◇楊慧成（江蘇：蘇州工業(yè)園區(qū)跨塘實(shí)驗(yàn)小學(xué)）

當(dāng)前，在中小學(xué)開展人工智能教育的主要形式是運(yùn)用編程，使開源硬件能夠智能地執(zhí)行一些任務(wù)。因此，在中小學(xué)開展人工智能教育的主要目標(biāo)是讓學(xué)生掌握人工智能的最基本思想，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力，以及團(tuán)隊(duì)合作解決問題的能力等。目前人工智能教育已經(jīng)在小學(xué)信息技術(shù)課堂嘗試實(shí)施。本文對(duì)筆者多年來在小學(xué)信息技術(shù)課堂上實(shí)施人工智能教育教學(xué)中遇到的問題和人工智能教育方法進(jìn)行分析，希望以此推動(dòng)基礎(chǔ)教育階段人工智能教育更好地發(fā)展。

一、人工智能教育的意義

近年來,人工智能技術(shù)的高速發(fā)展，給我們的生活帶來了很多便利。為了建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家和世界科技強(qiáng)國(guó)，國(guó)務(wù)院于2017年7月8日印發(fā)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》。在這一背景下，人工智能教育走進(jìn)中小學(xué)課堂就顯得十分必要了。小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)實(shí)施人工智能教育，可以讓學(xué)生真正成為課堂學(xué)習(xí)的主人，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維，更好地探究信息技術(shù)知識(shí)，逐漸領(lǐng)略到人工智能的重要性與意義，同時(shí)可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與創(chuàng)造力，從而為學(xué)生的今后學(xué)習(xí)與未來發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

二、人工智能教育融入信息技術(shù)課堂面臨的問題

由于人工智能教育融入小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)的時(shí)間比較短，在信息技術(shù)課堂上實(shí)施人工智能教育沒有經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，只能一邊實(shí)施一邊改進(jìn)，所以在實(shí)施人工智能教育的過程中，將會(huì)遇到很多困惑。

（一）缺少教學(xué)設(shè)備

隨著近年來在信息技術(shù)課堂上出現(xiàn)了人工智能的教育內(nèi)容，以及各級(jí)教育部門組織的各類以機(jī)器人、創(chuàng)客競(jìng)賽的推波助瀾，市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了種類繁多的人工智能教學(xué)開源硬件組裝包和人工智能開源機(jī)器人等人工智能設(shè)備。但這些硬件都有這些問題：首先，人工智能教育硬件價(jià)格一般都比較昂貴，一個(gè)教學(xué)班級(jí)配置少則幾萬(wàn)，多則十多萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)。如果全面普及人工智能教育將會(huì)給各級(jí)財(cái)政帶來很大壓力，所以目前大部分學(xué)校都是開展小組教學(xué)，也就是多人一組共享一套設(shè)備開展班級(jí)教學(xué)。還有部分學(xué)校由于財(cái)力有限，僅購(gòu)買幾套設(shè)備用于開展基于興趣班、校隊(duì)的教學(xué)活動(dòng)，而非普及性教學(xué)。其次，開源人工智能設(shè)備屬于比較精密的教學(xué)設(shè)備，只要有一個(gè)模塊，甚至一個(gè)接口壞了就無法工作，所以在教育教學(xué)中極易損壞。通過筆者幾年來的教學(xué)實(shí)踐統(tǒng)計(jì)，如果在班級(jí)進(jìn)行普及性的人工智能教學(xué)，每學(xué)期封裝以及質(zhì)量比較好的人工智能設(shè)備的損壞率達(dá)15%，部分設(shè)備折損率甚至50%以上，而且由于電子元件的原因，設(shè)備的穩(wěn)定性也比較差。還有，市場(chǎng)上雖然有很多開源人工智能硬件，功能也比較相近，但由于沒有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這些開源人工智能硬件都互不兼容。

（二）缺少硬件支持

近年來，我國(guó)有很多地區(qū)的中小學(xué)都在信息技術(shù)課程中安排了人工智能教育內(nèi)容，但沒有統(tǒng)一配置相應(yīng)的硬件支撐，且由于經(jīng)費(fèi)的原因很少有學(xué)校能夠根據(jù)課程配齊配足對(duì)應(yīng)的硬件設(shè)備。如果在教學(xué)中沒有對(duì)應(yīng)的硬件的支撐，那么在課堂教學(xué)中實(shí)施人工智能教育的效果和目標(biāo)就不可能達(dá)到。筆者所在學(xué)校根據(jù)教材的內(nèi)容和教學(xué)的需要購(gòu)置了一批人工智能教學(xué)設(shè)備，為了更好地發(fā)揮這些設(shè)備的作用，筆者根據(jù)幾年的教學(xué)實(shí)踐，組織信息教師基于省編教材，進(jìn)行了二次開發(fā)，編寫了《智能互聯(lián)及開源智能機(jī)器人》校本教材并在小學(xué)高年級(jí)的信息技術(shù)課堂上實(shí)施教育教學(xué)，盡可能挖掘這些硬件資源，發(fā)揮它們的最大效用，這可能也是我們當(dāng)前解決硬件問題的方法之一。

（三）缺少師資

由于人工智能教育在中小學(xué)剛剛興起，很少有學(xué)校能夠配備專業(yè)人工智能課程教師，因此很多地方將中小學(xué)人工智能課程融入信息技術(shù)課程，但缺少專業(yè)培訓(xùn)?？梢哉f，當(dāng)前所有教師在人工智能教育領(lǐng)域都是新手上任，采用邊學(xué)、邊教、邊研的方法來提升信息技術(shù)教師的人工智能教育能力。筆者所在學(xué)校在實(shí)施人工智能教育過程中為了提升教師教育教學(xué)水平，通過走出去、請(qǐng)進(jìn)來的方式，借助人工智能專業(yè)領(lǐng)域的專家力量、技術(shù)支持，努力提高信息技術(shù)教師人工智能課程教育教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)為了進(jìn)一步鞏固人工智能的教學(xué)成果，筆者特地主持了一項(xiàng)課題——“人工智能在小學(xué)信息技術(shù)課堂上的探索與實(shí)踐”，參與人員為全體信息技術(shù)教師，將教學(xué)過程中搜集到的數(shù)據(jù)、資料進(jìn)行分析，通過課題引領(lǐng)，不斷完善人工智能在小學(xué)信息技術(shù)課堂上教育模式。同時(shí)，通過幾年的探索與實(shí)踐，教師在信息技術(shù)課堂上實(shí)施人工智能教育的能力水平有了很大提升。

（四）缺乏評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

雖然絕大部分地區(qū)的人工智能教育都是在小學(xué)信息技術(shù)課堂中實(shí)施的，能夠在很大程度上依據(jù)信息技術(shù)學(xué)科的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，但是人工智能教育還有其獨(dú)特性，所以我們?cè)趯?shí)施人工智能教育時(shí)，需要依據(jù)人工智能的特性對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行合理評(píng)價(jià)。任何學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容都需要對(duì)教學(xué)過程進(jìn)行相應(yīng)的評(píng)價(jià)，并根據(jù)評(píng)價(jià)的結(jié)果去掌握教與學(xué)的情況。人工智能教育同樣需要進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)。教師要根據(jù)人工智能課程內(nèi)容加強(qiáng)教學(xué)效果的評(píng)價(jià)，同時(shí)確保評(píng)價(jià)過程的科學(xué)性與準(zhǔn)確性，并以此了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，從而進(jìn)一步改進(jìn)課堂，構(gòu)建高質(zhì)量、高效率的基于信息技術(shù)課堂人工智能教育。但由于人工智能教育內(nèi)容除了具有信息技術(shù)特性之外，還有別于一般的信息技術(shù)教育內(nèi)容，評(píng)價(jià)更應(yīng)該多元開放，其創(chuàng)新性、科學(xué)性、發(fā)展性等功能的綜合評(píng)價(jià)應(yīng)該得到加強(qiáng)，這樣可以進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。筆者所在學(xué)?；诙嗄陙黹_展人工智能教育的實(shí)踐，制訂了一套“基于信息技術(shù)課堂的人工智能教育”評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（如下表）。

人工智能教育評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

（五）缺少教學(xué)資源

優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源是開展高效教學(xué)的重要支撐。由于人工智能教育是近幾年才出現(xiàn)的，教學(xué)內(nèi)容比較新鮮，在實(shí)施人工智能教育的過程中，往往缺少有效教學(xué)資源支撐，因此我們?cè)谄綍r(shí)教學(xué)中要有意識(shí)地做好資源的搜集整理。要將教育教學(xué)過程的教案、課件、優(yōu)秀教學(xué)案例和教育小故事等分類整理；在教學(xué)過程中要加強(qiáng)教學(xué)資源的整合、積累和共享。教師在實(shí)施人工智能教育要不斷優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，要基于學(xué)生的認(rèn)知能力科學(xué)地為學(xué)生選擇學(xué)習(xí)的主題，并圍繞主題提供相應(yīng)的軟硬件教學(xué)資源，以此激發(fā)學(xué)生在信息技術(shù)課堂學(xué)習(xí)人工智能的興趣與動(dòng)力，促使學(xué)生更加積極主動(dòng)地參與人工智能教育，進(jìn)行有效性的學(xué)習(xí)。筆者所在學(xué)校為了做好優(yōu)秀教學(xué)資源的搜集整理，我們分教案、課件、主題、教學(xué)小故事、競(jìng)賽案例五個(gè)類別進(jìn)行資源的搜集整理，并將各類資源分為1 級(jí)資源、2 級(jí)資源和3 級(jí)資源。1 級(jí)資源是非常優(yōu)秀的教學(xué)資源，可以作為教師本人和其他教師在后續(xù)的教學(xué)中繼續(xù)實(shí)施教學(xué)的資源；2 級(jí)資源是相對(duì)較好的教學(xué)資源，可以作為教師本人和其他教師在后續(xù)的教學(xué)中進(jìn)行參考的教學(xué)資源；3 級(jí)資源是教師搜集的一般資源，在教育實(shí)踐中具有一定的參考意義。經(jīng)過幾年的搜集和整理，筆者所在學(xué)校已經(jīng)搜集了24 個(gè)1級(jí)教案、27 個(gè)1 級(jí)課件、6 個(gè)1 級(jí)教學(xué)主題、3 個(gè)1級(jí)教學(xué)小故事和8 個(gè)競(jìng)賽案例，其他2 級(jí)和3 級(jí)教學(xué)資源若干，為后續(xù)的教學(xué)提供了重要支撐。

三、人工智能教育融入信息技術(shù)課堂的方法

（一）創(chuàng)設(shè)符合學(xué)生特性的教育情境

小學(xué)生具有較強(qiáng)的好奇心，對(duì)新事物具有較強(qiáng)的接受能力，同時(shí)充滿了無限的想象力。在小學(xué)信息技術(shù)課堂中實(shí)施人工智能教育，可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力。但小學(xué)生由于知識(shí)儲(chǔ)備等原因，對(duì)復(fù)雜事物的抽象思維能力比較欠缺。因此，信息技術(shù)教師應(yīng)根據(jù)具體的人工智能教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)比較適合小學(xué)生的人工智能教育情境，以此來激活學(xué)生的創(chuàng)新思維，激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)地去學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生利用信息技術(shù)知識(shí)去完成情境中的人工智能教育知識(shí)學(xué)習(xí)，展開自主探究，進(jìn)而優(yōu)化學(xué)生自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生逐漸構(gòu)建完整的基于信息技術(shù)人工智能教育知識(shí)體系。因此，教師需要嘗試將人工智能與一些生活情境有效結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新興趣與動(dòng)力，保持學(xué)生的好奇心，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

（二）組織分工明確的合作學(xué)習(xí)

由于人工智能教育所運(yùn)用的設(shè)備比較昂貴，很難做到人手一套，而且人工智能教育的內(nèi)容也比較難，所以在信息技術(shù)課堂上開展人工智能教育一般都是以小組為單位進(jìn)行合作學(xué)習(xí)，以此來降低學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，減少器材的數(shù)量，并且提高學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效率。但在小組學(xué)習(xí)中，我們也要避免小組中出現(xiàn)“有人一手操辦到底，有人旁觀沉默不出力”的現(xiàn)象。因此，教師要為學(xué)生營(yíng)造一種民主、和諧的課堂氛圍，根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容為小組每個(gè)學(xué)生安排合作學(xué)習(xí)任務(wù)，引導(dǎo)小組學(xué)生全面參與，在合作中產(chǎn)生思維的碰撞，激活所有學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

筆者在信息技術(shù)課堂上開展人工智能教育，就采取小組合作探究的高效教學(xué)模式。每組3人，設(shè)一小組長(zhǎng)，并給每個(gè)組員編號(hào)：1 號(hào)隊(duì)員、2號(hào)隊(duì)員、3 號(hào)隊(duì)員。在教學(xué)中，先布置任務(wù)，讓每個(gè)學(xué)生圍繞學(xué)習(xí)任務(wù)展開探究、討論，并在小組內(nèi)部交流，從而幫助他們更加全面地掌握本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)；接著筆者根據(jù)編號(hào)給每個(gè)小組的隊(duì)員布置任務(wù)，確保人人有任務(wù)，人人都參與；最后各個(gè)小組進(jìn)行作品展示與點(diǎn)評(píng)，在展示過程中，我們要講述哪些是1 號(hào)隊(duì)員完成的任務(wù)、哪些是2號(hào)隊(duì)員完成的任務(wù)、哪些是3 號(hào)隊(duì)員完成的任務(wù)。通過作品展示，教師能夠了解小組內(nèi)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)參與情況。我們這一教學(xué)模式,在多次的教學(xué)研討中，得到了教育同行的高度評(píng)價(jià)。

（三）推行項(xiàng)目式教育模式

由于人工智能教育是伴隨著學(xué)生完成一個(gè)個(gè)項(xiàng)目而完成的，因此我們?cè)谌斯ぶ悄芙逃?，要推行?xiàng)目式教學(xué)模式。隨著技術(shù)的發(fā)展，我們身邊有很多人工智能應(yīng)用案例。教師想要真正落實(shí)人工智能教育，就要有針對(duì)性地為學(xué)生梳理生活中的人工智能案例，讓學(xué)生有創(chuàng)意地模仿生活中的案例來完成這個(gè)項(xiàng)目。在教學(xué)中,教師可以先為學(xué)生展示生活中的人工智能應(yīng)用案例，引導(dǎo)學(xué)生去研究這些產(chǎn)品的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)與制作思路等，不斷豐富學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備與創(chuàng)新思路，并且鼓勵(lì)學(xué)生在模仿過程中實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。

比如,筆者實(shí)施人工智能教育時(shí)，每節(jié)課通過一個(gè)小項(xiàng)目來完成教學(xué)。課前先給學(xué)生展示一個(gè)產(chǎn)品或一段視頻，然后讓學(xué)生分析這里應(yīng)用了哪些人工智能的元素，思考自己還有什么創(chuàng)新，最后再讓學(xué)生去創(chuàng)作完成這個(gè)項(xiàng)目。通過一個(gè)個(gè)項(xiàng)目的模仿和進(jìn)一步的創(chuàng)新，學(xué)生的人工智能素養(yǎng)得到了有效提升。

在小學(xué)信息技術(shù)課堂中實(shí)施人工智能教育，可以培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)和計(jì)算思維能力，同時(shí)能夠不斷激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和學(xué)習(xí)興趣，確保學(xué)生的創(chuàng)造力得到有效的激活，信息技術(shù)能力水平得到進(jìn)一步提高?！?/p>