AI感知課程：回歸兒童學習的原點

摘要：在人工智能啟蒙教育的背景下，針對小學一年級學生，作者開發(fā)了AI啟蒙的系列課程。本文以“AI感知”課程為例，呈現(xiàn)如何通過系統(tǒng)的課程設計和實踐活動，培養(yǎng)兒童的計算思維、創(chuàng)新能力和對AI技術的興趣。

關鍵詞：人工智能；啟蒙教育；感知課程；兒童立場

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2024）22-0000-03

隨著人工智能技術的飛速發(fā)展，AI逐漸滲透到人們生活的各個角落，對社會經(jīng)濟、教育模式產(chǎn)生了深遠影響。在這種背景下，低齡兒童的人工智能啟蒙教育變得尤為重要。尤其是小學一年級的學生，他們正處于認知發(fā)展的關鍵時期，對周圍世界充滿好奇，這一時期是培養(yǎng)計算思維、創(chuàng)新能力和人工智能應用意識的黃金時期。在此背景下，筆者開發(fā)了“愛（AI）”課程，共分“AI感知”“AI體驗”“AI編程”“AI思維”“AI智造”“AI創(chuàng)造”六個部分，通過科普感知、智能體驗、編程認知、理解應用、項目實踐、融合創(chuàng)新等內容設計，滿足一到六年級學生的需求，讓他們在獲得豐富的學習體驗的過程中，培養(yǎng)計算思維，提高創(chuàng)新能力。本文重點呈現(xiàn)“AI感知”課程如何幫助一年級學生感知、認知身邊的人工智能技術，使其感悟人工智能無處不在。

“AI感知”課程定位及價值指向

一年級“AI感知”課程的總體定位圍繞啟蒙性、基礎性、實踐性和倫理性展開，旨在通過生動有趣的教學活動和實踐操作，激發(fā)學生對AI技術的興趣，培養(yǎng)他們的基礎知識和核心素養(yǎng)，同時引導他們關注人工智能技術的倫理和社會責任問題。

1.啟蒙性與引導性

一年級學生正處于認知發(fā)展的關鍵期，對新鮮事物充滿好奇，具有強烈的探索欲望。因此，AI感知課程的首要任務是啟蒙和引導。課程設計一系列生動有趣的感知體能活動，讓學生在輕松愉快的氛圍中感知人工智能的存在，了解AI技術的基本概念和應用場景。通過互動體驗、游戲化學習等方式，激發(fā)學生對AI技術的興趣，為后續(xù)深入學習奠定基礎。

2.基礎性與系統(tǒng)性

“AI感知”課程注重基礎知識的形成，幫助學生建立起對人工智能技術的初步認知框架。課程涵蓋智能感知、智能交互等基礎知識，并通過簡單的實例和實驗，讓學生親身體驗AI技術的應用效果。同時，課程設計應具有系統(tǒng)性，確保學生在整個學習過程中能夠循序漸進地掌握相關知識。

3.實踐性與探索性

“AI感知”課程注重學生的實踐操作和自主探索。通過設計一系列動手操作的項目和活動，讓學生在實踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，培養(yǎng)他們的動手能力和創(chuàng)新思維。同時，鼓勵學生提出自己的疑問和見解，通過小組討論、合作探究等方式，激發(fā)他們的探索精神和創(chuàng)造力。

4.倫理性與責任性

“AI感知”課程適當引入了倫理教育內容，讓學生初步了解人工智能可能帶來的社會影響和挑戰(zhàn)。教師通過案例分析、角色扮演等方式，引導學生思考人工智能技術的合理使用方式和邊界，初步培養(yǎng)他們的社會責任感和倫理意識。

“AI感知”課程內容：從兒童立場出發(fā)

“AI感知”課程以興趣為起點，以活動為載體，在不同年齡段開展遞進式分層教育的內容設置，使學生在“玩中學”“做中學”。課程采用單元設計，一學期課程共分為四個單元，12個課時各個課時逐層推進，難度呈螺旋式上升“AI感知”課程單元分別為——第一單元“走進AI”，第二單元“AI‘認識’你”，第三單元“AI‘聽懂’你”，第四單元“AI慧生活”；課時分別為——第1課時：AI在身邊，第2課時：AI會思考，

第3課時：AI與大數(shù)據(jù)，第4課時：AI會認人，第5課時：AI會認字，第6課時：AI會識物，第7課時：AI會“聽”，第8課時：AI會“說”，第9課時：AI會聊天，第10課時：AI會駕駛，第11課時：AI會看病，第12課時：A暢想AI。。

“AI感知”課程的組織形式及實施途徑

一年級的人工智能教學是從真實生活中選擇經(jīng)典場景，讓學生沉浸式體驗AI給生活帶來的便利和影響，激發(fā)學生對AI的興趣和熱情。

1.以趣味元素為起點

①設計與學生同一年齡段、具有典型特征的卡通學伴“小智”?！靶≈恰睅е鴮W生一起經(jīng)歷日常生活中的AI場景，在問題中感悟，在故事中成長，并通過生動有趣的動畫，將生活中的AI以直觀、易懂、有趣的方式展示給學生，讓他們在看動畫、聽故事的過程中愛上AI。

②在課程教學中，教師設計一系列貼近學生生活的教學情境，如“智能家居的一天”“智能超市購物體驗”等，讓學生在模擬的真實場景中，通過角色扮演和互動操作，親身體驗到語音控制燈光、電視，以及智能推薦商品等人工智能應用。這種直觀且富有趣味性的教學方式，能夠迅速吸引學生的注意力，激發(fā)他們的學習興趣。

③將人工智能知識點融入游戲中，教師設計一系列基于人工智能技術的游戲，如“語音指令大挑戰(zhàn)”“人臉識別接力賽”等。在游戲中，學生通過發(fā)出正確的語音指令來控制角色行動，或利用人臉識別技術完成特定任務。這種游戲化的學習方式，不僅能夠讓學生在輕松愉快的氛圍中掌握人工智能的基礎知識，還能培養(yǎng)他們的團隊協(xié)作能力和問題解決能力。

2.以感官感知為基石

（1）會聽與會說：智能交互的啟蒙

通過“會聽”與“會說”的訓練，讓學生初步接觸智能語音技術。例如，在課堂上引入智能音箱或語音助手，讓學生發(fā)出語音指令，觀察音箱的反應，體驗人工智能的“聽力”與“語言”能力。這種互動不僅讓學生感受到科技的神奇，還能激發(fā)他們探索更多語音交互場景的興趣。同時，鼓勵學生模仿語音助手的回應，進行簡單的對話練習，培養(yǎng)他們的語言組織和表達能力。

（2）會看與會思考：視覺感知與邏輯思維的結合

利用“會看”與“會思考”的策略，引導學生觀察并理解人工智能在圖像識別方面的應用。通過展示人臉識別、車牌識別等實例，讓學生直觀感受到人工智能如何“看”世界。在此基礎上，教師還可以設計一些簡單的邏輯推理任務，如讓學生根據(jù)給定的圖像特征判斷其屬于哪一類物體，或分析不同場景下的圖像識別難點。這些活動不僅可以鍛煉學生的觀察力和判斷力，還能培養(yǎng)他們的邏輯思維和問題解決能力。

3.以動手體驗為階梯

（1）動手體驗：激發(fā)興趣，初識AI

一年級學生好奇心強，喜歡動手操作。因此，在AI感知學習初期，教師可通過設計一系列富有趣味性的動手活動，引導學生初步接觸和感知人工智能。例如，可以組織學生參與簡單的機器人編程體驗，讓他們通過拖拽代碼塊來控制機器人的基本動作，如前進、后退、轉彎等。這種直觀的操作體驗能夠讓學生迅速感受到人工智能的魅力，激發(fā)他們的學習興趣。同時，教師還可以利用語音識別技術設計互動游戲，讓學生在游戲中體驗語音指令如何被機器識別并轉化為行動，從而初步了解人工智能的語音識別功能。另外，教師可以引導學生參與更復雜的動手實踐活動，如組織學生參與“智能小車制作”項目，通過“智能家居模擬”活動，讓學生通過搭建智能家居模型、設置智能場景等方式，親身體驗人工智能如何改變人們的生活方式。

（2）實踐深化：理解原理，掌握技能

在學生對人工智能有了基本感知后，教師可進一步通過動手實踐深化他們對人工智能原理的理解，并幫助他們掌握相關技能。這一階段的教學要注重理論與實踐的結合，讓學生在做中學、學中做。例如，可以利用虛擬現(xiàn)實（VR）或增強現(xiàn)實（AR）技術，為學生打造沉浸式的學習體驗。通過佩戴VR頭盔或使用手機APP等工具，學生可以在虛擬環(huán)境中與人工智能系統(tǒng)進行互動，深入了解人臉識別、語音識別等技術的實際應用。這種沉浸式的動手體驗不僅能夠激發(fā)學生的學習興趣，還能幫助他們更直觀地理解人工智能的工作原理。

（3）創(chuàng)新應用：激發(fā)潛能，培養(yǎng)能力

在掌握了人工智能的基本原理和相關技能后，教師需要進一步激發(fā)學生的潛能和創(chuàng)造力，引導他們將所學知識應用到解決實際問題中。這一階段的教學應注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和實踐能力，鼓勵他們提出新的想法和解決方案。例如，利用AI繪畫軟件，讓學生輸入關鍵詞或描述，觀察AI如何生成相應的圖像。然后，引導學生思考如何改進或結合AI生成的圖像進行二次創(chuàng)作，培養(yǎng)他們的藝術審美能力和創(chuàng)造力。

4.以思維表達為目標

在人工智能感知教學的初始階段，教師應注重將感知活動與思維訓練相結合，通過引導學生觀察、體驗并思考人工智能的應用場景，激發(fā)他們的思維活力。

例如，教師可以組織學生觀看人工智能在日常生活中的應用視頻或圖片，如智能家居、自動駕駛等，隨后引導他們提出問題，如“為什么機器人能聽懂我們的指令？”“智能音箱是如何識別我們的聲音的？”等。通過這些問題，激發(fā)學生的好奇心和探究欲，促使他們主動思考。然后，分組讓學生圍繞特定的人工智能話題展開討論，鼓勵他們表達自己的觀點和疑問。這樣不僅可以鍛煉學生的口語表達能力，還能讓他們在交流中碰撞出更多的思想火花。

參考文獻：

[1]陳凱泉，何瑤，仲國強.人工智能視域下的信息素養(yǎng)內涵轉型及AI教育目標定位——兼論基礎教育階段AI課程與教學實施路徑[J].遠程教育雜志，2018，36（01）：61-71.

[2]何克抗.論創(chuàng)客教育與創(chuàng)新教育[J].教育研究，2016（04）：12-24.

[3]黃偉祥.融創(chuàng)之路[M].長春：吉林大學出版社，2020.

[4]黃偉祥.創(chuàng)客創(chuàng)作[M].北京：清華大學出版社，2020.

[5]黃偉祥.人工智能教育叢書[M].哈爾濱：哈爾濱出版社，2022.

[6]黃偉祥.創(chuàng)課，走向創(chuàng)客教育大眾化的通途[J].中小學信息技術教育，2018（04）：50-53.

[7]馬濤，趙峰，王有學，等.海淀區(qū)中小學人工智能教育發(fā)展之路[J].中國電化教育，2019，38（05）：134-138.

[8]黃偉祥.小學人工智能的構建與實施[J].中國信息技術教育，2020（17）：5-9.

作者簡介：黃偉祥，廣東省中山市石岐中心小學校長，正高級教師。

基金項目：廣東省教育科學“十三五”規(guī)劃課題“‘五度六環(huán)’人工智能教育啟蒙課程的構建與實施”（課題編號：2020YQJK234）。