熊慶龍

摘 要：人工智能是當(dāng)前最具戰(zhàn)略性挑戰(zhàn)性的前沿技術(shù)領(lǐng)域，國(guó)務(wù)院已印發(fā)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，人工智能上升到了國(guó)家戰(zhàn)略，將影響未來(lái)社會(huì)的發(fā)展。目前物理課程教學(xué)活動(dòng)中，不重視動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，造成學(xué)生興趣低落、能力不足等，不利于學(xué)生適應(yīng)未來(lái)社會(huì)的競(jìng)爭(zhēng)。以全納教育、可持續(xù)發(fā)展、創(chuàng)新應(yīng)用能力培養(yǎng)等理念為引導(dǎo)，提出融入人工智能創(chuàng)客教育，激活物理課程活力的做法，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用能力作有益的探索和交流。

關(guān)鍵詞：人工智能;創(chuàng)客教育;物理課程;提升活力;創(chuàng)新能力

一、問題的提出

人工智能被認(rèn)為是當(dāng)前最具戰(zhàn)略性挑戰(zhàn)性的前沿技術(shù)領(lǐng)域，2017年7月20日，國(guó)務(wù)院印發(fā)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，人工智能上升到了國(guó)家戰(zhàn)略，其頂層設(shè)計(jì)框架搭建已完成，將影響到未來(lái)社會(huì)的發(fā)展。目前人工智能已經(jīng)逐步應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，未來(lái)社會(huì)需要培養(yǎng)熟悉人工智能應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新型人才。從國(guó)內(nèi)外形勢(shì)來(lái)看，各國(guó)均在積極培養(yǎng)面向未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)的人才，其中人工智能應(yīng)用、創(chuàng)客創(chuàng)新能力等尤其熱門，AI、AR、VR等技術(shù)已經(jīng)不斷普及，國(guó)內(nèi)外青少年人工智能和創(chuàng)客大賽等頻頻開展，多姿多彩。

目前中學(xué)物理課程的教學(xué)活動(dòng)中，仍以灌輸知識(shí)和題海戰(zhàn)術(shù)為主，重知識(shí)、輕能力，不重視動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，造成學(xué)生興趣低落、能力不足等，物理課程的活力不足。普遍來(lái)看，適應(yīng)未來(lái)發(fā)展的人工智能創(chuàng)客教育，在物理課堂內(nèi)外更是開展甚少，這對(duì)學(xué)生適應(yīng)未來(lái)社會(huì)工作、學(xué)習(xí)、生活中的競(jìng)爭(zhēng)是不利的。

近年來(lái)，筆者以全納教育、可持續(xù)發(fā)展、創(chuàng)新應(yīng)用能力培養(yǎng)等理念為引導(dǎo)，在物理課堂和課外人工智能與創(chuàng)客教育的教學(xué)指導(dǎo)實(shí)踐中，積累了一些有效做法，提出利用微課，在物理課程中融入人工智能創(chuàng)客教育，從而激活物理課程的活力，達(dá)到促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)和創(chuàng)新應(yīng)用能力發(fā)展的效果。

二、物理課程融合人工智能創(chuàng)客教育的基本策略

（一）做好家校和社區(qū)協(xié)同教育的工作

該項(xiàng)教育活動(dòng)，需要家長(zhǎng)的大力支持和充分挖掘利用社區(qū)的相關(guān)資源，所以要先做好“三件事”，一是通過講座、微信群等，向師生、家長(zhǎng)分析介紹未來(lái)的“變”，對(duì)大家統(tǒng)一認(rèn)識(shí)和更新理念，構(gòu)建適應(yīng)未來(lái)發(fā)展的正確育人觀。二是充分挖掘利用學(xué)校和社區(qū)的人才、平臺(tái)、信息、人脈等資源，選準(zhǔn)方向，搭建有效的特色辦學(xué)育人途徑。三是抓準(zhǔn)人工智能創(chuàng)客教育發(fā)展的新方向，設(shè)計(jì)制定可行的物理課堂及課外延伸的創(chuàng)新育人方案等。

（二）搭建平臺(tái)，營(yíng)造氛圍，達(dá)到師生有效融合和多元激勵(lì)

要實(shí)現(xiàn)良好的效果，既要有示范團(tuán)隊(duì)的引導(dǎo)，又要建立激勵(lì)平臺(tái)。首先，學(xué)校要不斷完善設(shè)備設(shè)施和物理教師綜合能力的培養(yǎng)，物理科組通過集體備課，整合好開展該項(xiàng)活動(dòng)的微課等教學(xué)資源，同時(shí)要解決一些教學(xué)中的瓶頸，能在課堂內(nèi)外使用手機(jī)、平板電腦中的AI、AR等人工智能技術(shù)。其次，組織建立人工智能學(xué)習(xí)“創(chuàng)客空間”，優(yōu)先培養(yǎng)一些“創(chuàng)客小天才、小能手”，起到示范作用。再而，在學(xué)校營(yíng)造人工智能活動(dòng)的良好氛圍，搭建好課堂內(nèi)外展示、比賽、合作評(píng)價(jià)等活動(dòng)平臺(tái)與載體，激發(fā)學(xué)生興趣，突出體檢實(shí)踐，訓(xùn)練學(xué)生的想象力和思維能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新能力與思維習(xí)慣的良好內(nèi)化培養(yǎng)。在比賽或展示活動(dòng)后，要及時(shí)對(duì)活動(dòng)中師生的表現(xiàn)進(jìn)行多維度的多元激勵(lì)，在全校升旗禮、全校大課間集會(huì)或課堂總結(jié)等合適的時(shí)候，進(jìn)行表彰總結(jié)，激勵(lì)效果就會(huì)更好，對(duì)激活物理課堂活力會(huì)有積極作用。

三、融入人工智能創(chuàng)客教育，激活物理課程活力需要“三培養(yǎng)”

我國(guó)教育部正式頒布實(shí)施修訂版的《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》，該標(biāo)準(zhǔn)的總目標(biāo)提出讓學(xué)生“學(xué)習(xí)終身發(fā)展必需的學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)和方法，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，在分析問題、解決問題或作決定時(shí)能嘗試運(yùn)用科學(xué)知識(shí)和科學(xué)研究方法，同時(shí)注重培養(yǎng)學(xué)生勇于創(chuàng)新的精神”。

（一）融入人工智能創(chuàng)客教育要激發(fā)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新思維習(xí)慣

中學(xué)階段是學(xué)生思維發(fā)展最活躍的時(shí)期，很多地區(qū)由于理念滯后、師資隊(duì)伍“老化”等，教師不會(huì)利用先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)，造成學(xué)生學(xué)習(xí)興趣下降，普遍覺得物理課程知識(shí)難、參與難、直觀弱、動(dòng)手少、趣味低、聯(lián)系生活不夠、實(shí)用性低、評(píng)價(jià)乏味等，厭學(xué)現(xiàn)象嚴(yán)重，創(chuàng)新發(fā)展的思維和能力得不到良好的激活及培養(yǎng)。物理課程是以實(shí)驗(yàn)探究和動(dòng)手能力培養(yǎng)為基礎(chǔ)的，在教學(xué)中要融入人工智能創(chuàng)客教育，可以通過小制作交流展示比賽、科技創(chuàng)客節(jié)活動(dòng)來(lái)進(jìn)行，并建立靈活有效的評(píng)價(jià)和獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，激發(fā)學(xué)生興趣。另外，學(xué)校還可以根據(jù)不同學(xué)生的情況，設(shè)計(jì)若干個(gè)自選項(xiàng)目的創(chuàng)意設(shè)計(jì)大賽或“金點(diǎn)子”征集比賽等，不一定要制作出具體的作品，只要提出創(chuàng)意思路和基本方法，并配合圖表來(lái)作說明，這樣，大多數(shù)學(xué)生均能參與，普及性也較好，就能達(dá)到既激發(fā)學(xué)生興趣，又培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的效果。

（二）融入人工智能創(chuàng)客教育要搭建平臺(tái)，培養(yǎng)創(chuàng)新實(shí)踐能力

教師要讓物理課程教學(xué)充滿活力，就要搭建好合適的實(shí)踐平臺(tái)，積極鼓勵(lì)學(xué)生以自主或合作的方式，參與動(dòng)手創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)，然后在小組或班級(jí)分享交流，再進(jìn)行作品完善等，從而提高學(xué)生的解決問題能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力。物理教學(xué)中融入人工智能創(chuàng)客教育，就能提高學(xué)生的學(xué)生興趣和主動(dòng)性，老師要盡量讓所有學(xué)生想?yún)⑴c、能參與、會(huì)參與，就可達(dá)到良好培養(yǎng)動(dòng)手實(shí)踐能力的目的。

如：我在教學(xué)八年級(jí)物理（人教版）“聲音的傳播和應(yīng)用”時(shí)，為了讓學(xué)生更好地體會(huì)固體介質(zhì)可以傳播聲音，我針對(duì)學(xué)生的實(shí)際，采用分組、分層與合作的方式，設(shè)計(jì)了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，一是“自制土電話”，二是“塞耳朵聽音樂”。實(shí)驗(yàn)之前，我先用手機(jī)軟件準(zhǔn)備好了兩個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)AR作品，讓學(xué)生欣賞，激發(fā)興趣，接著我指導(dǎo)學(xué)生用平板電腦啟動(dòng)百度語(yǔ)音人工智能（AI）功能，用語(yǔ)音搜索了一些視頻資料，來(lái)合作學(xué)習(xí)操作方法，實(shí)驗(yàn)時(shí)做好安排，第一個(gè)實(shí)驗(yàn)由1，3，5，7小組合作完成，提示準(zhǔn)備的器材可以有棉線、紙杯等;第二個(gè)實(shí)驗(yàn)由2，4，6，8小組合作完成，提示準(zhǔn)備的器材有消毒棉花、耳塞、小木棍、音樂喇叭等。同學(xué)們通過分工參與、測(cè)試調(diào)整、分享展示、評(píng)價(jià)總結(jié)等活動(dòng)環(huán)節(jié)，體會(huì)到物理知識(shí)是有趣的、有用的，達(dá)到了快樂學(xué)習(xí)的目標(biāo)。在交流中，大家聽到貝多芬失聰后，用小木棍的“骨傳導(dǎo)”來(lái)繼續(xù)創(chuàng)作偉大的音樂作品的故事后，被感動(dòng)了，情感上也得到了啟發(fā)教育。

（三）融入人工智能創(chuàng)客教育要利用微課，培養(yǎng)個(gè)性化學(xué)習(xí)能力

物理課程教學(xué)中，一方面由于學(xué)生個(gè)人的特性和參與能力不同，人工智能創(chuàng)客教育活動(dòng)普及開展受到較大影響;另一方面由于場(chǎng)地、設(shè)備、環(huán)境溫度、安全保障等的影響，還有一些老師課堂上駕馭控制學(xué)生的效果不同等，有些創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)難于在課堂上有限的時(shí)間內(nèi)成功完成，如：做“晶體和非晶體的熔化和凝固實(shí)驗(yàn)”“透鏡成像實(shí)驗(yàn)”“流體壓強(qiáng)實(shí)驗(yàn)”“‘四足機(jī)器人滅火”等，都由于條件限制，在課堂上難于做到安全性、條理性、有序性，成效不大。

此時(shí)可以利用手機(jī)3D全景、DV或數(shù)碼相機(jī)的視頻功能，在特定的場(chǎng)所和條件下，課前組織學(xué)生代表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，多維度影像記錄其操作過程，再利用CS等編輯軟件，制成3至5分鐘的微課，應(yīng)用到教學(xué)指導(dǎo)中，既可以提高學(xué)生興趣，又可以節(jié)約時(shí)間，能有效性指導(dǎo)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，學(xué)生還可以根據(jù)不同的需要，對(duì)微課范例再反復(fù)觀看或暫停在某個(gè)細(xì)節(jié)細(xì)致觀察、充分討論，就不會(huì)因聽講解或觀察不細(xì)心等而影響到進(jìn)程，也不會(huì)因某節(jié)課請(qǐng)假而造成不能系統(tǒng)學(xué)習(xí)的情況，有利于提升學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的效果。

四、物理課程融入人工智能創(chuàng)客教育初顯良好的成效

近三年來(lái)，在物理課程融入人工智能創(chuàng)客教育實(shí)踐中，既提高了物理課堂活力，又提高了全校學(xué)生的創(chuàng)意思維興趣、習(xí)慣和參與能力，學(xué)生參與“學(xué)?？萍紕?chuàng)客節(jié)”活動(dòng)的項(xiàng)目、人數(shù)、質(zhì)量等均提高了，涌現(xiàn)了不少人工智能創(chuàng)新制作的“精英”，創(chuàng)客教育初見成效，我校學(xué)生團(tuán)隊(duì)在參加2019年10月的第八屆廣東省創(chuàng)意機(jī)器人大賽中，榮獲得廣東省一等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)和優(yōu)秀組織獎(jiǎng)、園丁獎(jiǎng)等;還有，2019年5月，我校的《學(xué)?？萍脊?jié)活動(dòng)成果》也榮獲廣東省一等獎(jiǎng)。

在“互聯(lián)網(wǎng)+”教育的大背景下，為了更好地培養(yǎng)適應(yīng)未來(lái)發(fā)展的人才，實(shí)現(xiàn)教育強(qiáng)國(guó)和民族復(fù)興的偉大目標(biāo)，基礎(chǔ)教育要融入人工智能創(chuàng)客教育，特別是以實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐為基礎(chǔ)的物理課程，要起到“龍頭”作用，結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)和學(xué)生實(shí)際，開展好課堂、課外的人工智能創(chuàng)客教育活動(dòng)，激活物理課程教學(xué)的活力，積極培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新應(yīng)用能力和個(gè)性化學(xué)習(xí)能力，助力學(xué)生實(shí)現(xiàn)良好的可持續(xù)發(fā)展。

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注：本論文隸屬于廣東省教育科研“十三五”規(guī)劃課題：《互聯(lián)網(wǎng)+教育的背景下利用微課促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)研究》（編號(hào)：2018YQJK181）。