讓人工智能教育成為鄉村學生成長的“第二曲線

一個廢舊的大飲料瓶、一個由積木拼裝組成的“發射塔臺”、四塊不足10平方厘米的太陽能電池板、幾圈電線、幾根畫筆經過學生一番充滿想象力的打磨與裝飾，一架簡易的“飛船”成功誕生。在陽光下，這架“飛船”可以在水面上自如前行，模擬宇宙飛船探索太空的情景。

這是人工智能教育課上的作品之一。在副校長劉文憲的帶領下，這些小學生發揮想象力，結合手邊的工具，設計并制作了一個又一個充滿智能感的作品，勾勒出一個又一個五彩斑斕的夢。

劉文憲說：“山里孩子的夢想需要被一個機遇點亮，而人工智能、科技創新就是他們最好的選擇。”

師生共學，讓學生多問“為什么”

2019年是劉文憲走上鄉村學校講臺的第29年。這一年，北碚區籌集資金為全區中小學創立了86個機器人教室，劉文賢所在的學校正是其中之一。不過，那時人工智能教育還并未如今天一般被重視，鄉村學校也難有精力調配教師來教授這門課程。

但在劉文憲眼里，這卻是鄉村教育突破發展瓶頸的一個契機。“這種資源對于鄉村學校來說可遇不可求。科技教育不僅能助力學生的成長，我也看到了它在助推學校發展方面的可能性。再加上我個人對這類知識有極大的興趣，多方要素聚合下，我決定讓人工智能教育在我們學校落地生根。”

起步的過程并非一帆風順。盡管劉文憲一直擔任學校的科技課教師，但他對于電子元配件、電路板、三維程序等知識了解得并不多。為了能夠抓住這次機遇，他利用課后和周末的時間自學，還挑選了20多個對此感興趣的學生進行師生共學，組建了“星娃”機器人工作室。

在最初自學的日子里，劉文憲找來了包括大學慕課、教育博主視頻在內的多種學習資源，研究如何讓人形機器人起身后再躺下、如何讓車型機器人伸出機械手進行搬運。有時，碰上實在沒有頭緒的難題，他還會攢起來直接向機器人公司的負責人詢問。有了他作為榜樣，學生也從最初“以拼好一個機器人為自標”，慢慢提升到“思考為什么這里要用15個關節而非14個”“傳感器拼裝在這里的依據是什么”。

最讓劉文憲感到驕傲的是，這些學生在初步學習和實踐之后，從對這些知識零了解，到能將手里五顏六色的零件模型、各種舵機、各種功能的傳感器拼裝成不同的形態，解決一些入門級的題目。有時，一些學生還能夠提出一些超出課本和網課之外的新思路，這讓他十分驚喜。

這些變化都給了劉文憲動力，讓他不斷鉆研人工智能教育并將其堅持下去。“在小學階段，學生就能理解運用溫度、濕度、陽光照射、光線角度等自然條件帶來的變化進行創造，這對他們開拓思維以及未來在中學的學習都有所幫助。”

從“被動”到“主動”的思維轉變

慢慢地，這些初級的課題已經無法滿足學生的好奇心與對知識的渴望。劉文憲開始將原先以人形機器人和車型機器人為主的課程內容，進階到讓學生主動設計并完成以人工智能應用為核心的簡單解決方案，學生的思維從“跟著教師的思路學”到“主動發現問題并設計學習思路”。這樣的轉變對于小學生來說并非易事。為此，劉文憲還需要進行點對點的教學，帶學生思考“一枚傳感器都能實現哪些功能”“依據溫差不同，這臺機器上的散熱板要放幾塊”等細節。在給學生上課時，他很少直接修改他們的作品，而是讓他們思考“現在的電路連接錯在哪里，使得機器動不了”。

隨著這樣的思維訓練越來越多，劉文憲嘗試讓學生自主設計項目。他還記得，曾經有幾個學生因家里老人遇到養老困難，提出要設計一間“智慧養老小屋”。從方案的提出、應用的落地設計開始，幾個學生結成小組，共同討論這間“小屋”能解決什么實際問題、與過往的同類作品相比有哪些創新點、設計上要用哪些材料等。

“這間小屋的設計思路其實很簡單，當有老人需要幫助時，他們可以啟動按鈕，讓房子發出警報，屋內自動開啟燈光，并打開門讓附近的人能夠進來對其實施幫助。”劉文憲介紹道，“和成果相比，學生在這一過程中進行頭腦風暴、合作溝通，鍛煉問題解決等方面的能力更為重要，這也是我一直堅持的理念。”

其他像農田灌溉裝置、科考船模擬等，都是劉文憲和他的學生在人工智能日常課程中設計出的作品，有些作品前后歷時2至3個月。“由于師資力量不夠，給娃娃們上課的時間其實不多。但他們有的一到寒暑假就會聚在一起練習，不論嚴寒和酷暑，讓我十分感動，也很欣慰。”

讓山里娃有更多“被看見”的機會

借由項目式學習的開展，這些鄉村學生發現了自己身上的閃光點，也找到了自信心的來源。但在劉文憲看來，這還不夠一他們需要一個被更多人承認的機會。

在“星娃”機器人工作室成立后幾個月，劉文憲開始為學生尋找參加機器人與人工智能比賽的機會。很快，他了解到只要經過區初賽和重慶市選拔賽，學生就有機會去山東淄博參加國賽。學生在知道這個消息后更加興奮地投入學習與訓練。幾個月后，工作室的一個小組突出重圍，拿到了進軍國賽的名額。但是，劉文憲并沒有急于讓學生去淄博參加集訓，而是先帶他們去了周邊的曲阜、泰安等地，還一起爬了泰山。他說道：“對這些山里娃來說，開闊眼界、了解當地的歷史文化，比競賽拿獎更重要。”在這場“意外”之旅結束后，學生的動力更加充沛，在比賽中順利拿到了一等獎。

這讓學生有了努力的方向。一方面，他們希望借由比賽實現思維與實踐能力上的突破；另一方面，他們也想到更多城市開闊視野。幾年中，他們去過山東省、吉林省、北京市、浙江省等多個省市。每到一個地方，劉文憲都會先帶學生到當地的天文館、博物館、科技館或其他人文景點參觀。在不同級別的比賽中，他們也見識了更多優秀的人工智能作品，拓展了科技視野。

比賽不僅考察參賽選手的動手能力和思維能力，還考察小組合作能力和表達能力。為此，劉文憲還用心發掘學生各自的亮點：語言表達能力好的負責解說、管理組織能力好的擔任組長、文字撰寫能力好的負責寫報告。這樣一來，小組成員領到了不同的任務，也能向著同一個目標努力。

有了這些課外能力的開發，越來越多的學生拓寬了思維與眼界。曾經有一個從外校轉來天府小學的學生告訴劉文憲，自己就是為了他的工作室才轉學而來，自己二年級時就跳級學習四年級的人工智能課程，希望借助他和工作室的力量，讓自己在這個領域實現進一步的發展。同時，一些教師也向他反饋，這些參與過人工智能課程的學生在思維能力上均有了不同程度的提升，這令他非常自豪。

盡管劉文憲的人工智能教育開展得頗有成果，但在他看來，這份經驗要想在鄉村學校復制并不容易。他說道：“說來慚愧，工作室開辦了6年，教師團隊至今只有我一人。可見，師資力量的匱乏是制約人工智能教育在鄉村學校開展的重要因素。”也正因如此，劉文憲經常自費報名參加各類人工智能教師培訓，向全國各地的專家、教授請教，與同樣開展人工智能教育的學校建立聯系，共同促進鄉村學校人工智能教育教學水平的提高。

在劉文憲看來，他的學生正是乘上了國家在鄉村教育推廣人工智能的“東風”，才有了現在的收獲。人工智能教育之于鄉村教育來說，不僅提供了資源，更為學生的未來提供了一種新的可能性。“我希望娃娃們能在學習的過程中，找到自己的興趣點，明白究竟什么是創新思維，在這個越來越智能化的社會中，找到成長的‘第二曲線’。”