小學人工智能線上社團活動實踐探索

【摘要】人工智能作為科技前沿領域，不斷改變人們的生活，在教學中利用社團平臺展開人工智能教育有助于發(fā)展學生的信息素養(yǎng)能力。如今線上線下融合的學習逐漸被證明其有效性。文章設計并實踐了人工智能線上社團活動，總結了經驗與問題，以期為教師開展線上社團提供參考。

【關鍵詞】虛擬機器人；人工智能；無人駕駛；創(chuàng)新能力；信息素養(yǎng)

本文借助IRobtQ虛擬機器人學習平臺，充分利用線上平臺，以項目為驅動，以學生為中心，以實踐為核心，開展線上人工智能社團活動，讓學生在虛擬場景中模擬無人駕駛，了解并體驗人工智能的應用。

一、社團活動整體設計

本活動圍繞“虛擬搭建機器人，初體驗無人駕駛”的主題，設計如下活動框架（如圖1）。

通過活動，學生了解人工智能與無人駕駛的發(fā)展與現(xiàn)狀，感受科技的發(fā)展以及人工智能對社會的影響，感知無人駕駛的原理；學生帶著興趣學習如何搭建一個有智慧的機器人，通過虛擬的形式初步體驗無人駕駛的原理，體驗機器賦能的過程；讓機器人在仿真世界里行駛，不斷地優(yōu)化和改進，內化認知，體會無人駕駛應當遵循的社會準則，提升社會責任意識。

1.感知：走進人工智能與無人駕駛

本環(huán)節(jié)主要以云參觀、線上分享的形式展開，初步感知無人駕駛的原理。在活動過程中嘗試信息獲取、收集、判斷、整合，提高信息意識，了解人工智能及無人駕駛領域的概念和原理，提升計算思維，激發(fā)對人工智能和無人駕駛的學習興趣，提升責任感與培養(yǎng)信息素養(yǎng)。

（1）云參觀上?？萍拣^，微信群分享參觀收獲。學生自主進入上?？萍拣^小程序中參觀，了解會跳舞的機器人、會拼魔方的機器人、會畫畫的機器人等為何能有這樣的智慧。通過云參觀，感受人工智能的魅力，初步感受機器人如何具有“智慧”，完成任務單，并通過微信群分享。

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

（3）制作數(shù)字作品，交流學習成果。通過設計思維導圖、PPT等數(shù)字作品的方式介紹自己的學習收獲并在微信群中分享，同學間互相學習，互相評價，也可以和自己的家人分享，促進居家生活親子間的交流互動。

2.體驗：我的無人駕駛機器人

本環(huán)節(jié)以自主學習和線上互動的形式展開，在活動過程中，通過想一想、學一學、搭一搭、編一編四個子環(huán)節(jié)，學生經歷初步設計構思、加強編程能力、合作“賦能”機器人的過程，從而實現(xiàn)計算思維、應用與創(chuàng)新、認知與整合、責任與態(tài)度等核心素養(yǎng)的提升，切實體會無人駕駛的原理。

子環(huán)節(jié)一：想一想

（1）直播互動，分析需求。通過企業(yè)微信直播功能，教師出示無人駕駛項目任務（如表2），展示虛擬城市場景，利用任務單，明確交流談論內容，師生進行集體互動，分析任務需求。

任務單3：分析任務與場景

場景元素 需解決的問題 場景特點

（2）協(xié)同編輯，交流改進?；咏Y束后，學生基本了解了任務需求，利用騰訊共享文檔，學生在文檔中互相補充，思維碰撞，完善任務單，進一步明確無人駕駛的任務需求，初步形成用人工智能解決問題的思路。

子環(huán)節(jié)二：學一學

（1）自主學習線上微課。明確無人駕駛任務需求后，教師通過微信群發(fā)布學習任務，讓學生帶著目標學習資料、觀看微課，自主學習各類傳感器的作用和使用方法，學習如何實現(xiàn)自主行駛、如何檢測行人、如何避讓交匯車輛等內容。

（2）線上個性化指導。學生在學習過程中可以通過微信將完成的作品提交，并將遇到的問題反饋給老師，老師針對性指導，通過適當?shù)囊龑?，引發(fā)學生反思，提升解決問題的能力。

（3）線上會議集中互動。針對學生的典型問題，利用企業(yè)微信會議功能，通過共享屏幕、發(fā)言、批注等方式展開交流。

（4）參加智能創(chuàng)新大賽入圍賽。每年5月份，全國青少年電子信息智能創(chuàng)新大賽入圍賽如期舉行。參與競賽能夠激發(fā)學生動力，同時此次比賽也是對本活動的階段性成果考驗。

子環(huán)節(jié)三：搭一搭

（1）構思機器人架構。學生根據(jù)機器人實現(xiàn)無人駕駛需解決的問題，通過小組討論與合作，選擇合適的控制器、傳感器、安裝塊，嘗試動手設計機器人基本架構。

（2）搭建無人駕駛機器人。學生根據(jù)構思和草圖，嘗試在軟件中虛擬搭建機器人。然后在群中分享自己的設計，互相評價，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，取長補短，改進機器人設計。

子環(huán)節(jié)四：編一編

（1）設計程序方案，繪制流程圖。根據(jù)城市場景，學生分成三個小組，交流討論，繪制讓機器人自動駕駛完成路線行駛的流程圖并在群中分享設計。

（2）編寫無人駕駛程序。根據(jù)設計方案，嘗試編寫程序。編寫程序的過程中可以通過微信群交流自己的問題，也可以單獨向老師提問，在不斷的溝通中改進方案，在不斷的交流與抉擇中優(yōu)化設計，同時也提升社會責任意識。

3.內化：奔跑吧，機器人

（1）虛擬體驗無人駕駛。進入虛擬城市環(huán)境中，讓機器人在道路中行駛，測試機器人和程序，在反復調試和改進中進一步體驗無人駕駛的原理，感受機器人奔向終點成功自主駕駛的喜悅，點燃學生心中未來的科技夢想。

（2）專家培訓，改進設計。在大家通過前期活動有了較為豐富的理論基礎和扎實的編程能力后，由區(qū)級邀請資深工程師為大家進行線上培訓，通過培訓激發(fā)學生思考，延伸更多的設計方案，進一步改進設計。

4.學生評價

學生評價貫穿在整個社團活動過程中，結合自評、互評、師評的方式進行，以“摘星”的形式表現(xiàn)評價結果，評價內容圍繞核心素養(yǎng)目標的達成，詳細評價內容和依據(jù)如表3。

二、活動經驗

為期半年的社團活動畫上了圓滿的句號，和同學們度過了充實有意義的線上時光，回顧活動過程，總結經驗，以期提供一些活動設計參考。

1.家校協(xié)同，推進活動開展

本活動為期半年左右且在線上進行，能夠順利完成的關鍵是與家長建立良好的溝通關系。家長的支持與適當?shù)亩酱伲菍W生堅持參與活動的動力之一。

2.整合資源，豐富活動形式

豐富的活動形式，能提高學生參與的熱情，在線開展活動也不例外，有效利用和整合資源，可以讓活動精彩充實，可以讓學生自主搜索相關主題資源，打開眼界；利用各類App、小程序的線上展覽平臺，實現(xiàn)“零距離”云參觀、云觀摩；借助區(qū)平臺和資源，聯(lián)系相關專家，開展線上講座；整合微課，提供自主學習資源；利用線上教學平臺直播、會議的豐富功能，豐富交流形式。

3.借助工具，提高活動效率

（1）任務提交工具：活動中學生完成任務后的提交方式多樣，為了提高效率，可以利用問卷星、騰訊共享文檔，或者教學平臺比如企業(yè)微信中的收集表功能，快速收集學生任務單，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，作出反饋和評價。

（2）錄屏與視頻工具：有時候需要了解學生實踐操作過程中的問題，可以利用錄屏軟件，學生將編寫過程錄制下來并提交，教師通過視頻軟件的倍速播放、快進等功能能夠較快地發(fā)現(xiàn)學生在哪個環(huán)節(jié)遇到難題，從而作為案例與同學分享，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：利用線上互動平臺中的投票、批注、屏幕共享等功能在提升學生參與興趣的同時，也讓互動更加高效。

4.關注習慣，注意保護視力

線上開展活動，主要依靠計算機或者平板、手機等數(shù)字設備，要提醒學生合理安排使用數(shù)字設備的時間，使用過程中保持正確的姿勢，注意保護視力，養(yǎng)成好習慣。

5.有效評價，培養(yǎng)核心素養(yǎng)

評價的設計以認知與整合、信息意識、計算思維、應用與創(chuàng)新、責任與態(tài)度五個核心素養(yǎng)目標的達成情況展開。

總而言之，本活動充分利用、整合了線上平臺、資源、工具，有效培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)，達成活動目標，也從中發(fā)現(xiàn)了問題，進行反思，提出改進意見。

【參考文獻】

[1]中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要[EB/OL].2021-03-13.