走進(jìn)人工智能收獲豐碩成果

王馨

人工智能，英文縮寫為AI。它是一門研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的新技術(shù)科學(xué)?，F(xiàn)在，人工智能技術(shù)不斷取得突破，迅速普及在各個(gè)行業(yè)，已成為影響國家未來實(shí)力的重要因素之一。

南開大學(xué)附屬小學(xué)位于天津市南開區(qū)，南開區(qū)的定位為“科技南開”。為了讓學(xué)生熟知人工智能的特點(diǎn)及在生活中的廣泛應(yīng)用，并嘗試使用編程軟件及傳感器進(jìn)行人工智能創(chuàng)新設(shè)計(jì)，學(xué)校開展了“智能時(shí)代智慧生活”系列科普活動(dòng)。

全域科普集體參與

學(xué)校根據(jù)學(xué)生的年齡特點(diǎn)、認(rèn)知能力和邏輯思維能力，在不同年級(jí)開展了不同的科普活動(dòng)，介紹人工智能的概念和發(fā)展歷程，及其在生活中的應(yīng)用，從而激發(fā)學(xué)生對(duì)人工智能探索和研究興趣，鼓勵(lì)他們親手實(shí)踐。

1—3年級(jí)學(xué)生年紀(jì)小，對(duì)人工智能的概念較為陌生，因此我們側(cè)重于介紹人工智能的應(yīng)用，利用大講堂的形式，在多功能廳進(jìn)行科普講座。教師與學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)互動(dòng)熱烈，通過了解歷史和觀察身邊生活實(shí)例，讓學(xué)生了解到人工智能的應(yīng)用已經(jīng)滲透到生活的方方面面。

對(duì)4—6年級(jí)學(xué)生，學(xué)校通過訪談、紀(jì)錄片等視頻對(duì)他們進(jìn)行普及教育。“究竟什么是AI人工智能”“人工智能到底有多厲害”等科教片拓寬了學(xué)生們的視野，也喚起他們關(guān)注人工智能的熱情和興趣。

學(xué)生們還通過手抄報(bào)形式，介紹和宣傳生活中、家庭中的人工智能機(jī)器如何幫助人們解放雙手、方便生活、促進(jìn)發(fā)展等。圖畫配文字鍛煉了學(xué)生的綜合理解、歸納和表達(dá)能力。

此外，我們以“假如我有個(gè)人工智能機(jī)器人”為主題，采用論壇的形式組織學(xué)生暢談對(duì)未來的展望，大膽設(shè)計(jì)“人工智能進(jìn)校園”應(yīng)用方案。

智能授課學(xué)有所成

全域科普活動(dòng)的開展，得到了南開大學(xué)各院系的鼎力相助。

為了在全校普及人工智能教學(xué)，學(xué)校購進(jìn)了一批人工智能教學(xué)工具箱擴(kuò)展包和神經(jīng)元人工智能創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)室套裝。

同學(xué)們不僅愛上了編程，還愛上了創(chuàng)造，利用編程設(shè)計(jì)了很多生活中應(yīng)用的“智能機(jī)器人”。為此，學(xué)校開展了人工智能設(shè)計(jì)大賽，同學(xué)們踴躍參與，推送一批優(yōu)質(zhì)創(chuàng)新作品。

1智能澆花機(jī)器人

小作者在優(yōu)必選Jimu積木機(jī)器人的基礎(chǔ)上，搭建了履帶式行走抓手機(jī)器人，使用scratch編程語言設(shè)計(jì)一個(gè)遙控界面，可以控制機(jī)器人前后左右自由行走，抓取水瓶給花盆澆水，還能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程遙控澆花。這個(gè)項(xiàng)目獲得了天津市青少年科技創(chuàng)新大賽一等獎(jiǎng)。

2智能節(jié)水器

學(xué)生利用編程方法設(shè)計(jì)了智能節(jié)水器，用簡(jiǎn)單的材料制成了冷水處理箱和轉(zhuǎn)換裝置。傳感器會(huì)監(jiān)控水溫變化，控制轉(zhuǎn)換裝置，能夠避免電熱水器使用時(shí)，先出來的涼水排出后順著管道流走，造成浪費(fèi)。這個(gè)項(xiàng)目獲得了天津市青少年科技創(chuàng)新大賽二等獎(jiǎng)。

3圍棋分揀器

下圍棋的時(shí)候，最麻煩的是分揀黑白棋子，于是學(xué)生設(shè)計(jì)出圍棋分揀器。整臺(tái)機(jī)器由分揀裝置、漏斗、擋板、顏色傳感器，以及電機(jī)等組成。分揀裝置是整個(gè)作品的核心部件，由3D打印制作的圓形部件構(gòu)成，把一個(gè)圓盤3等分，通過電機(jī)左右轉(zhuǎn)動(dòng)120度實(shí)現(xiàn)棋子分揀。調(diào)試過程中，擋板的往復(fù)移動(dòng)和分揀裝置的左右轉(zhuǎn)動(dòng)需要反復(fù)調(diào)試，主要是兩個(gè)電機(jī)功率和時(shí)間的觀察與測(cè)試。這個(gè)項(xiàng)目獲得了天津市機(jī)器人競(jìng)賽和青少年科技創(chuàng)新大賽一等獎(jiǎng)。

4溫控風(fēng)扇

26℃是屬性比較平衡的溫度，溫度低了太耗電又太冷，溫度高了又太熱，所以溫控風(fēng)扇機(jī)器人設(shè)定26℃為恒溫度，室溫高于26℃風(fēng)扇自動(dòng)啟動(dòng)，室溫低于26℃風(fēng)扇自動(dòng)停止。

機(jī)器人用到了主控板、舵機(jī)，溫度傳感器、顯示屏，以及燈泡等。

當(dāng)溫度高于26℃，舵機(jī)轉(zhuǎn)扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)，LED燈泡亮，輸出為高電平；溫度低于26℃，舵機(jī)功率為0扇葉不轉(zhuǎn)，LED燈泡不亮輸出為低電平。溫度越高，扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)速度越快，LED燈閃爍頻率越快，當(dāng)溫度達(dá)到32℃時(shí)，扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)速度達(dá)到峰值，扇葉不再加速。

這個(gè)項(xiàng)目獲得了天津市青少年科技創(chuàng)新大賽一等獎(jiǎng)，并在天津電視臺(tái)科教頻道舉辦的“全域科普成果頒獎(jiǎng)典禮”上進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)演示。

通過開展各項(xiàng)豐富的科普活動(dòng)，全校師生沉浸在探究“人工智能”的氛圍中，精彩的講座、活躍的論壇、用心的描繪、夢(mèng)幻的展望都留下了學(xué)生們熱情投入的身影，“人工智能”已深入人心！

相信南開附小學(xué)子未來一定能將理想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，研發(fā)出更多滿足生活需要的智能機(jī)器人，提高人們的生活質(zhì)量。

（作者：南開大學(xué)附屬小學(xué)教師）