淺談電腦游戲在人工智能教學(xué)中的實(shí)踐研究

江蘇省蘇州市吳江區(qū)青云小學(xué) 吳月敏

一、引入電腦游戲的教育優(yōu)勢(shì)

（一）可以培養(yǎng)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣

興趣是最好的老師。學(xué)生對(duì)電腦游戲具有濃厚的興趣，利用電腦游戲與人工智能教學(xué)相結(jié)合，能夠充分發(fā)掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛能和創(chuàng)作激情。

例如，筆者在面向STEM的Scratch教學(xué)中，有一課是虛擬“乒乓游戲”，這是利用arduino拓展板滑竿來(lái)進(jìn)行游戲設(shè)計(jì)的，通過(guò)滑竿的數(shù)值變化來(lái)控制“乒乓板”橫向移動(dòng)，讓“小球”自由反彈，乒乓板接住小球則游戲繼續(xù)，未接住則游戲結(jié)束。在上課前，筆者把游戲成品當(dāng)作電腦游戲分享給學(xué)生，讓學(xué)生先體驗(yàn)乒乓游戲，在游戲體驗(yàn)中激發(fā)起學(xué)生的創(chuàng)作熱情，從而為課程的順利開展提供了良好的條件。

（二）可以培養(yǎng)學(xué)生清晰的思維能力

人工智能教育不僅要教授學(xué)生知識(shí)與技能，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)遷移能力和創(chuàng)新思維。學(xué)生通過(guò)游戲體驗(yàn)來(lái)思考游戲設(shè)計(jì)過(guò)程，通過(guò)游戲體驗(yàn)形成有效認(rèn)知，建立起有效的形象思維，為游戲的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了實(shí)踐基礎(chǔ)。

例如，在Scratch教學(xué)中，有一課是“賽車游戲”，是利用虛擬傳感器讓機(jī)器人小車實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。在上課前，筆者先讓學(xué)生體驗(yàn)賽車游戲。學(xué)生在體驗(yàn)過(guò)程中思考賽車是如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的、虛擬傳感器的程序是如何設(shè)計(jì)的。學(xué)生通過(guò)游戲體驗(yàn)來(lái)思考游戲設(shè)計(jì)的過(guò)程，為下一階段完善程序、實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展提供了清晰的思維過(guò)程。

（三）可以培養(yǎng)學(xué)生持久的學(xué)習(xí)動(dòng)力

堅(jiān)持是最好的見證。小學(xué)生對(duì)電腦游戲具有持久的學(xué)習(xí)興趣，利用電腦游戲與編程教學(xué)有效結(jié)合，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，為學(xué)生提供持久的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

例如，筆者在進(jìn)行python語(yǔ)言的社團(tuán)教學(xué)時(shí)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)于編程學(xué)習(xí)是既喜歡又害怕，喜歡是因?yàn)閜ython語(yǔ)言是一種全新的編程語(yǔ)言，學(xué)生具有好奇心；害怕是因?yàn)榫幊绦枰獔?jiān)持不懈的努力，學(xué)生直接接觸代碼會(huì)感覺(jué)枯燥，時(shí)間久了會(huì)產(chǎn)生恐懼心理，很難產(chǎn)生持續(xù)的學(xué)習(xí)動(dòng)力。筆者在社團(tuán)教學(xué)中引入“扣噠世界”編程游戲，讓學(xué)生通過(guò)完成游戲任務(wù)來(lái)進(jìn)行python語(yǔ)言的學(xué)習(xí)。通過(guò)引入電腦編程游戲，學(xué)生面對(duì)的是游戲情境，枯燥的代碼有了活力，學(xué)生沒(méi)有了恐懼感，充分調(diào)動(dòng)起了學(xué)習(xí)興趣，也產(chǎn)生了持久的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

二、引入電腦游戲的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)

（一）缺少統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

人工智能教學(xué)雖是中小學(xué)信息科技教育的重要內(nèi)容，但目前學(xué)校人工智能教學(xué)沒(méi)有統(tǒng)一的教材，且人工智能教學(xué)多屬拓展性課程，課程隨意性因素較多，且教學(xué)內(nèi)容多是碎片化的，缺少連貫性、系統(tǒng)性的教學(xué)設(shè)計(jì)，給電腦游戲的引入帶來(lái)諸多不確定性。電腦游戲引入的隨意性，導(dǎo)致其與人工智能教學(xué)結(jié)合度低，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能和創(chuàng)作激情，學(xué)生也很難有持久的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

（二）缺少師資力量

人工智能教學(xué)是一項(xiàng)系統(tǒng)教學(xué)工程，特別是面向STEM課程和創(chuàng)客課程時(shí)，教師需要具備科學(xué)、工程、編程、數(shù)學(xué)等專業(yè)知識(shí)，更要有創(chuàng)新精神和解決問(wèn)題的能力。這類教學(xué)人才在小學(xué)中非常缺乏，現(xiàn)實(shí)情況下，學(xué)校人工智能教學(xué)主要還是依靠信息技術(shù)教師，這就給學(xué)校人工智能教學(xué)帶來(lái)了許多困擾。引入電腦游戲最終是為人工智能教學(xué)服務(wù)，人工智能教學(xué)都不能很好地開展，電腦游戲引入再精彩，也不能完成教學(xué)任務(wù)，更何談培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維。

（三）缺少社會(huì)認(rèn)可

如今，越來(lái)越多的學(xué)生沉溺于電腦游戲，隨之而來(lái)的是家長(zhǎng)的擔(dān)心、社會(huì)的擔(dān)憂，電腦游戲作為休閑娛樂(lè)的方式，本身沒(méi)有問(wèn)題，問(wèn)題出在學(xué)生缺乏自覺(jué)性、缺少自控力。而引入電腦游戲是為了提升學(xué)生對(duì)人工智能學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)習(xí)效率，更好地培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)遷移能力和創(chuàng)新思維，贏得家長(zhǎng)和社會(huì)的認(rèn)可。例如，“扣噠世界”編程游戲，是一款全過(guò)程編程游戲，學(xué)生通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)游戲人物的通關(guān)，如學(xué)生重游戲、輕編程，只關(guān)注游戲情節(jié)，不注重編程代碼的學(xué)習(xí)，就會(huì)影響編程的學(xué)習(xí)效果，家長(zhǎng)和社會(huì)認(rèn)可度也會(huì)大打折扣。

三、引入電腦游戲的實(shí)踐策略

（一）開展項(xiàng)目化電腦游戲教學(xué)

項(xiàng)目化教學(xué)是指師生為共同完成一個(gè)項(xiàng)目而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，基于項(xiàng)目化的人工智能教學(xué)也是構(gòu)建實(shí)踐與思維訓(xùn)練的重要方法。而這里的電腦游戲非網(wǎng)絡(luò)游戲，是指將人工智能教學(xué)進(jìn)行項(xiàng)目化、游戲化設(shè)計(jì)。教師創(chuàng)設(shè)游戲情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入，體驗(yàn)人工智能與生活實(shí)際的樂(lè)趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。學(xué)生通過(guò)在電腦上完成游戲化項(xiàng)目，對(duì)游戲進(jìn)行自主完善。

筆者在Scratch教學(xué)中進(jìn)行了多次項(xiàng)目化游戲設(shè)計(jì)，如“潛艇大戰(zhàn)”一課，也是利用arduino拓展板滑竿來(lái)進(jìn)行游戲設(shè)計(jì)，要求滑竿作為游戲的操作桿，控制攻擊潛艇的左右移動(dòng)，對(duì)敵艇進(jìn)行魚雷攻擊的游戲設(shè)計(jì)。對(duì)于這一課，學(xué)生的基本任務(wù)是控制滑竿，讓潛艇在x軸上水平移動(dòng)，設(shè)計(jì)魚雷，讓魚雷跟隨攻擊艇移動(dòng)，將魚雷先隱藏起來(lái)，等需要發(fā)射時(shí)，讓魚雷顯示，并跟隨敵艇方向移動(dòng)，擊中后發(fā)生爆炸。學(xué)生先通過(guò)完成這一游戲項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)知識(shí)與技能的學(xué)習(xí)，再對(duì)游戲進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，如魚雷可以多枚發(fā)射、敵艇可以多艘同時(shí)出現(xiàn)、敵艇也可以發(fā)射魚雷等。

教師對(duì)人工智能課程進(jìn)行游戲化、項(xiàng)目化的設(shè)計(jì)，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。學(xué)生在完成課程的基本任務(wù)后，對(duì)課程項(xiàng)目進(jìn)行自主創(chuàng)新，從而培養(yǎng)創(chuàng)新思維。

（二）實(shí)施電腦游戲與課程有效整合

電腦游戲的設(shè)計(jì)要與課程有效整合，整合不是簡(jiǎn)單的引入，而是要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)生心理、學(xué)生評(píng)價(jià)等因素進(jìn)行綜合考慮，要對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)知識(shí)普及，促進(jìn)學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上自主創(chuàng)新、發(fā)展思維。

如筆者開設(shè)創(chuàng)客課程，主要教學(xué)任務(wù)是機(jī)器人的搭建和編程，由于機(jī)器人小車價(jià)格昂貴，很難做到人手一輛，根據(jù)這一實(shí)際情況，筆者引入虛擬機(jī)器人游戲課程，讓學(xué)生在線上進(jìn)行機(jī)器人小車的搭建和編程，通過(guò)搭建和編程，讓小車在虛擬地圖上行駛，完成任務(wù)且所花時(shí)間最短的學(xué)生獲勝。在教學(xué)中，筆者由淺入深地進(jìn)行引導(dǎo)，先讓學(xué)生進(jìn)行模仿，在模仿的過(guò)程中進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，如電機(jī)是如何工作的、如何巡線、傳感器的原理等。學(xué)生在模仿中厘清了機(jī)器人的搭建和編程原理，完成了科學(xué)普及的任務(wù)。筆者再讓學(xué)生進(jìn)行自主創(chuàng)新，讓學(xué)生理解機(jī)器人小車如何做到“穩(wěn)”和“快”的協(xié)調(diào)，穩(wěn)字當(dāng)先，在穩(wěn)的基礎(chǔ)上求快。學(xué)生可以根據(jù)自己的理解進(jìn)行搭建，也可以根據(jù)自己的理解進(jìn)行創(chuàng)新編程。

（三）實(shí)施多渠道合作策略

人工智能教學(xué)是一項(xiàng)系統(tǒng)教學(xué)工程，對(duì)教師的要求非常高，教師既要有科學(xué)、工程、數(shù)學(xué)、編程等知識(shí)儲(chǔ)備，又要有創(chuàng)新能力，把電腦游戲更好地融入人工智能的教學(xué)中，若只有信息技術(shù)教師的參與，則會(huì)帶來(lái)許多困擾。筆者根據(jù)實(shí)踐，提出如下建議：一是成立校內(nèi)教師團(tuán)隊(duì)。由科學(xué)、數(shù)學(xué)、信息技術(shù)、美術(shù)等學(xué)科教師組成，充分發(fā)揮各教師的優(yōu)勢(shì)，共同制定出符合本校特色的教學(xué)設(shè)計(jì)，把電腦游戲融入人工智能的教學(xué)工作做好、做實(shí)，這是教師正常教學(xué)外的任務(wù)。學(xué)校要有一定經(jīng)費(fèi)保障，讓教師團(tuán)隊(duì)也有持久的教學(xué)和研究動(dòng)力。二是發(fā)掘校外優(yōu)秀教學(xué)資源。市場(chǎng)上有很多以電腦游戲?yàn)橹鞯娜斯ぶ悄芙虒W(xué)資源，教師團(tuán)隊(duì)可對(duì)其進(jìn)行認(rèn)真研究。三是多與先進(jìn)學(xué)校交流。要多與區(qū)域內(nèi)人工智能教育先進(jìn)學(xué)校溝通交流，他們已經(jīng)積累了許多的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，也有許多教學(xué)資源，我們可以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，多校共同制定出符合本區(qū)域特色的教學(xué)方案。

（四）加快教學(xué)與游戲類競(jìng)賽融合發(fā)展

電腦游戲類人工智能教學(xué)要面向社會(huì)需求，把學(xué)生培養(yǎng)成具有綜合素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的人才。面對(duì)這一實(shí)際問(wèn)題，教師要加快教學(xué)與競(jìng)賽融合發(fā)展，瞄準(zhǔn)電腦游戲類的人工智能比賽項(xiàng)目，深入了解項(xiàng)目比賽規(guī)則，明確比賽任務(wù)，制訂教學(xué)計(jì)劃，對(duì)學(xué)生進(jìn)行精心輔導(dǎo)。引入電腦游戲類人工智能比賽項(xiàng)目，一是可以充分利用游戲類比賽資源，滿足人工智能教學(xué)需求，教師與學(xué)生可以和外界進(jìn)行學(xué)習(xí)和交流，實(shí)時(shí)了解社會(huì)動(dòng)態(tài)，加快學(xué)校人工智能教學(xué)的普及和發(fā)展。二是可以培養(yǎng)學(xué)生探索競(jìng)賽和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。通過(guò)比賽，學(xué)生可以處理好與隊(duì)友的協(xié)作關(guān)系，學(xué)生與外界進(jìn)行學(xué)習(xí)和交流可以擺脫學(xué)校束縛，從而有足夠的空間去探索和創(chuàng)造，學(xué)生在耐挫力、持久力、想象力、實(shí)踐力、創(chuàng)新力、臨場(chǎng)發(fā)揮等方面都能有所提升。三是通過(guò)比賽，學(xué)生可以爭(zhēng)取榮譽(yù)，得到學(xué)校、家長(zhǎng)和社會(huì)的認(rèn)可。

我國(guó)的人工智能基礎(chǔ)教育還處在探索階段，面臨一些現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)，學(xué)生的綜合素養(yǎng)還處在初級(jí)階段，小學(xué)人工智能教學(xué)主要還是圍繞培養(yǎng)學(xué)生興趣展開。要讓學(xué)生有持久的學(xué)習(xí)動(dòng)力，我們就要充分利用電腦游戲的教育優(yōu)勢(shì)，更好地開展學(xué)校人工智能教育。