幼兒人工智能啟蒙教育的探索與實(shí)踐

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(zhǎng)，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(zhǎng)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(yǔ)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(zhǎng)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(jiǎn)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。《指南》明確指出，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(jiǎn)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(cè)、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。《指南》特別提醒，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(jiǎn)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(zhǎng)。

（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(chǎng)所。一進(jìn)校門就有刷卡或者刷臉門禁、防控疫情測(cè)溫檢測(cè)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(chǎng)上有自動(dòng)識(shí)別幼兒測(cè)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(jiǎn)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)。現(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耍瑹魰?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(jiǎn)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(yáng)光，燈再次亮起來了。可是去拉窗簾的四位同學(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(shuí)能說說是什么原因嗎？

幼兒沉默了（幼兒爭(zhēng)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(guó)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(chǎng)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(zhǎng)、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(zhǎng)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(yíng)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(zhǎng)意愿強(qiáng)的青年教師開展深度科創(chuàng)技能培訓(xùn)，爭(zhēng)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(gòu)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(guó)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。

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