場館視域下人工智能教學(xué)策略的實(shí)踐探索

侯琦 徐晨來

摘? 要：隨著智能時代的到來，人工智能教育對學(xué)生的發(fā)展具有越來越重要的意義。目前人工智能教育已逐步進(jìn)入小學(xué)課堂，“人工智能如何教”已成為一線小學(xué)教師迫切關(guān)心的議題。分析目前人工智能教育的現(xiàn)實(shí)窘境-學(xué)生重拼搭輕賦能、教師重作品輕思維、學(xué)校重精英輕普及，提出利用場館資源，以多元合作進(jìn)行普及，以項目化學(xué)習(xí)進(jìn)行深化，從而推進(jìn)人工智能教育，為小學(xué)人工智能教學(xué)提供參考。

關(guān)鍵詞：人工智能教育;場館教育;課程實(shí)踐

【中圖分類號】G622.0? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A? ? ? ? ? 【文章編號】1005-8877（2021）33-0025-02

Practical Exploration of Artificial Intelligence Teaching Strategies from the Perspective of Venues

HOU Qi? XU Chenlai? （Xiamen Minli Second Primary School，F(xiàn)ujian Province，China）

【Abstract】With the advent of the era of intelligence，artificial intelligence education has become more and more important to the development of students. At present，artificial intelligence education has gradually entered the primary school classroom，and "how to teach artificial intelligence" has become an urgent topic of concern for front-line primary school teachers. Analyze the current real dilemma of artificial intelligence education-students emphasize hard work and light empowerment，teachers emphasize work and light thinking，and schools emphasize elites over popularization，proposed to use venue resources to popularize with multiple cooperation，and to deepen project-based learning，so as to promote artificial intelligence education and provide a reference for primary school artificial intelligence teaching.

【Keywords】Artificial intelligence education;Venue education;Course practice

人工智能教育是我國小學(xué)教育改革的新方向。2017年，國務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提出“實(shí)施全民智能教育項目，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育”。2018年，教育部進(jìn)一步明確，要“構(gòu)建人工智能多層次教育體系，在中小學(xué)階段引入人工智能普及教育”。9月，“中小學(xué)人工智能教育項目”應(yīng)運(yùn)而生，項目組專家對人工智能教育進(jìn)行頂層設(shè)計和具體研發(fā)，為人工智能課程教學(xué)的推進(jìn)提供參考標(biāo)準(zhǔn)。目前一些二線城市諸如廈門、青島等，緊跟一線城市，開展了人工智能進(jìn)百校項目。在人工智能教育如火如荼的推進(jìn)下，一些問題卻已經(jīng)暴露出來，如學(xué)生重拼搭輕賦能、教師重作品輕思維、學(xué)校重精英輕普及。作為人工智能教育的實(shí)踐者，在探尋這些問題的癥結(jié)所在之后，從場館視域提出改進(jìn)措施，在教學(xué)實(shí)踐中探索小學(xué)人工智能教育的策略。

1.現(xiàn)實(shí)窘境，原因探尋

（1） 學(xué)生重拼搭輕賦能

在人工智能的課堂教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生對搭建環(huán)節(jié)的興趣高于編程賦能環(huán)節(jié)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)他們不喜歡編程的主要原因是認(rèn)為編程無趣、難、無意義。究其原因，首先是課程缺乏真實(shí)有趣的驅(qū)動性問題，而使學(xué)生對人工智能課程缺乏興趣。其次是教師忽略學(xué)生能力水平的差異性，未設(shè)置分層目標(biāo)，從而使教學(xué)目標(biāo)超出或低于部分學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)。以《噪聲污染檢測器》一課為例，課堂要求讓全班同學(xué)完成以下任務(wù)：隨著聲音強(qiáng)度的增加，噪聲污染檢測器的燈光越來越亮，當(dāng)達(dá)到噪聲標(biāo)準(zhǔn)時，發(fā)出警報并旋轉(zhuǎn)。這樣統(tǒng)一而封閉的任務(wù)無法激發(fā)所有同學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。

（2）教師重作品輕思維

人工智能教育除了要激發(fā)學(xué)生探索學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)的興趣之外，重要的是培養(yǎng)學(xué)生的AI思維。目前很多人工智能課堂的現(xiàn)狀是教師的目標(biāo)指向是學(xué)生的最終作品，而忽略AI思維的培養(yǎng)。究其原因是當(dāng)前人工智能教育在大多數(shù)城市還屬于實(shí)踐初級階段，師資培養(yǎng)還未能到位。以廈門市的人工智能教師隊伍為例，以科學(xué)、綜合實(shí)踐教師為多，專職的人工智能教師較少。大多人工智能教師的教學(xué)采用提出任務(wù)-搭建模型-編程賦能的三階段模式，注重課堂活動線（明線），而忽視課堂思維線（暗線），學(xué)習(xí)評價也主要是看學(xué)生作品的完成度。這種指向作品的課堂，輕視了學(xué)生思維的提升，忽視了學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)。

（3）學(xué)校重精英輕普及

目前很多學(xué)校的人工智能教育是以社團(tuán)或者興趣班的形式開展，以學(xué)生競賽為抓手，未能進(jìn)行普及教育。歸因分析后發(fā)現(xiàn)：一是有的學(xué)校并沒有認(rèn)識到人工智能教育的必要性與緊迫性。二是，有的學(xué)校雖然意識到位，但是因經(jīng)費(fèi)、師資有限，不能全面鋪開人工智能教育。

2.問題求解，實(shí)踐探索

場館是各種與科學(xué)、藝術(shù)等教育有關(guān)的公共機(jī)構(gòu)。一方面，場館承擔(dān)著公共義務(wù)，可以普及人工智能教育。另一方面，場館內(nèi)真實(shí)而豐富的資源，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能的興趣。利用場館資源，以多元合作進(jìn)行普及，以項目化學(xué)習(xí)進(jìn)行深化，從而推進(jìn)人工智能教育的發(fā)展。

（1）館校融合，多元合作普及人工智能教育

針對部分學(xué)校人工智能普及教育的困境，館校融合的多元合作是破解之道。一方面，目前人工智能教育資源的開發(fā)越來越受到重視，省市級的科技館、博物館都開發(fā)了人工智能或機(jī)器人展館，同時也很欣喜的發(fā)現(xiàn)各種人工智能專門場館也越來越多，如青島訊飛人工智能科技館、創(chuàng)想機(jī)器人科技館、科沃斯機(jī)器人博物館、北京機(jī)器人博物館、國科機(jī)器人博物館、長沙機(jī)器人博物館等等。這些場館都承擔(dān)著人工智能科普的職責(zé)，學(xué)校要積極尋求與場館的合作，館校融合進(jìn)行人工智能普及教育。另一方面，線上人工智能教育資源也在不斷發(fā)展，如中國科學(xué)院線上科普博覽網(wǎng)站、中國科協(xié)主辦的科普中國網(wǎng)站、中國科協(xié)青少年科技中心、中國青少年科技輔導(dǎo)員協(xié)會的科技輔導(dǎo)員在線學(xué)習(xí)中心、北京青少年科技中心學(xué)生科技網(wǎng)等，紛紛為教師和學(xué)生提供豐富的人工智能在線教育活動和內(nèi)容。

館校融合的方式可以是學(xué)生帶著任務(wù)單走進(jìn)場館，如下述的《智能機(jī)器人》課程;可以是場館培訓(xùn)人員走進(jìn)學(xué)校，對學(xué)生和教師進(jìn)行普及人工智能教育;也可以是線上與線下的融合。

（2）資源整合，以項目化學(xué)習(xí)深化人工智能教育

項目化學(xué)習(xí)是學(xué)生在一段時間內(nèi)經(jīng)歷的，為解決真實(shí)驅(qū)動問題而持續(xù)探究，形成公開成果的學(xué)習(xí)。項目化學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)成果沒有唯一的答案，倡導(dǎo)學(xué)生從不同角度解決問題，能夠關(guān)注到不同層次的學(xué)生?，F(xiàn)已研究表明項目化學(xué)習(xí)對不同類型的同學(xué)產(chǎn)生了積極影響。人工智能教育以項目化學(xué)習(xí)進(jìn)行推進(jìn)，可以讓學(xué)生在創(chuàng)造性的解決真實(shí)問題中，提升AI思維。整合場館資源，以項目化學(xué)習(xí)推進(jìn)人工智能教育可以三方面入手：從場館中挖掘真實(shí)的驅(qū)動性問題，從場館中整合結(jié)構(gòu)化的直觀體驗，從場館中延展生動的教育評價。

第一，從場館中挖掘真實(shí)的驅(qū)動性問題。

項目化學(xué)習(xí)對真實(shí)世界的關(guān)注，會讓那些對學(xué)習(xí)本來不感興趣的兒童投入學(xué)習(xí)。因此教師要學(xué)會從場館中挖掘真實(shí)的驅(qū)動性問題。

以《智能農(nóng)場》為例，在去農(nóng)場研學(xué)之前，人工智能教師提出驅(qū)動性問題：如何充分利用人工智能手段優(yōu)化農(nóng)場？同學(xué)們帶著這個問題走進(jìn)農(nóng)場，利用調(diào)查問卷、實(shí)地考察等方法，發(fā)現(xiàn)農(nóng)場的問題與需求，進(jìn)行智能化的改造設(shè)計。例如，有些小組發(fā)現(xiàn)工作人員經(jīng)常要搬著東西進(jìn)出雞圈，如果用手開門很不方便，所以他們設(shè)計制作了人臉識別門（模型）。有的小組通過查找資料發(fā)現(xiàn)音樂可以促進(jìn)雞蛋和牛奶的產(chǎn)量，就利用藍(lán)牙音箱設(shè)計制作了智能音樂播放器，定時給雞和奶牛播放音樂。有的小組發(fā)現(xiàn)觸碰開關(guān)不方便，設(shè)計制作了光線感應(yīng)燈，并在測試評價之后，增加定時開關(guān)功能。

在這個項目化活動中，真實(shí)的場景與問題激發(fā)了學(xué)生的內(nèi)驅(qū)力，開放式的任務(wù)鼓勵了學(xué)生從自己的視角與能力出發(fā)解決問題，從而使他們在項目化學(xué)習(xí)中提升能力，收獲成長。

第二，從場館中整合結(jié)構(gòu)化的直觀體驗。

根據(jù)皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論，小學(xué)生抽象思維的提升必須借助具體事物的支持，即對他們進(jìn)行高階思維的培養(yǎng)是需要建立在豐富的直觀體驗上。場館中豐富的資源，可以給學(xué)生提供不同層次的互動體驗。有效利用場館資源，基于體驗式學(xué)習(xí)方式，整合出結(jié)構(gòu)化的直觀體驗，讓學(xué)生在反思、實(shí)踐中創(chuàng)造，為AI思維的提升提供落腳點(diǎn)。

以《智能機(jī)器人》為例，因為學(xué)生在生活中對機(jī)器人的接觸較少，說到智能機(jī)器人，學(xué)生想到的就是像人樣子的機(jī)器人，比如銀行大廳的服務(wù)機(jī)器人，而其結(jié)構(gòu)與功能的認(rèn)識也比較模糊。有的人工智能教師會讓學(xué)生利用課外時間去機(jī)器人展館參觀，提升他們對機(jī)器人的認(rèn)識。然而場館資源眾多，如果只是走馬觀花式地參觀體驗，學(xué)生對機(jī)器人的認(rèn)識還是片面的、碎片化的。因此教師要對場館資源進(jìn)行整合，利用學(xué)習(xí)單等思維工具，讓學(xué)生進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的體驗與反思。

在對場館資源進(jìn)行整合后，基于體驗式學(xué)習(xí)方式的機(jī)器人學(xué)習(xí)活動流程如下：1.熱身：基于經(jīng)驗畫一個機(jī)器人，并小組討論“機(jī)器人”的定義。2. 活動：每組分發(fā)一個情景卡和全部的機(jī)器人卡。小組閱讀討論，根據(jù)任務(wù)情景，選擇適用于該情景的機(jī)器人。3. 第一次反思：比較并改進(jìn)熱身環(huán)節(jié)中畫下的機(jī)器人。4. 參觀機(jī)器人展館，思考：機(jī)器人的用途是什么？工程師在設(shè)計一個機(jī)器人之前，需要思考哪些方面？5. 第二次反思：歸納機(jī)器人的定義。 6. 拓展應(yīng)用，設(shè)計制作自己的智能機(jī)器人。7. 第三次反思：基于作品的展示評價進(jìn)行反思改進(jìn)。在結(jié)構(gòu)化的體驗-反思活動中，學(xué)生經(jīng)歷了人工智能的深度學(xué)習(xí)。

第三，從場館中延展生動的教學(xué)評價。

以評促學(xué)，以評促教，教學(xué)評價的作用不可小覷。學(xué)生基于真實(shí)情境的人工智能作品成果，也需要接受真實(shí)的評價。以《智能農(nóng)場》為例，在對最終公開成果進(jìn)行評價時，除了生生評價、師生評價之外，還增加了客戶評價，即增加農(nóng)場人員的評價。人工智能項目化學(xué)習(xí)的成果也可以在場館中公開發(fā)表。以《智慧生活》為例，學(xué)生制作的智能家居作品或模型，可以在商場的家居館中公開展示，邀請顧客進(jìn)行評價和建議。在場館中延展教學(xué)評價，為人工智能的教學(xué)評價拓展了新途徑和新空間。

3.結(jié)語

小學(xué)人工智能教學(xué)是我國深入推進(jìn)人工智能教育的重要內(nèi)容。實(shí)踐證明結(jié)合場館資源進(jìn)行人工智能教學(xué)，是人工智能教育的一條可行路徑。館校融合，多元合作，破解了部分學(xué)校人工智能教學(xué)資源不足的問題，從而普及人工智能教育;資源整合，以項目化學(xué)習(xí)，緩解了人工智能淺層化教學(xué)的窘境，從而深化人工智能教育。

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