人工智能课程开发实践——以会说话的水杯为例

 

一、问题背景

社会上一直流传着这样的话：谁能引领人工智能，谁就掌控了人类的未来！在我们毫无察觉的世界里，智能制造、智能农业、智能物流、智能家居等等已走进了我们的生活，今年3月，国务院发布了新一代人工智能发展规划，将人工智能上升为国家发展战略。规划中明确指出：在中小学阶段，设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育。那么对于人工智能教育，学校该如何应对呢？

让我们来看一下东莞松山湖实验小学是如何开展的。

二、开发背景

1、纳入课堂，全面开展

面向全体学生开设scratch趣味编程、mind+硬件编程、3D打印、机器人、无人机等一系列有梯度的人工智能基础课程，为每个孩子初识人工智能、培养兴趣打下了基础。

 

2、优质空间，专业教师

学校设有一个集编程、3D打印、机器人、金工木工等为一体的创客空间，为学生创意想法提供优质平台。教师队伍定期开展专业沙龙、教学教研、STEAM课程开发、双师课堂等工作，经验丰富、专业能力强。

三、开发实践

让我们以会说话的水杯为例了解一下课程的实施吧。 

1、处理教材，开发课程——活用教材,从学校的实际出发，根据学生对信息技术的掌握情况对教材进行适当地重组。学校已开发《身边的动物》、《身边的植物》、《智能家居》、《智造松湖，智创社区》等STEAM创客教材，高效合理的利用课时为孩子在小学阶段人工智能方面培养兴趣、增长见识。

 

2、课堂新授，衍生想法——小学人工智能课程重在让学生体验生活中的人工智能，并直观地了解人工智能的特点，激发探究的热情和积极性。例如，通过播放科幻片、人工智能“人机大战”等相关视频让学生对人工智能的应用领域等建立直观的认识；通过scratch与摄像头硬件结合理解人脸识别技术等等），重在培养兴趣，促发思考。

3、专业教师，完善创意——当学生向老师请教时，教师发挥自身专业优势与团队力量，定期的沙龙分享、课程研讨等活动为教师积累了大量经验。教师团队分工合作，由3D打印老师指导制作杯子造型，由编程老师指导硬件编程部分，学生还可组建团队，基于项目开发，设计制作更高效。

4、资源收集，制作开发——将关键知识点录制成微课帮助学生解决技术问题并启发思路，学生制作作品时教师要及时跟进与指导，将制作过程中的问题及时收集并记录，当作品完成后，整理并录制课程视频等资源。在一项作品完成后再次重返课堂，以此为蓝本，激发更多创意，创设课堂2.0。   

5、创意无穷，课堂升级——让孩子分享自己的作品，通过分享加深理解又提升自信心，还能激发更多孩子的兴趣，以大-小老师模式进行当前作品学习，先观看教学资源视频，确定小组分工，接着以模仿为基础在3D课程中再次设计造型，通过3D打印机打印作品，在编程课堂学习编程，最后完成组装，通过全班的学习和小组的合作，碰撞出更多的火花与想法，学做作品2.0，争创作品3.0。

学校以此为模式，开发出了许多有创意、有想法的人工智能作品。

作品名称

别致的灯饰

智能风扇

智能家居

课程来源

校本教材四上《智能家居》——尚美·设计

《设计并制作纸灯》

校本教材四上《智能家居》——尚美·设计

《纸灯2.0：风扇》

校本教材四上《智能家居》——匠心·塑性

《硬纸板制作家居》

衍生想法

这些纸灯如果一碰可以亮就好了

夏天很热，如果可以制作风扇就好了

这个家居只有外壳，如果更智能就好了

完善创意

把制作好的纸灯加上LED灯加上触摸开灯利用编程实现

动手制作一个小型风扇来模拟结构，利用扇叶加上舵机实现

加上触摸灯、风扇，还可以增添家居，如感应门、窗帘等

制作开发

利用折纸剪刀制作灯饰，加上Arduino板与触摸开关，放置好LED灯，进行编程。

利用木工或纸板支撑，将扇叶、舵机连接在Arduino板上进行编程。

利用硬纸板或激光切割搭建房屋结构，热熔枪安装LED灯和风扇，设计其他家居造型，安装Arduino板进行编程。

课堂升级

小组合作制作灯饰，还能制作其他家居吗？

小组合作学习风扇，这样不太便捷，如果可以设计升降结构会更好吗？

小组合作制作小型家具可以改善造型，还可以语音控制吗？

四、总结

中小学人工智能课程不是复杂的编程算法与深奥的数理公式的学习，而是根据孩子的年龄特点，由兴趣吸引，积极探索与开发课程，在课程中为孩子提供相应的器材设备，在做中学，尊重与欣赏每一个孩子的“突发奇想”，帮助与引导孩子去创造，鼓励孩子去分享，最终让孩子提升兴趣并感受人工智能的魅力。通过这一类模式，让孩子更好地适应与理解人工智能新时代，也为部分孩子埋下种子，在将来通过继续深入的专业学习，走上计算科学的道路，最终成为计算机和人工智能领域的人才！