人工智能在小学信息课堂上的实践与反思
杨慧成
摘 要：人工智能教育已经成为当前基础教育研究的热点，通过开源机器人，基于scratch+物联的智能互联创客套件，可以让学生在真实情景下开展人工智能学习，有利于培养学生的创新能力。
关键词：人工智能; 智能互联; 开源机器人
中图分类号：G623.58? ? ? ? ? ? 文献标识码：A? ? ? 文章编号：1006-3315（2020）12-042-001
随着现代信息技术的迅猛发展，人工智能已经进入了人类的各个领域。开源智能机器人和智能互联创客教育具有实践性强、探索性强和综合性强的特点，有利于学生迅速接触前沿研究，打开思路，拓宽视野，提高学生动手能力，培养学生创新精神。下面笔者结合自己学校开展的人工智能教育，谈谈几点体会。
一、以课程开发为抓手，在小学高年级全面普及人工智能教育
首先我们成立了以笔者为组长的人工智能课程开发小组，组织全体信息技术老师分析人工智能课程的总体目标，即通过图形化编程了解程序流程，培养计算思维，了解人工智能的概念，体验人工智能在生活中的应用。以设计、组装、编程、运行为主要学习内容，通过一个个项目培养学生动手能力、观察能力、分析能力、逻辑思维能力和提升学生的信息技术核心素养为主要目标的课程。
然后根据这些课程目标确定教学内容，编写校本课程。五年级开展基于“scratch+物联”的智能互联创客教育，共19节课，内容分别为：1.点亮一盏灯、2.智能交通红绿灯、3.摩尔斯电码、4.智能触摸灯、5.智能声控灯、6.智能光控灯、7.自动空调、8.小小编曲家、9.智能报警器、10.避障小车、11.循迹小车、12.智能小车、12.红外遥控风扇（一）、13.红外遥控风扇（二）、14、智能家居（一）、15、智能家居（二）。六年级开展基于开源机器人的教育，共10节课，内容分别为：1.让小车动起来、2.兜兜转转、3.巡逻卫士（一）、4、巡逻卫士（二）、5.巡逻卫士（三）、6.垃圾清运、7.紧急救火、8.超级警卫、9.智能驾驶、10.超级智能车。
信息技术课堂上编程是人工智能课程的核心。在编写程序的过程中，学生需要借助于老师的流程图把一个复杂的大问题分解成一个个可以解决的小问题，循序渐进，逐步解决整个问题。在编写程序的过程中，学生首先要清楚人工智能作品的搭建结构和运行原理，其次还要清楚各种模块的功能，通过编写程序来控制各种传感器、动力系统、声光系统等模块，使人工智能作品感知外界的环境信息，并对感知到的信息做出决策和响应，以使人工智能作品能够顺利完成指定的任务。
以笔者执教的《智能小车》一课为例，该课伊始激趣导入，播放一段百度无人驾驶汽车的精彩视频，激起探究科学的勇气，让学生对人工智能技术有强烈求知的欲望。然后通过流程图和学生一起解读分析智能小车工作的原理。接着采用任务驱动法教学，让学生通过微课程学习和学案引领，循序渐进地完成三个基本任务：1.组装小车;2.让小车动起来;3.让小车智能化。最后的展示评价环节，笔者让学生展示自己设计的小车并进行小组间评价，每个小组根据其他小组的评价进一步改善自己小组的作品并再次展评。学生在设计、编程、调试、展评中学得开心，玩得快乐，创意飞扬。通过课程目标、课程内容、课程实施和课程评价四个环节，最终达到课程目标。
二、以兴趣特长班为突破口，充分打造学校特色亮点
我校在五六年级普及的教育的基础上，开设了两个人工智能兴趣班，分别为：智能互联创客兴趣班、机器人兴趣班。
智能互联创客兴趣班主要开展基于scratch+物联的电脑制作创客教育，是创客文化与信息技术教育的结合，以项目学习的方式，培养学生创新能力、解决问题能力和团队协作的能力的一种素质教育。该兴趣班共四组队员，三人为一个小组，每两周完成一个项目。该兴趣班注重创意，并且强调了“智”，需要关注其智能的体现，作品要具有趣味性、互动性，不仅仅关注技术创新，更多的是关注应用场景的创新等等。
机器人兴趣班主要开展基于开源機器人的教育，以项目学习的方式，培养学生创新能力、解决问题能力和团队协作的能力的一种素质教育。该兴趣班共五组队员，两人为一个小组，每两周完成一个项目。结合人工智能技术的基础性内容进行适当的讲解，让学生了解机器人作为人工智能技术的产物，其设计原理是什么，在具体的设计过程中应该遵循怎样的思路与原则。相较于普及的课堂教学，兴趣班以人工智能技术为切入点，逐步深入研究机器人，让学生对该门课程产生由浅入深的了解。
三、以参加人工智能赛事为驱动，搭建学生个性成长的平台
近五年，我校每年均有学生参加电脑制作创客竞赛和机器人大赛。很多学生获得了国家级、省、市、区的奖项。我校还承办了2019年苏州市中小学生电脑制作活动创客竞赛。
队员韦向阳同学在谈到参加苏州市中小学电脑制作活动创客竞赛时感触良多：参加了苏州市中小学电脑制作活动创客竞赛后，我受益无穷。我学到了许多关于创意、设计、搭建、编程的知识，更重要的是我认识到了团体合作的重要性，我们小组的三位成员都是临时抽签组建的队伍，开始我们谁也不认识谁，不一会我们成了密切合作的好伙伴，通过齐心协力地克服了一个又一个困难，最终获得了苏州市一等奖，并代表苏州市参加了江苏省的竞赛，我真的非常感谢学校为我提供了这样一个竞赛和学习的机会。
人工智能比赛让学生接轨前沿科技，开阔眼界，培养学生综合素养，让其在同龄人中迅速脱颖而出。通过参加基于scratch+物联的创客竞赛、开源机器人竞赛等人工智能比赛活动，为学生搭建个性成长的平台，创设解决真实问题的能力，让学生严格按照规则进行实战对抗比赛，不断提升自己的能力。
我们将继续带领学生行走在人工智能校本课程的探索和实践道路上，完善课程内容，认真组织学生参加兴趣班训练，带领学生参与各级各类的竞赛和展示活动，为学生探索人工智能搭建更完美的平台，培养新时代的人工智能精英。
参考文献：
[1]凌秋虹.人工智能在小学信息技术课堂教学中实施的思考，中国信息技术教育，2019年11期
[2]王海龙.浅谈人工智能在小学教育中的渗透与应用，中小学电教，2019年08期
