張燕

【摘 要】“人工智能+教育”正在引起教育的一場(chǎng)革命。本文通過展示學(xué)校人工智能教育課程改革的探究過程，就小學(xué)階段如何開展人工智能啟蒙教育這一問題進(jìn)行探討，倡導(dǎo)將人工智能與現(xiàn)有課程深度融合，建立符合小學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)的人工智能探究體系。

【關(guān)鍵詞】“人工智能+教育” 融合 創(chuàng)新

“人工智能+教育”改變著教育的生態(tài)、教育的環(huán)境、教育的方式、教育管理的模式、師生關(guān)系等。如何認(rèn)識(shí)和挖掘“人工智能+教育”的育人功能，是當(dāng)前教育工作者遇到的重要挑戰(zhàn)。

一、把握現(xiàn)狀，“人工智能+教育”順勢(shì)而為

科技發(fā)展日新月異，教育到了轉(zhuǎn)型時(shí)期。當(dāng)下，大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、區(qū)塊鏈、5G等新技術(shù)廣泛應(yīng)用，其中人工智能正成為世界經(jīng)濟(jì)與戰(zhàn)略價(jià)值的核心科技。把握全球人工智能發(fā)展態(tài)勢(shì)，找準(zhǔn)突破口和主攻方向，立德樹人，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力和合作精神的人工智能人才，是教育的重要使命。

2017年，國務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知》（國發(fā)【2017】 35號(hào)），將人工智能發(fā)展放在了國家戰(zhàn)略層面。2018年12月，山東省教育廳將青島市列為人工智能教育試點(diǎn)城市，推動(dòng)青島先行先試。人工智能教育課程進(jìn)而在青島落地生根，將人工智能與教育融合應(yīng)用，用擔(dān)當(dāng)和使命撬動(dòng)學(xué)校整體變革。

二、厚積薄發(fā)，“人工智能+教育”基礎(chǔ)牢固

珠江路小學(xué)現(xiàn)實(shí)行集團(tuán)化辦學(xué)，一校兩址。自2006年建校伊始，就確定了科技特色發(fā)展之路。2010年設(shè)立機(jī)器人教室，在三到六年級(jí)普及機(jī)器人課程， 成立機(jī)器人社團(tuán)和程序設(shè)計(jì)社團(tuán)。2019年在新校區(qū)設(shè)立了人工智能實(shí)驗(yàn)室，以智能機(jī)器人為切入點(diǎn)，開展人工智能教育。十年來，珠江路小學(xué)在“求真”教育理念的引領(lǐng)下，不斷探究新的教與學(xué)方式，分別進(jìn)行了智能機(jī)器人、3D打印、同步課堂等學(xué)科的深度融合的探究。學(xué)校先后成為青島市信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合聯(lián)盟校、教育信息化應(yīng)用示范校，并承辦了山東省小學(xué)數(shù)學(xué)“深融技術(shù)”現(xiàn)場(chǎng)會(huì)等多場(chǎng)重大會(huì)議。2019年2月，學(xué)校成為山東省首批人工智能試點(diǎn)校。學(xué)校以機(jī)器人為代表的突出的科技特色，師生多年的研究、參賽經(jīng)驗(yàn)，為珠江路小學(xué)教育集團(tuán)人工智能工作的開展提供了扎實(shí)有效的支撐?；诖?，人工智能我們將再出發(fā)。

三、完善策略，“人工智能+教育”全面實(shí)施

1.構(gòu)建人工智能學(xué)習(xí)環(huán)境

學(xué)校依托青島西海岸新區(qū)智慧教育云平臺(tái)，建成智慧課堂、人工智能實(shí)驗(yàn)室，智慧圖書館、開源創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室， AR/VR、STEM等科技特色活動(dòng)室，拓展科學(xué)探索空間，營造濃厚科技氛圍，搭建了“為未來而準(zhǔn)備”的學(xué)習(xí)環(huán)境。

2.構(gòu)建人工智能教學(xué)模式

學(xué)校在全校范圍內(nèi)普及人工智能教育課程，整合人工智能教育課程和信息技術(shù)等學(xué)科的教學(xué)，讓學(xué)生對(duì)人工智能有基本的認(rèn)識(shí)和興趣。

3.探究人工智能活動(dòng)形式

學(xué)校可整合升級(jí)現(xiàn)有社團(tuán)和比賽資源，舉辦校級(jí)人工智能創(chuàng)新和編程設(shè)計(jì)競(jìng)賽，鼓勵(lì)學(xué)生積極參加人工智能教育科技比賽。通過比賽激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到以賽促學(xué)的目的。

4.制定人工智能評(píng)價(jià)機(jī)制

學(xué)校應(yīng)完善人工智能教育評(píng)價(jià)機(jī)制，獎(jiǎng)勵(lì)在人工智能教育方面表現(xiàn)突出的團(tuán)隊(duì)及個(gè)人。通過評(píng)選，達(dá)到全員參與、獎(jiǎng)勵(lì)先進(jìn)的目的，在全校范圍內(nèi)形成人工智能教育教學(xué)的良好氛圍。

5.生成人工智能教育資源

學(xué)校可積淀人工智能教育教學(xué)課程的優(yōu)秀集備、教學(xué)設(shè)計(jì)案例、微課、反思、論文、小課題等，推出人工智能教育課程教學(xué)示范課、觀摩課，組織學(xué)生參加人工智能、機(jī)器人、程序設(shè)計(jì)等相關(guān)比賽，體驗(yàn)技術(shù)帶來的變革，嘗試應(yīng)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。

四、融合應(yīng)用，“人工智能+教育”深入開展

1.特色引領(lǐng)，“課程+社團(tuán)”雙軌學(xué)習(xí)

普及——在全校開設(shè)“人工智能啟蒙”“機(jī)器人大闖關(guān)”等校本課程，普及機(jī)器人教育，以人工智能引領(lǐng)學(xué)校特色發(fā)展。

選修——面向中高年級(jí)增設(shè)人工智能編程、STEM課程、VR/AR課程、創(chuàng)客課程等選修課，使學(xué)生在人工智能領(lǐng)域?qū)W習(xí)更加自主、深入、系統(tǒng)。

提升——選拔優(yōu)秀學(xué)生組成人工智能編程、機(jī)器人社團(tuán)。學(xué)校今年新增STEM、開源創(chuàng)客、VR/AR社團(tuán)，根據(jù)不同的年齡段開展不同層次的活動(dòng)進(jìn)行梯隊(duì)化建設(shè)。同時(shí)，利用現(xiàn)有設(shè)備開展圖像識(shí)別、語音系統(tǒng)、專家系統(tǒng)等人工智能領(lǐng)域的探索和研究，了解基本概念和原理，并嘗試應(yīng)用于特定環(huán)境當(dāng)中。

2.“人工智能+3D+N”學(xué)科融合

基于機(jī)器人視覺和人工智能的技術(shù)同樣可以應(yīng)用在3D打印技術(shù)中。學(xué)校一直致力于促進(jìn)人工智能技術(shù)與學(xué)科之間的融合，如“人工智能+3D+N”學(xué)科融合，研發(fā)了《3D與小學(xué)數(shù)學(xué)》校本課程。我校李新華老師在2017年“華東六省一市”第十九屆小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)觀摩研討會(huì)上，執(zhí)教《立體的截面》一課。教師運(yùn)用3D軟件，對(duì)幾何體進(jìn)行切割、旋轉(zhuǎn)等“掃描”，現(xiàn)場(chǎng)打印成型，增強(qiáng)了學(xué)生空間立體感，助力學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。再如，“人工智能+3D+機(jī)器人”的課程整合，與科學(xué)、音樂、美術(shù)等學(xué)科有效融合，使抽象的知識(shí)具體化，提升了學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

3.STEM豐富人工智能課程

人工智能與STEM教育具有天然的接口，STEM教育專注于培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，讓學(xué)生從一個(gè)知識(shí)概念的“存儲(chǔ)器”轉(zhuǎn)變成一個(gè)面對(duì)問題解決問題的“處理器”。學(xué)校斥巨資購入激光雕刻機(jī)，運(yùn)用建模、編程、打印、動(dòng)手拼插等功能，進(jìn)行基于激光雕刻技術(shù)的STEM教學(xué)的實(shí)踐與探索，融信息技術(shù)、美術(shù)、科技于一體，進(jìn)行實(shí)際授課。在授課中創(chuàng)編STEM校本課程，提升學(xué)生想象、推理、協(xié)作能力。同時(shí)融合開源硬件、編程、機(jī)器人等內(nèi)容，以人工智能為主線，對(duì)知識(shí)進(jìn)行項(xiàng)目化串聯(lián)，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)從生活中來，到應(yīng)用中去。

五、以賽促練，“人工智能+教育”全面開花

學(xué)校長期開展人工智能編程與設(shè)計(jì)大賽，項(xiàng)目涵蓋人工智能、編程、創(chuàng)客、機(jī)器人等，2～6年級(jí)的學(xué)生在接受普及教育的基礎(chǔ)上可自主參加。目標(biāo)是讓每一個(gè)學(xué)生了解人工智能，進(jìn)而掌握人工智能技術(shù)。新冠肺炎疫情期間，我校人工智能社團(tuán)舉行了“戰(zhàn)疫編程 抗疫我行”網(wǎng)上編程賽，學(xué)生們自主命題，通過每日更新的排行榜和積分獎(jiǎng)勵(lì)激發(fā)了參與熱情，鍛煉了編程實(shí)戰(zhàn)能力與意志力。

我校機(jī)器人團(tuán)隊(duì)在各級(jí)各類比賽中，碩果累累。2013年，在亞太青少年機(jī)器人競(jìng)賽（APRC）新加坡國際公開賽上，包攬機(jī)器人籃球賽和機(jī)器人急速爭霸賽冠亞軍。2015年，在韓國富川國際賽上，獲挑戰(zhàn)賽項(xiàng)目和清障賽項(xiàng)目兩枚銅牌。2016年，在澳大利亞國際機(jī)器人奧林匹克大賽（IRO）上，挑戰(zhàn)賽與3D創(chuàng)意設(shè)計(jì)項(xiàng)分獲銅牌。2017年，在中國臺(tái)灣青少年機(jī)器人世界杯（FIRA Youth）國際賽上，獲挑戰(zhàn)賽項(xiàng)目金牌、救援賽項(xiàng)目銅牌。2019年，在韓國昌源FIRA Youth國際賽上，摘得挑戰(zhàn)聯(lián)賽項(xiàng)目團(tuán)體銀牌、工程挑戰(zhàn)賽項(xiàng)目2金2銀、技能挑戰(zhàn)賽項(xiàng)目2枚銅牌。

近年來，我校先后累計(jì)220個(gè)學(xué)生參加國內(nèi)、國際機(jī)器人奧林匹克競(jìng)賽和FIRA機(jī)器人世界杯競(jìng)賽，獲得國家級(jí)以上金銀銅牌分別為26、28、47枚，總計(jì)101枚。自2017年開始參加山東省青少年信息學(xué)奧林匹克競(jìng)賽以來，共有15人獲一等獎(jiǎng)，學(xué)校連續(xù)三年被評(píng)為山東省信息學(xué)奧賽金牌學(xué)校。

六、三全三成，“人工智能+教育”揚(yáng)帆起航

“三全三成”即智慧校園網(wǎng)絡(luò)全覆蓋、多媒體網(wǎng)絡(luò)全到班、數(shù)字化科技實(shí)驗(yàn)室全到位。如今，智慧課堂、紙筆課堂在珠小已成為常態(tài)化教學(xué)課堂，而VR/AR、智慧校園系統(tǒng)等教育教學(xué)軟件的應(yīng)用也開始融入校園師生的日常學(xué)習(xí)交流中。多方位數(shù)據(jù)支撐為學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)、教師的精準(zhǔn)化教學(xué)提供了有力支持，直播課堂、線上家訪、視頻互動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)答題等網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)方式，構(gòu)建起了一個(gè)嶄新高效的云端智慧校園。

路雖遠(yuǎn)，行則至;事雖難，做則成。珠江路小學(xué)教育集團(tuán)將繼續(xù)探索人工智能和對(duì)學(xué)生更深層面、更多維度培養(yǎng)的融合。同時(shí)，加強(qiáng)教育資源和管理公共服務(wù)平臺(tái)升級(jí)工程建設(shè)，校園網(wǎng)、校園平臺(tái)實(shí)施改造，高標(biāo)準(zhǔn)校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)，為教育教學(xué)應(yīng)用構(gòu)建扎實(shí)穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)。還要不斷優(yōu)化教學(xué)資源庫，繼續(xù)開展教師信息技術(shù)培訓(xùn)等活動(dòng)?！爸且磥?，賦能生慧”。我們相信，有了人工智能的潛心研究，會(huì)讓教師騎上信息技術(shù)的快馬，在奔跑中學(xué)會(huì)駕馭它;讓學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)和減負(fù)增效得以實(shí)現(xiàn);讓每一位參與人工智能的師生都因研究得以與時(shí)俱進(jìn)。