秦東

[摘 要]作為現(xiàn)代教育生態(tài)的重要方式，校外教育承擔著和學校教育協(xié)同育人的重要作用。隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展進步，研究的深入以及在教育領(lǐng)域的逐步推廣應(yīng)用，人工智能在推動教育發(fā)展改革和教學現(xiàn)代化進程中起著越來越重要的作用，對教育教學產(chǎn)生了深遠的影響。校外教育往往對科技的發(fā)展響應(yīng)更加迅速，在開展人工智能教育過程中也呈現(xiàn)出自身的特點。本文以黑河中俄青少年活動中心為例，探討人工智能視角下學與教的規(guī)律，以及人工智能如何融入現(xiàn)有的校外教育活動。

[關(guān)鍵詞]人工智能;教育;應(yīng)用

人工智能（簡稱AI）是計算機科學、控制論、信息論、神經(jīng)生理學、語言學等多種學科交叉發(fā)展起來的一門綜合性的前沿學科。著名的美國麻省理工學院的溫斯頓教授認為：“人工智能就是研究如何使計算機去做過去只有人才能做的智能工作?！边@些說法反映了人工智能學科的基本思想和基本內(nèi)容，即人工智能是研究人類智能活動的規(guī)律，構(gòu)造具有一定智能的人工系統(tǒng)，研究如何讓計算機去完成以往需要人的智力才能勝任的工作，也就是研究如何應(yīng)用計算機的軟硬件來模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術(shù)。國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中也指出：實施全民智能教育項目，在中小學階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育，寓教于樂的編程教學軟件、游戲的開發(fā)和推廣。

一、校外開展人工智能科普教育的理念和策略

1.教學目標定位精準，培養(yǎng)適應(yīng)AI時代的素養(yǎng)能力

校外開展人工智能科普教育活動，可以從認知、思維、創(chuàng)造三個層面制訂目標：通過體驗和操作等方式了解人工智能的技術(shù)構(gòu)成、基本原理、常見應(yīng)用，讓學生對人工智能領(lǐng)域有一定的感性認知和理性欣賞;通過編程體驗訓練計算思維，讓學生像計算機科學家一樣工作和思考，嘗試運用計算機科學的基礎(chǔ)概念求解問題、設(shè)計系統(tǒng);發(fā)展創(chuàng)造力表達創(chuàng)意想法，實踐創(chuàng)新。

2.教學設(shè)計與時俱進，基于STEAM的創(chuàng)客教育理念

在教學中，可以采用任務(wù)驅(qū)動、基于項目的學習。教師可以將教學內(nèi)容設(shè)計成1個或者多個任務(wù)，甚至是1個真實問題的項目，讓學生在解決綜合性、復(fù)雜性的問題中學習。在設(shè)定具體任務(wù)或項目時，選用符合STEAM理念的跨學科學習任務(wù)或項目，可以充分發(fā)揮學生的主動性、創(chuàng)造性、團隊合作精神。在學習過程中，由學生自己完成信息收集、方案設(shè)計、項目實施和改進，最后得到解決問題的成就感。

3.堅持以人為本的教學策略，基于分層次教學的個性化學習

策略一：針對學習興趣——先玩后做，注重體驗過程。激發(fā)求知欲、培養(yǎng)學生發(fā)散思維技巧是STEAM課程活動的要點之一?！跋韧婧笞觥奔聪茸寣W會體驗成果的樂趣再去探索制作過程，讓學生在實踐活動中體驗和理解相關(guān)的概念，加深體會，力爭最大程度地激發(fā)學生的學習需求及求知欲。這里所說的“玩”，是有目的、有計劃、有引導(dǎo)的玩，而玩的目的是為了更好地理解和設(shè)計，從而提高思維技巧。

策略二：針對思維發(fā)展——循序漸進，激活學生思維。提高解決問題的能力是STEAM教育的目的之一，提高辯證思維能力可以使學生全面、動態(tài)地看待問題和解決問題。而要調(diào)動每一位學生思維的主動性和積極性，就先要讓他們的思維“動起來”。每個學生的初始想法是不全面不完整的，學生的每個想法對于解決問題的能力和程度也是不一樣的。教師在STEAM課堂中不僅要引導(dǎo)學生用幾個想法解決一個問題，還要要求學生會比較問題解決的有效性和最優(yōu)性。

校外教育面對的群體中，學生的學情、年齡、知識面的寬廣度不一、差異較大，這些是校外教育的特性。首先對于不同的課程，教師往往要準備基礎(chǔ)背景知識閱讀和延伸知識閱讀，滿足基礎(chǔ)單薄和學有余力等不同需要;其次在教學任務(wù)設(shè)計中綜合不同層次水平階段的基礎(chǔ)任務(wù)和進階任務(wù);再次學習效果評價時，要充分根據(jù)年齡水平和過往表現(xiàn)做出適當?shù)脑u價;最后要充分運用學生之間的差異性，將其轉(zhuǎn)化為教學資源，讓進步較快的學生作為學習經(jīng)驗分享的帶動者，充分發(fā)揮以人為本的教育理念，促進學生創(chuàng)造力和創(chuàng)新精神素養(yǎng)的提升，構(gòu)建團隊協(xié)作能力，讓學生主動分享知識，幫助同伴，深化對知識的理解與應(yīng)用;來自學生的分享也會激勵其他同學更加投入學習，發(fā)揮榜樣效應(yīng)，促進學生的個性發(fā)展。

二、校外開展AI科普教育的實踐

人工智能課程需要聚焦創(chuàng)新力和計算、編程思維、英語、數(shù)學建構(gòu)能力，能充分調(diào)動學生的積極探索欲和求知欲，提升學生的學科發(fā)散思維能力和學科之間的融合能力。黑河中俄青少年活動中心針對不同的學生團隊及不同年齡段的特點，有主題、有目的地設(shè)計了不同層次的教育活動。

Ration（探究）是“5E”教學模式的中心環(huán)節(jié)，學生在資料探究和實驗探究中，面對新的知識和信息與之前概念形成的認知沖突，進行概念的重建。在此過程中，教師需要適當進行提示和引導(dǎo)。Explanation（解釋）是“5E”教學模式的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。主要是對探究過程和結(jié)果的展示，給他們提供一個機會表達其對概念和技能等的理解和掌握，學生嘗試用自己的理解閘述他們對概念的認知，同時也為教師呈現(xiàn)正確概念提供機會。Elaboration（遷移）是在教師引導(dǎo)下發(fā)展學生對概念的理解和應(yīng)用，建立概念間的關(guān)系。Evaluaton（評估）指教師和學生用各種方法評價學生對新知識的理解和應(yīng)用能力，主要是學生檢驗自己對概念的掌握情況。

以活動中心為代表的校外機構(gòu)往往承擔著區(qū)域內(nèi)中小學生的科普教育職能，經(jīng)常面向全市中小學發(fā)布科普活動，活動內(nèi)容的設(shè)計注重零基礎(chǔ)、趣味性和普惠性。近年來，黑河中俄青少年活動中心率先引進船模、航模、無人機等，為學生提供科普課程的場所及創(chuàng)建開放的智慧體驗空間。學生來到活動中心科技創(chuàng)意館，可以組裝機器人、船模、航母，學習無人機飛行技術(shù)，嘗試搭建簡易無人機，并在中心的室外專用場地進行實地操作，實地感受科技帶給他們的創(chuàng)新感受。

1.漸進式AI科普課程

通過體驗式科普活動產(chǎn)生興趣、報名團隊繼續(xù)學習的學生不在少數(shù)。面對這些有共同興趣愛好且年齡不一的學生，校外教師應(yīng)設(shè)計有層次、漸進式的人工智能課程和活動。目前，我們主要采取“智能硬件+互動編程+應(yīng)用程序接口（API）”的教學方式，將人工智能知識逐步滲透到現(xiàn)有的校外教育科技課程中。對于年齡較小的學生，盡量選擇效果外顯、趣味性強、成本不高的編程工具和活動主題。只要熟練掌握編程語言就可以是人工智能的開發(fā)語言，但在教育初期階段選擇編程工具，需要符合學生的年齡特點和認知發(fā)展規(guī)律的語言進行授課。

2.互動編程

它是人工智能教育的其中一個落腳點，但人工智能科普教育不能狹義為編程教學，要在編程中融入人工智能知識，以對學生進行人工智能內(nèi)涵外延知識的普及，還可以調(diào)用各大人工智能開放平臺，帶領(lǐng)學生開發(fā)人工智能產(chǎn)品，體驗人工智能技術(shù)的魅力。在百度云智能開放平臺上，獲得一些開源工具包、完整的幫助文檔和免費的調(diào)用機會，通過調(diào)試這些API獲得高水平的人工智能產(chǎn)品研發(fā)體驗，并不用涉及人工智能的底層開發(fā)，從而降低學生的學習難度。

3.個別化AI研究項目

基于項目的學習能讓學生快速成長。針對小學、初中學段設(shè)置不同課程。小學的課程以增進學生對科學、技術(shù)的好奇心與學習興趣，通過解釋科學現(xiàn)象、善用技術(shù)工具的游戲化教學，發(fā)展學生的計算思維，養(yǎng)成良好的學習習慣。開設(shè)了點讀編程、主題課程、線下互動課程。初中的課程以提升學生對科學、技術(shù)和工程的理解與應(yīng)用能力為目標。通過分析工程問題、巧用技術(shù)手段的學習項目，發(fā)展學生的設(shè)計思維，培育初步的工程設(shè)計素養(yǎng)和職業(yè)認知。開設(shè)了圖形化編程、Python、代碼編程、代碼編程、人工智能機器人競賽課程。

例如，近年全國不遺余力地推進垃圾分類，學生富若軒發(fā)現(xiàn)雖然部分小區(qū)設(shè)置了分類垃圾箱，但人們對于垃圾分類的普及知識認識不多，已經(jīng)設(shè)立了四分類垃圾桶，但由于垃圾分類相關(guān)知識普及不到位，分類效果收效甚微，所以他想設(shè)計一個幫助人們認識垃圾類別的手機App。

在課題的推進過程中，富若軒既深入學習垃圾分類的相關(guān)知識，又要運用所學知識進行互動編程學習和調(diào)試，還要提高對人工智能的圖像識別領(lǐng)域的認識，甚至在各大平臺尋找API的過程中激發(fā)出了更多的創(chuàng)新靈感。最后，他完成了一個可以用語音、圖像、文字搜索等方式識別分類垃圾物品App，并顯示推薦垃圾所屬分類并投放的智能分類垃圾桶模型。

校外教育機構(gòu)在人工智能教育之路上不斷探索前行之中，給基礎(chǔ)教育階段的學生提供了更廣闊的空間、更豐富的活動和更多的技術(shù)支持。目前各地基礎(chǔ)和條件各不相同，也面臨缺少智能裝備支撐，但通過科普活動啟迪學生的認知，激發(fā)求知欲進而培養(yǎng)專長，相信這些教學活動的開展對培養(yǎng)符合AI時代變革與發(fā)展的創(chuàng)新人才有著積極的意義。

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（責任編輯 付淑霞）