以人工智能課程為依托，培養(yǎng)學(xué)生科普實踐能力

戴兵亞

摘?要：在中小學(xué)信息技術(shù)教材中加入的人工智能課程，讓極具挑戰(zhàn)性的綜合科普教育活動更易落到實處，真正開辟出“學(xué)以致用、用以促學(xué)、學(xué)用相長” 的科普活動新模式，走出創(chuàng)新特色的綜合科普教育之路。以教材中的人工智能課程為依托，能促進學(xué)生參與科普學(xué)習(xí)、探索、研究和實踐，激發(fā)學(xué)生科學(xué)興趣，提高科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)科普實踐能力。

關(guān)鍵詞：人工智能;科普教育;中小學(xué)信息技術(shù)

【中圖分類號】G622.0?【文獻標(biāo)識碼】A?【文章編號】1005-8877（2020）09-0020-01

國務(wù)院、教育部多次指示重視青少年的綜合素養(yǎng)教育，如《中小學(xué)信息技術(shù)課程指導(dǎo)綱要》、《中小學(xué)綜合實踐活動課程指導(dǎo)綱要》和《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》等等一系列文件，都鮮明的提出了要重視學(xué)生的信息技術(shù)素養(yǎng)的培養(yǎng)、科普創(chuàng)新思維的培育、動手實踐能力的訓(xùn)練和人工智能的應(yīng)用等。

在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能課程，有利于從小加強青少年的科普實踐能力和提升創(chuàng)新思維意識，從小培育“國之匠人”精神，實現(xiàn)科技興國之理想和樹立強我中華之夢。

1.提高科普意識，挖掘?qū)W生潛力

在中小學(xué)階段加強人工智能的教育，可以讓孩子們從小加強了解這種新生事物，培養(yǎng)一種親近感。

（1）培養(yǎng)意識、提高科普

人工智能教育不是天才教育，而是提升孩子科技素質(zhì)。例如，我在人工智能教學(xué)時，通過以下方法利用物聯(lián)創(chuàng)新的機器人套件進行體驗介紹：一是向?qū)W生展示資源包里機器人創(chuàng)作必備的零部件，讓學(xué)生了解人工智能必需的硬件基礎(chǔ);二是演示并指導(dǎo)學(xué)生動手搭建機器人;三是演示并指導(dǎo)學(xué)生開展創(chuàng)意編程;四是編程完成后，測試同學(xué)們的機器人的實際功能。通過實物觀察體驗，讓學(xué)生直觀地了解機器人的工作原理和方式，從而讓學(xué)生認(rèn)識人工智能的實質(zhì)：機器的思維是人通過編寫程序給予的。

（2）提高興趣、挖掘潛力

人工智能走進課堂，讓孩子們零距離的感受和掌握人工智能的神奇，學(xué)習(xí)中能夠靈活運用人工智能的科技思維，去發(fā)現(xiàn)問題、定義問題和解決問題，提升孩子們的知識結(jié)構(gòu)和科技素質(zhì)。例如，指導(dǎo)學(xué)生“濕地營救”項目時，其任務(wù)的背景是一只丹頂鶴在遷徙鹽城濕地的過程中發(fā)生了危險，亟待營救，比賽是通過機器人模擬現(xiàn)實營救受傷丹頂鶴的過程。需要參賽選手制作一個由計算機程序控制的機器人，在模擬濕地環(huán)境的地圖中，找到受傷的丹頂鶴，并把它帶回基地。項目通過超聲波、紅外線、光傳感器解決尋跡和躲避障礙的問題，結(jié)合所學(xué)的語言程序編寫，解決轉(zhuǎn)移受傷丹頂鶴等復(fù)雜問題。這些項目活動不僅能提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，還挖掘在人工智能方面的潛力。

2.樹立人機協(xié)同理念、 改變思維模式

（1）樹立人機協(xié)同理念

人工智能課程在樹立人機協(xié)同理念時也改變著學(xué)生的思維模式。例如，每年都舉辦青少年機器人競賽，是科普宣傳普及的重要內(nèi)容，大賽基本設(shè)有機器人綜合技能、機器人創(chuàng)意比賽、FLL工程挑戰(zhàn)賽、WER能力挑戰(zhàn)賽等競賽項目，并嚴(yán)格按照國賽標(biāo)準(zhǔn)進行。比賽現(xiàn)場，選手們緊張進行著機器人計算機編程、機械組裝、現(xiàn)場調(diào)試等，各種各樣的機器人在選手們的操控下按照不同比賽項目的規(guī)則執(zhí)行著各項任務(wù)。不少項目還要求參賽選手對機器人現(xiàn)場組裝、現(xiàn)場編程、現(xiàn)場調(diào)試，完成泊車、急救、送道具、分揀、起重等動作項目。這不僅考驗機器人動作的精準(zhǔn)度和協(xié)同能力，還鍛煉了小選手們的科學(xué)思維、創(chuàng)新思維、動手實踐能力和團隊精神。

（2）改變思維模式

人工智能相關(guān)課程有可能改變學(xué)生們對數(shù)學(xué)這門“枯燥”學(xué)科的看法。如果從心智啟蒙階段就接收到 AI 的熏陶，那這幫‘新人類看待數(shù)學(xué)這顆又枯又高的樹，與我們這幫老古董的視角、高度就完全不同了。他們在潛移默化中，見證也參與了數(shù)學(xué)與算法奇妙的交融，并且他們與生活的結(jié)合是如此親密，看得見摸得著?？梢哉f，AI 提升了他們對數(shù)學(xué)和科學(xué)的認(rèn)知，從而可以展望，以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代科學(xué)教育有望實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

人工智能課程，主要是能讓中小學(xué)生們對“算法”等技術(shù)有一個概念，為未來更加深入學(xué)習(xí)相關(guān)知識奠定基礎(chǔ)，讓中小學(xué)生對人工智能課程有一個直觀的了解，等到進入大學(xué)之后，學(xué)習(xí)大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)等方面的精深的知識的時候就能相互促進，水到渠成。

3.擷科技之靈，育創(chuàng)新之才

以人工智能課程為依托，培養(yǎng)學(xué)生科普實踐能力，學(xué)生在自己的創(chuàng)意下動手將其轉(zhuǎn)化為獨具特色的作品，從而不斷提升我國未來人才的原創(chuàng)精神和原創(chuàng)能力，增強學(xué)生未來競爭力。人工智能將在未來不斷向教育領(lǐng)域賦能，激發(fā)國內(nèi)人工智能教育的全新升級，帶動中國整個人工智能產(chǎn)業(yè)體系內(nèi)人才實力的集聚和釋放，人工智能教育必將幫助孩子們在未來擁有更強的競爭力。

中小學(xué)信息技術(shù)教材中的人工智能、3D 打印、AR（VR）虛擬現(xiàn)實技術(shù)等新技術(shù)已全面融入到人們工作和生活中，使人們的學(xué)習(xí)和思維方式也發(fā)生了巨大轉(zhuǎn)變，以人工智能課程為依托，培養(yǎng)學(xué)生科普實踐能力是一次教學(xué)改革的嘗試。教師應(yīng)該在信息技術(shù)課堂中深入摸索，讓信息技術(shù)課堂變得生動、活潑，從而讓學(xué)生能夠在愉悅的學(xué)習(xí)氛圍中不斷的探索科學(xué)知識，培養(yǎng)科學(xué)實踐的精神，最終使得學(xué)生個人科學(xué)素養(yǎng)、信息技術(shù)能力專業(yè)素養(yǎng)均得到較好的提升。

參考文獻

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