充分利用多種教學APP開展人工智能課程

李建　孟延豹

前言：

教育改革中要善于利用社會熱點、學生家長的關注點，善于利用政府和教育部門的發展機會。當然，熱點只是搭載平臺，核心還是發展教育，改革教學方式，二外附中的李建老師便深諳此道。例如，面對當前非常火熱的人工智能，李建老師充分利用從教育主管部門到整個社會對人工智能的關注，結合比賽、社團，創設學生喜聞樂見學習情境，充分利用信息技術課程中的編程應用APP、設計應用APP，開展了非常具有二外附特點的人工智能課程。

國務院印發《新一代人工智能發展規劃》，提出實施全民智能教育項目，要在中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育，鼓勵社會力量參與寓教于樂的編程教學軟件、游戲的開發和推廣。通過政府的大力推廣和宣傳，人工智能已經成為社會熱點，成為家長學生都廣泛認同并喜聞樂見的選修課程，同時，人工智能項目中能夠集中信息技術中的傳感技術、計算機技術和通信技術等學科知識，并綜合了眾多領域的科學和技術知識。學生通過充分參與人工智能項目，可以充分培養動手能力、創新能力、協作能力及綜合能力。

人工智能教育的探索

人工智能教育已經成為基礎教育中的一個重要組成部分。根據學校的要求，筆者將人工智能的元素和技術引入學校傳統的機器人課程以及機器人社團活動中，讓機器人課程更具時代特色。

1.從設計搭建入手

機器人器材一般都是各種獨立的模塊，如各種配件、傳感器、電機等。這些部件需要搭建起來才能成為一個整體，因此，筆者引導學生從掌握最基本的顏色、分類，比較大小，認識圖形等方面入手，先搭建初級的圖形、立方體，再搭建生活用品、可愛的動物與多種交通工具，最后進行無限創意，在搭建過程中，給學生講解數學、語文、物理、科學等多方面知識。機器人課程可以幫助學生提高動手能力、空間想象力、思維能力、創造力與團隊凝聚力，潛移默化地提高學生的綜合能力。

2.圖形化程序設計——VJC程序設計

在熟練掌握搭建結構之后，學生開始學習圖形化編程控制，他們通過簡單易學的圖形化模塊，很容易理解什么是順序結構、判斷、重復和永久循環。學生可以讓機器人在待定的條件下走或停，或轉彎，很快就能知道機器人與以前玩過的四驅車、遙控小車的區別，也會一直保持對機器人持久的好奇心和興趣。

3.虛擬到現實——Scratch程序設計

Scratch是美國麻省理工學院開發并專為八歲以上兒童設計的一款圖形化開源編程軟件，能以編程的方式完成各種交互類的游戲、動畫、故事片、音樂，并能模擬物理現象，非常適合學習。

例如，先讓學生繪制一個交通信號燈，再繪制人臉識別升降桿，最后有行人和汽車通過。在動畫制作過程中，學生實驗了模擬人工智能的過程；隨后學生使用硬件搭建紅綠燈，使用智能傳感器搭建人臉識別升降桿、行人與汽車模型；最后設計并下載程序。在這個學習過程中，學生參與了從虛擬的動畫制作到具體的實物搭建與程序設計的每一個過程，理解了人工智能形成的過程，培養了邏輯思維能力、解決問題的能力與創新的能力。

4.讓學生時刻體驗成功的樂趣

教師對學生的每一點進步、每一個創意，都給予肯定，能讓學生有成功的自豪感。為了讓學生能想得到、做得到，筆者先讓學生自主探究，當學生需要幫助的時候，再組織大家針對遇到的問題共同探討，之后學生再對自己的程序進行調試，經過小組的共同努力，最終獲得成功。

5.利用課題驅動的教學模式

每節課開始，筆者都會給學生布置一個具體的課題，一起討論可能遇到的問題，然后由學生自主完成課題，教師在教學過程中加強對小組的指導，給學生出主意，激勵學生，課題完成后針對在制作或編程過程中遇到的問題進行交流。學生受到課題的任務驅動，積極性很高，思維活躍，學習效率得到提高。

6.將課堂交給學生

例如，在討論環保節能的內容時，學生們提到了節能燈，筆者立刻提出問題：節能燈的制作原理是什么？學生回答是光控和聲控，這時，筆者引出學習重點光感傳感器。這樣的引入既貼近生活又能讓學生理解機器人是為人類服務的。在學生學習了光感傳感器之后，筆者再提出第二個學習任務：如何與聲音傳感器相結合，編寫聲控節能燈的程序？學生們一直圍繞主題展開活動，以學生為中心、以問題為牽動的課堂教學模式得到了充分體現。

7.不斷提高學生的綜合能力

通過機器人的學習，學生逐漸形成編程的思想，然后用圖形化編程語言或代碼程序語言在計算機上編寫程序，通過計算機和機器人的通信技術，將程序下載到機器人的微處理器中，再通過觀察機器人的運行情況來調試、驗證、反思、改進程序。這其中涵蓋了計算機知識、語言知識、數學知識、物理知識、藝術知識等，這種多學科的綜合性、合作性學習，能極大地激發學生的學習興趣，有效地培養學生的創新思維的能力、策劃設計的能力、解決問題的能力、邏輯推理的能力、科學與藝術審美相結合的能力。

此外，筆者認為，人工智能社團可以作為學生課外活動的好朋友。因此，筆者組織有興趣的學生加入人工智能社團，利用課余時間開展各種人工智能活動，參加各類科技比賽，使他們在娛樂的過程中學到先進的人工智能知識，提高綜合能力，培養團隊精神。但是筆者認為，比賽只是一個載體，其最終目的是讓學生可以發揮自己的創造力，利用所掌握的知識造福社會、造福人類。

總結

學生們非常喜歡學校的新機器人課程，他們在學習結束后，紛紛給我留言：“與人工智能共同成長，教會了我如何進行合作，并體驗到共同努力所獲得的成功的快樂，能正確認識自己并獲得成長的經驗。”“參與人工智能的研究，教會了我如何去面對挑戰，不斷走向成功。與科技共同成長的過程，充滿了快樂！”……這些留言是對筆者教育改革創新工作的一種鞭策，也讓筆者能堅定前行的腳步。

后記

學生的獲得是教師的快樂源泉，學生在學習中的成長最能說明課程的成果。二外附中李建老師這樣的嘗試，應該得到更廣泛的支持，并且可以讓更多的教師參考借鑒，利用社會熱點開發出更多的特色課程來。