準(zhǔn)則，提升社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

1.感知：走進(jìn)人工智能與無(wú)人駕駛

本環(huán)節(jié)主要以云參觀、線上分享的形式展開(kāi)，初步感知無(wú)人駕駛的原理。在活動(dòng)過(guò)程中嘗試信息獲取、收集、判斷、整合，提高信息意識(shí)，了解人工智能及無(wú)人駕駛領(lǐng)域的概念和原理，提升計(jì)算思維，激發(fā)對(duì)人工智能和無(wú)人駕駛的學(xué)習(xí)興趣，提升責(zé)任感與培養(yǎng)信息素養(yǎng)。

（1）云參觀上海科技館，微信群分享參觀收獲。學(xué)生自主進(jìn)入上海科技館小程序中參觀，了解會(huì)跳舞的機(jī)器人、會(huì)拼魔方的機(jī)器人、會(huì)畫(huà)畫(huà)的機(jī)器人等為何能有這樣的智慧。通過(guò)云參觀，感受人工智能的魅力，初步感受機(jī)器人如何具有“智慧”，完成任務(wù)單，并通過(guò)微信群分享。

（2）網(wǎng)上查找收集資料，完成收集表任務(wù)單。教師利用企業(yè)微信群公告發(fā)布任務(wù)：利用線上資源以及老師分享的資料，了解人工智能與無(wú)人駕駛，完成以下學(xué)習(xí)單（如表1）。為方便收集與整合大家的學(xué)習(xí)成果，教師可利用企業(yè)微信收集表功能，收集大家的任務(wù)單。

（3）制作數(shù)字作品，交流學(xué)習(xí)成果。通過(guò)設(shè)計(jì)思維導(dǎo)圖、PPT等數(shù)字作品的方式介紹自己的學(xué)習(xí)收獲并在微信群中分享，同學(xué)間互相學(xué)習(xí)，互相評(píng)價(jià)，也可以和自己的家人分享，促進(jìn)居家生活親子間的交流互動(dòng)。

2.體驗(yàn)：我的無(wú)人駕駛機(jī)器人

本環(huán)節(jié)以自主學(xué)習(xí)和線上互動(dòng)的形式展開(kāi)，在活動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)想一想、學(xué)一學(xué)、搭一搭、編一編四個(gè)子環(huán)節(jié)，學(xué)生經(jīng)歷初步設(shè)計(jì)構(gòu)思、加強(qiáng)編程能力、合作“賦能”機(jī)器人的過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算思維、應(yīng)用與創(chuàng)新、認(rèn)知與整合、責(zé)任與態(tài)度等核心素養(yǎng)的提升，切實(shí)體會(huì)無(wú)人駕駛的原理。

子環(huán)節(jié)一：想一想

（1）直播互動(dòng)，分析需求。通過(guò)企業(yè)微信直播功能，教師出示無(wú)人駕駛項(xiàng)目任務(wù)（如表2），展示虛擬城市場(chǎng)景，利用任務(wù)單，明確交流談?wù)搩?nèi)容，師生進(jìn)行集體互動(dòng)，分析任務(wù)需求。

任務(wù)單3：分析任務(wù)與場(chǎng)景

場(chǎng)景元素 需解決的問(wèn)題 場(chǎng)景特點(diǎn)

（2）協(xié)同編輯，交流改進(jìn)。互動(dòng)結(jié)束后，學(xué)生基本了解了任務(wù)需求，利用騰訊共享文檔，學(xué)生在文檔中互相補(bǔ)充，思維碰撞，完善任務(wù)單，進(jìn)一步明確無(wú)人駕駛的任務(wù)需求，初步形成用人工智能解決問(wèn)題的思路。

子環(huán)節(jié)二：學(xué)一學(xué)

（1）自主學(xué)習(xí)線上微課。明確無(wú)人駕駛?cè)蝿?wù)需求后，教師通過(guò)微信群發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生帶著目標(biāo)學(xué)習(xí)資料、觀看微課，自主學(xué)習(xí)各類傳感器的作用和使用方法，學(xué)習(xí)如何實(shí)現(xiàn)自主行駛、如何檢測(cè)行人、如何避讓交匯車(chē)輛等內(nèi)容。

（2）線上個(gè)性化指導(dǎo)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中可以通過(guò)微信將完成的作品提交，并將遇到的問(wèn)題反饋給老師，老師針對(duì)性指導(dǎo)，通過(guò)適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，引發(fā)學(xué)生反思，提升解決問(wèn)題的能力。

（3）線上會(huì)議集中互動(dòng)。針對(duì)學(xué)生的典型問(wèn)題，利用企業(yè)微信會(huì)議功能，通過(guò)共享屏幕、發(fā)言、批注等方式展開(kāi)交流。

（4）參加智能創(chuàng)新大賽入圍賽。每年5月份，全國(guó)青少年電子信息智能創(chuàng)新大賽入圍賽如期舉行。參與競(jìng)賽能夠激發(fā)學(xué)生動(dòng)力，同時(shí)此次比賽也是對(duì)本活動(dòng)的階段性成果考驗(yàn)。

子環(huán)節(jié)三：搭一搭

（1）構(gòu)思機(jī)器人架構(gòu)。學(xué)生根據(jù)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛需解決的問(wèn)題，通過(guò)小組討論與合作，選擇合適的控制器、傳感器、安裝塊，嘗試動(dòng)手設(shè)計(jì)機(jī)器人基本架構(gòu)。

（2）搭建無(wú)人駕駛機(jī)器人。學(xué)生根據(jù)構(gòu)思和草圖，嘗試在軟件中虛擬搭建機(jī)器人。然后在群中分享自己的設(shè)計(jì)，互相評(píng)價(jià)，比如距離傳感器的角度、控制器的選擇、紅外傳感器的數(shù)量等，取長(zhǎng)補(bǔ)短，改進(jìn)機(jī)器人設(shè)計(jì)。

子環(huán)節(jié)四：編一編

（1）設(shè)計(jì)程序方案，繪制流程圖。根據(jù)城市場(chǎng)景，學(xué)生分成三個(gè)小組，交流討論，繪制讓機(jī)器人自動(dòng)駕駛完成路線行駛的流程圖并在群中分享設(shè)計(jì)。

（2）編寫(xiě)無(wú)人駕駛程序。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，嘗試編寫(xiě)程序。編寫(xiě)程序的過(guò)程中可以通過(guò)微信群交流自己的問(wèn)題，也可以單獨(dú)向老師提問(wèn)，在不斷的溝通中改進(jìn)方案，在不斷的交流與抉擇中優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)也提升社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

3.內(nèi)化：奔跑吧，機(jī)器人

（1）虛擬體驗(yàn)無(wú)人駕駛。進(jìn)入虛擬城市環(huán)境中，讓機(jī)器人在道路中行駛，測(cè)試機(jī)器人和程序，在反復(fù)調(diào)試和改進(jìn)中進(jìn)一步體驗(yàn)無(wú)人駕駛的原理，感受機(jī)器人奔向終點(diǎn)成功自主駕駛的喜悅，點(diǎn)燃學(xué)生心中未來(lái)的科技?jí)粝搿?/p>

（2）專家培訓(xùn)，改進(jìn)設(shè)計(jì)。在大家通過(guò)前期活動(dòng)有了較為豐富的理論基礎(chǔ)和扎實(shí)的編程能力后，由區(qū)級(jí)邀請(qǐng)資深工程師為大家進(jìn)行線上培訓(xùn)，通過(guò)培訓(xùn)激發(fā)學(xué)生思考，延伸更多的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)。

4.學(xué)生評(píng)價(jià)

學(xué)生評(píng)價(jià)貫穿在整個(gè)社團(tuán)活動(dòng)過(guò)程中，結(jié)合自評(píng)、互評(píng)、師評(píng)的方式進(jìn)行，以“摘星”的形式表現(xiàn)評(píng)價(jià)結(jié)果，評(píng)價(jià)內(nèi)容圍繞核心素養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成，詳細(xì)評(píng)價(jià)內(nèi)容和依據(jù)如表3。

二、活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)

為期半年的社團(tuán)活動(dòng)畫(huà)上了圓滿的句號(hào)，和同學(xué)們度過(guò)了充實(shí)有意義的線上時(shí)光，回顧活動(dòng)過(guò)程，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以期提供一些活動(dòng)設(shè)計(jì)參考。

1.家校協(xié)同，推進(jìn)活動(dòng)開(kāi)展

本活動(dòng)為期半年左右且在線上進(jìn)行，能夠順利完成的關(guān)鍵是與家長(zhǎng)建立良好的溝通關(guān)系。家長(zhǎng)的支持與適當(dāng)?shù)亩酱伲菍W(xué)生堅(jiān)持參與活動(dòng)的動(dòng)力之一。

2.整合資源，豐富活動(dòng)形式

豐富的活動(dòng)形式，能提高學(xué)生參與的熱情，在線開(kāi)展活動(dòng)也不例外，有效利用和整合資源，可以讓活動(dòng)精彩充實(shí)，可以讓學(xué)生自主搜索相關(guān)主題資源，打開(kāi)眼界；利用各類App、小程序的線上展覽平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)“零距離”云參觀、云觀摩；借助區(qū)平臺(tái)和資源，聯(lián)系相關(guān)專家，開(kāi)展線上講座；整合微課，提供自主學(xué)習(xí)資源；利用線上教學(xué)平臺(tái)直播、會(huì)議的豐富功能，豐富交流形式。

3.借助工具，提高活動(dòng)效率

（1）任務(wù)提交工具：活動(dòng)中學(xué)生完成任務(wù)后的提交方式多樣，為了提高效率，可以利用問(wèn)卷星、騰訊共享文檔，或者教學(xué)平臺(tái)比如企業(yè)微信中的收集表功能，快速收集學(xué)生任務(wù)單，利用這些工具的數(shù)據(jù)分析功能也有助于教師更快捷地了解情況完成任務(wù)，作出反饋和評(píng)價(jià)。

（2）錄屏與視頻工具：有時(shí)候需要了解學(xué)生實(shí)踐操作過(guò)程中的問(wèn)題，可以利用錄屏軟件，學(xué)生將編寫(xiě)過(guò)程錄制下來(lái)并提交，教師通過(guò)視頻軟件的倍速播放、快進(jìn)等功能能夠較快地發(fā)現(xiàn)學(xué)生在哪個(gè)環(huán)節(jié)遇到難題，從而作為案例與同學(xué)分享，讓大家一起出謀劃策，提出更好的解決方法。

（3）線上交流工具：利用線上互動(dòng)平臺(tái)中的投票、批注、屏幕共享等功能在提升學(xué)生參與興趣的同時(shí)，也讓互動(dòng)更加高效。

4.關(guān)注習(xí)慣，注意保護(hù)視力

線上開(kāi)展活動(dòng)，主要依靠計(jì)算機(jī)或者平板、手機(jī)等數(shù)字設(shè)備，要提醒學(xué)生合理安排使用數(shù)字設(shè)備的時(shí)間，使用過(guò)程中保持正確的姿勢(shì)，注意保護(hù)視力，養(yǎng)成好習(xí)慣。

5.有效評(píng)價(jià)，培養(yǎng)核心素養(yǎng)

評(píng)價(jià)的設(shè)計(jì)以認(rèn)知與整合、信息意識(shí)、計(jì)算思維、應(yīng)用與創(chuàng)新、責(zé)任與態(tài)度五個(gè)核心素養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成情況展開(kāi)。

總而言之，本活動(dòng)充分利用、整合了線上平臺(tái)、資源、工具，有效培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)，達(dá)成活動(dòng)目標(biāo)，也從中發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題，進(jìn)行反思，提出改進(jìn)意見(jiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要[EB/OL].2021-03-13.