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        幼兒人工智能啟蒙教育的探索與實(shí)踐

        2021-04-14 01:37:55林小佳
        課程教育研究 2021年21期
        關(guān)鍵詞:啟蒙教育機(jī)器人

        林小佳

        【摘要】處在智能時(shí)代,幼兒從出生開始就在智能的環(huán)境中成長,如智能手機(jī)、智能家電、智能汽車、智慧城市等。幼兒有著與生俱來的好奇心和探索欲望,在無意注意中接觸了很多智能設(shè)備。幼兒在4~6歲具有“刨根問底”主動(dòng)探究的特點(diǎn),是開展人工智能啟蒙教育的一個(gè)重要時(shí)期。當(dāng)前,在幼兒園中開展人工智能啟蒙教育,從教師觀念、教學(xué)環(huán)境、師資隊(duì)伍、教學(xué)方法等都值得探索研究。

        【關(guān)鍵詞】幼兒人工智能? 啟蒙教育? 機(jī)器人。

        【課題項(xiàng)目】本文系2020年福建省電化教育館教育信息技術(shù)研究課題《基于教育機(jī)器人探索幼兒人工智能啟蒙的應(yīng)用研究 》(立項(xiàng)號(hào):KT2016)的研究成果。

        【中圖分類號(hào)】G61 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089(2021)21-0192-03

        《指南》解讀幼兒科學(xué)領(lǐng)域時(shí),認(rèn)為兒童對(duì)自然界中事物和現(xiàn)象進(jìn)行探索并形成解釋的過程為“科學(xué)探究”,進(jìn)一步認(rèn)識(shí)其邏輯關(guān)系的理解為“數(shù)學(xué)認(rèn)知”。幼兒人工智能啟蒙教育是幼兒科學(xué)領(lǐng)域的新興分支,教學(xué)目標(biāo)是引導(dǎo)幼兒對(duì)人工智能的事物和現(xiàn)象產(chǎn)生探究的熱情和認(rèn)知的興趣,體驗(yàn)探究和解決問題的過程,發(fā)展初步的探究和解決問題的能力,在探究的過程中感知或者嘗試思考人工智能設(shè)備與周圍環(huán)境的關(guān)系。

        一、幼兒人工智能啟蒙教育的特點(diǎn)

        人工智能是隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展而在社會(huì)生產(chǎn)生活中逐漸出現(xiàn)、普及并不斷發(fā)展的。人工智能啟蒙教育是幼兒教育科學(xué)領(lǐng)域的一部分,是幼兒自身在人工智能認(rèn)知領(lǐng)域的開端。因此,在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)形式上都有其獨(dú)特性。

        (一)時(shí)代性

        在生活中,人工智能產(chǎn)品的更新速度快,不同時(shí)期幼兒出生所處人工智能環(huán)境不同。智能家居是伴隨幼兒的成長過程,對(duì)幼兒認(rèn)知變化有潛移默化的影響。幼兒對(duì)這樣的環(huán)境可能習(xí)以為常:指紋開門、感應(yīng)馬桶、人體感應(yīng)燈光,語音控制窗簾、電視機(jī)等。因此,教學(xué)素材的選擇上應(yīng)源于當(dāng)下生活環(huán)境的有效提煉。

        (二)啟蒙性

        人工智能啟蒙一方面強(qiáng)調(diào)教學(xué)情景的創(chuàng)設(shè)。教學(xué)情景需要選擇幼兒所熟知的生活環(huán)境,在幼兒成長過程中經(jīng)常見到的、形象具體的、易于理解的有人工智能元素的事物和現(xiàn)象。教師結(jié)合幼兒年齡特征和接受能力,進(jìn)一步提煉簡化這些事物和現(xiàn)象作為課堂教學(xué)內(nèi)容。其實(shí),當(dāng)前市面上已經(jīng)開發(fā)出很多適合不同年齡幼兒學(xué)習(xí)的人工智能教育產(chǎn)品和啟蒙課程,教師的角色是做出適切的選擇。另一方面,人工智能啟蒙是開啟幼兒在科學(xué)領(lǐng)域的探究過程?!吨改稀访鞔_指出,幼兒的學(xué)習(xí)與發(fā)展的目標(biāo)緊緊圍繞著激發(fā)探究和認(rèn)知興趣,體驗(yàn)探究和解決問題的過程,發(fā)展初步的探究和解決問題的能力。

        (三)趣味性

        幼兒對(duì)新鮮事物會(huì)表現(xiàn)出強(qiáng)烈的好奇心,會(huì)主動(dòng)去探究,主動(dòng)發(fā)問,喜歡親自動(dòng)手操作尋求答案。教學(xué)內(nèi)容的選擇既要來源于幼兒習(xí)以為常的生活環(huán)境,又要通過教師的二次創(chuàng)作,簡化原理,設(shè)計(jì)新穎點(diǎn),凸顯激趣。當(dāng)幼兒在現(xiàn)實(shí)生活中看到有人工智能的事物和現(xiàn)象時(shí),會(huì)駐足觀察,會(huì)發(fā)問,會(huì)用自己的方式去調(diào)查……這就說明,人工智能啟蒙的種子已經(jīng)埋入幼兒的心中。

        (四)探究性

        教學(xué)過程中,教師需在有關(guān)人工智能教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)上具有梯度性,引導(dǎo)幼兒提出問題、思考猜測、動(dòng)手操作、樂于合作、嘗試表達(dá)。這樣,幼兒在順其自然探究過程中初步懂得探究人工智能事物和現(xiàn)象的方法和能力?!吨改稀诽貏e提醒,不能對(duì)這些方法進(jìn)行單獨(dú)訓(xùn)練,避免對(duì)幼兒造成負(fù)擔(dān),反而磨滅了探究的興趣。

        二、創(chuàng)造幼兒人工智能啟蒙教育的環(huán)境

        (一)心理環(huán)境

        幼兒對(duì)新奇的事物或現(xiàn)象充滿好奇心,會(huì)向年齡大的人發(fā)問,也會(huì)向自己發(fā)問“為什么”,幼兒會(huì)通過自己的方式去尋找答案,總喜歡親自體驗(yàn)、動(dòng)手操作或者直接觀看。這個(gè)過程,幼兒的心理其實(shí)是脆弱的,如果歷經(jīng)幾次失敗或者被否定,可能就會(huì)關(guān)閉那扇“好問”的大門了。教學(xué)過程中,對(duì)人工智能情景進(jìn)行提煉簡化,創(chuàng)建適切的探究問題,顯得特別重要。問題的設(shè)計(jì)既要有阻力,使幼兒產(chǎn)生一定的挫敗感,又要使幼兒通過合適的探究方法,贏得問題的解決,品嘗成功的樂趣。教師總是得認(rèn)真呵護(hù)好每一顆好奇的幼苗,使之茁壯成長。

        (二)物質(zhì)環(huán)境

        1.生活中的人工智能。幼兒一出生就無意識(shí)地進(jìn)入人工智能生活環(huán)境中,智能搖籃、智能家電、智能汽車、智能幼教設(shè)備等。教師在日常生活中需要留意觀察,分類整理收集各類人工智能設(shè)備的實(shí)物、相片、視頻等,盡量弄懂其基本功能、原理。一方面,教師啟發(fā)引導(dǎo)幼兒做生活的有心人,嘗試觀察、辨識(shí)、探究生活周邊的人工智能的事物或現(xiàn)象。另一方面,在課堂教學(xué)或者實(shí)踐活動(dòng)中,教師善于用生活中的人工智能情景導(dǎo)入課堂。

        2.幼兒園的人工智能。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展,傳統(tǒng)的幼兒園融入智慧城市建設(shè),成為智慧學(xué)習(xí)、生活、運(yùn)動(dòng)的場所。一進(jìn)校門就有刷卡或者刷臉門禁、防控疫情測溫檢測系統(tǒng),到了教室會(huì)有溫控系統(tǒng)、安全防護(hù)智慧設(shè)施,課堂上老師會(huì)使用交互多媒體設(shè)備,運(yùn)動(dòng)場上有自動(dòng)識(shí)別幼兒測量跑、跳儀器。教學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)上,科學(xué)館、班級(jí)科學(xué)活動(dòng)區(qū)增加了教育機(jī)器人主題探究區(qū)。在這里,幼兒可以隨意拼搭機(jī)器人模塊,實(shí)現(xiàn)有初級(jí)交互功能的主題機(jī)器人活動(dòng)項(xiàng)目。

        3.課堂上的人工智能。課堂上教師將居家、學(xué)校、社會(huì)環(huán)境中出現(xiàn)人工智能設(shè)備進(jìn)行分類、簡化,以視頻、圖片、實(shí)物等形式展示給幼兒,引導(dǎo)認(rèn)知什么是人工智能產(chǎn)品。教學(xué)過程中,教師可據(jù)幼兒年齡及認(rèn)知水平,選擇專業(yè)公司生產(chǎn)的教育機(jī)器人產(chǎn)品。比如童心制物公司的童小點(diǎn)機(jī)器人以創(chuàng)設(shè)主題情景啟發(fā)幼兒動(dòng)手操作,實(shí)現(xiàn)智慧思考。還有大疆無人機(jī)、坦克機(jī)組等,教師可讓幼兒參與操控體驗(yàn)。

        三、案例展示:幼兒人工智能啟蒙實(shí)現(xiàn)路徑

        幼兒思維有具體形象性的特點(diǎn),強(qiáng)調(diào)直接感知、親身體驗(yàn)和實(shí)際操作的重要性。教學(xué)過程中以設(shè)計(jì)情景活動(dòng)為主,讓幼兒在體驗(yàn)人工智能環(huán)境中感受樂趣,在操作各種零部件中探究科學(xué)?,F(xiàn)以“智能燈控”的案例闡釋對(duì)幼兒開展人工智能啟蒙教育的實(shí)現(xiàn)路徑三步驟:一是做什么,幼兒觀察具體事件;二是怎么做,幼兒通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn);三是做得如何,幼兒說出做了什么,是否滿意,需要幫忙嗎。

        片斷教學(xué)過程:

        【情景設(shè)計(jì)】生活情景(視頻):夜晚起來上廁所,人經(jīng)過洗手間門口,地?zé)艟蜁?huì)自動(dòng)亮起,過會(huì)兒就熄滅了。

        【實(shí)驗(yàn)器材】專供幼兒使用的可拼搭套件模塊4個(gè),分別是燈白色方塊、電池綠色方塊、光敏元件黑色方塊(暫時(shí)遮住光敏口)、熱敏元件紅色方塊,每個(gè)模塊大小一樣,但顏色不同。

        【做什么】幼兒進(jìn)行隨意拼接,組合順序?qū)α?,燈?huì)亮起。

        【怎么做】

        1.幼兒人數(shù)約10名,每人分一份套件。

        2.教師簡要引導(dǎo)幼兒如何進(jìn)行拼接。

        3.幼兒自主隨意拼接,有的燈亮了,有的燈不亮。

        4.教師引導(dǎo)幼兒觀察對(duì)比亮燈與不亮燈拼接模塊的顏色差異,指導(dǎo)其他幼兒正確拼接,全部實(shí)現(xiàn)亮燈。

        5.教師引導(dǎo)幼兒找到光敏元件,撕掉光敏口遮擋物,并適當(dāng)解釋原因。在白天教室里,本來亮著的燈全部滅了。

        6.此時(shí),拉上教室窗簾遮擋陽光,燈再次亮起來了??墒侨ダ昂煹乃奈煌瑢W(xué)桌上的燈卻沒亮起。等回到位置了,燈就亮了。

        【做得如何】

        教師提出問題1:為什么剛開始有的小朋友手里的燈不能亮呢?

        幼兒回答:顏色不一樣,顏色的順序不一樣。

        評(píng)價(jià):明白數(shù)理關(guān)系。

        教師提出問題2:為什么拉上窗簾,燈又重新燈起來了呢?

        幼兒回答:因?yàn)楹谏K感應(yīng)到黑暗了。

        評(píng)價(jià):明白數(shù)理關(guān)系,明白了感應(yīng)功能等。

        教師提出問題3:有幾盞燈好像認(rèn)主人似的,等主人拉完窗簾回到桌位上,燈才亮起來呢?誰能說說是什么原因嗎?

        幼兒沉默了(幼兒爭先恐后地回答一通,可惜沒答對(duì))。

        有的幼兒開始行動(dòng)起來了,站起來,跑去窗簾處,燈暗了,再回來,燈亮了。反復(fù)試驗(yàn),都是如此。“老師,我知道了,燈會(huì)認(rèn)主人!”很多幼兒興奮地說。

        評(píng)價(jià):有的幼兒在嘗試發(fā)現(xiàn)問題,探索解決問題的辦法。

        四、問題與辦法

        (一)幼兒人工智能啟蒙教育供需矛盾

        2017年國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》未提及幼兒園階段設(shè)置人工智能啟蒙課程,幼兒園智慧教室配置率低,幼兒園開設(shè)了幼兒編程等人工智能啟蒙課程寥寥無幾,說明人工智能啟蒙教育落地幼兒園未得到教育部門肯定。但是課外機(jī)器人培訓(xùn)機(jī)構(gòu)如雨后春筍般出現(xiàn),市場需求火爆。城鎮(zhèn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)收入達(dá)到小康水平以上的家庭,很多會(huì)在中班就開始將孩子送到各種才藝培訓(xùn)機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí),其中約有三分之一會(huì)選擇人工智能啟蒙課程。這也帶來很多問題:機(jī)構(gòu)良莠不齊、老師濫竽充數(shù)、課程質(zhì)量有待考證、費(fèi)用五花八門、幼兒學(xué)習(xí)多且雜。其后果有可能是既給家庭帶來經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),又可能影響幼兒信息素養(yǎng)的健康形成。因此,規(guī)范的開展公辦學(xué)校人工智能教育的社會(huì)訴求很高。

        (二)推動(dòng)幼師結(jié)構(gòu)的多元化

        幼兒園的人工智能啟蒙教育是小學(xué)人工智能教育的延伸,尚未形成常態(tài)化教學(xué)。各方對(duì)是否在幼兒開始人工智能啟蒙教育仍存在較大分歧,從決策者到幼兒園園長、幼師保留著傳統(tǒng)固有的育人慣性。筆者認(rèn)為人工智能教育可從試驗(yàn)點(diǎn)開始,打破傳統(tǒng)幼師引進(jìn)只能來源于學(xué)前教育專業(yè),嘗試面向工科類大學(xué)畢業(yè)生中挑選有志于幼兒教育的苗子加入幼兒園教師隊(duì)伍,組建幼兒科創(chuàng)教師隊(duì)伍。幼兒園以興趣班的方式開展人工智能啟蒙教育雙師教學(xué),教師通過觀察、挑選聰慧的孩子加入興趣班。教學(xué)過程中由科創(chuàng)老師和專業(yè)幼教老師配合開展,能很好地提高教學(xué)效果。

        (三)嘗試整園推進(jìn)人工智能啟蒙教育

        整園推進(jìn)發(fā)展人工智啟蒙教育需要進(jìn)行整體論證設(shè)計(jì)。首先,園長經(jīng)過參觀考察、培訓(xùn)學(xué)習(xí)提升教育理念,確定人工智能啟蒙做為學(xué)園的辦學(xué)特色。其次,學(xué)園環(huán)境進(jìn)行升級(jí)改造,融入人工智能元素,營造科創(chuàng)啟智的探究氛圍,幼兒走著、玩著、吃著、睡著都會(huì)不經(jīng)意地觸及智能情景。接著,開展有關(guān)人工智能科創(chuàng)技能全員培訓(xùn),提升全員整體信息素養(yǎng),達(dá)成共同的育人目標(biāo)。同時(shí)對(duì)理念先進(jìn)、成長意愿強(qiáng)的青年教師開展深度科創(chuàng)技能培訓(xùn),爭取成為人工智能啟蒙教育榜樣科創(chuàng)教師。然后,在學(xué)園科學(xué)館、班級(jí)科學(xué)角增加人工智能啟蒙教育主題探究區(qū)。學(xué)園預(yù)留專項(xiàng)資金供科創(chuàng)老師隨時(shí)按需采購器材,逐漸豐富人工智能探究作品。最后,課程建設(shè)以年級(jí)為單位開展集體備課,“先進(jìn)帶后進(jìn)”逐漸推廣到全園每個(gè)班級(jí)都有人工智能啟蒙作品。

        國家正大力推動(dòng)人工智能教育的發(fā)展,隨著小學(xué)人工智能課程成熟發(fā)展,人工智能啟蒙教育將逐漸延伸到幼兒階段。我們應(yīng)該嘗試在幼兒園就人工智能啟蒙教育從教師觀念、教學(xué)環(huán)境、師資隊(duì)伍、教學(xué)方法等領(lǐng)域進(jìn)行整校實(shí)踐研究。

        參考文獻(xiàn):

        [1]王同聚,人工智能進(jìn)入學(xué)校的瓶頸與應(yīng)對(duì)策略[J].丁美榮.課程教學(xué)研究.2019(9)

        [2]李季湄,馮曉霞主編.《<3-6歲兒童學(xué)習(xí)與發(fā)展指南>解讀》.北京,人民教育出版社.2013版

        [3]徐靜.新時(shí)代下幼兒園人工智能教學(xué)探索[J].新課程.2021(42)

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