淺談電腦游戲在人工智能教學中的實踐研究

江蘇省蘇州市吳江區(qū)青云小學 吳月敏

一、引入電腦游戲的教育優(yōu)勢

（一）可以培養(yǎng)學生濃厚的學習興趣

興趣是最好的老師。學生對電腦游戲具有濃厚的興趣，利用電腦游戲與人工智能教學相結(jié)合，能夠充分發(fā)掘?qū)W生的學習潛能和創(chuàng)作激情。

例如，筆者在面向STEM的Scratch教學中，有一課是虛擬“乒乓游戲”，這是利用arduino拓展板滑竿來進行游戲設(shè)計的，通過滑竿的數(shù)值變化來控制“乒乓板”橫向移動，讓“小球”自由反彈，乒乓板接住小球則游戲繼續(xù)，未接住則游戲結(jié)束。在上課前，筆者把游戲成品當作電腦游戲分享給學生，讓學生先體驗乒乓游戲，在游戲體驗中激發(fā)起學生的創(chuàng)作熱情，從而為課程的順利開展提供了良好的條件。

（二）可以培養(yǎng)學生清晰的思維能力

人工智能教育不僅要教授學生知識與技能，更重要的是培養(yǎng)學生的知識遷移能力和創(chuàng)新思維。學生通過游戲體驗來思考游戲設(shè)計過程，通過游戲體驗形成有效認知，建立起有效的形象思維，為游戲的創(chuàng)新設(shè)計提供了實踐基礎(chǔ)。

例如，在Scratch教學中，有一課是“賽車游戲”，是利用虛擬傳感器讓機器人小車實現(xiàn)自動駕駛。在上課前，筆者先讓學生體驗賽車游戲。學生在體驗過程中思考賽車是如何實現(xiàn)自動駕駛的、虛擬傳感器的程序是如何設(shè)計的。學生通過游戲體驗來思考游戲設(shè)計的過程，為下一階段完善程序、實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展提供了清晰的思維過程。

（三）可以培養(yǎng)學生持久的學習動力

堅持是最好的見證。小學生對電腦游戲具有持久的學習興趣，利用電腦游戲與編程教學有效結(jié)合，充分調(diào)動學生的學習積極性，為學生提供持久的學習動力。

例如，筆者在進行python語言的社團教學時，發(fā)現(xiàn)學生對于編程學習是既喜歡又害怕，喜歡是因為python語言是一種全新的編程語言，學生具有好奇心；害怕是因為編程需要堅持不懈的努力，學生直接接觸代碼會感覺枯燥，時間久了會產(chǎn)生恐懼心理，很難產(chǎn)生持續(xù)的學習動力。筆者在社團教學中引入“扣噠世界”編程游戲，讓學生通過完成游戲任務(wù)來進行python語言的學習。通過引入電腦編程游戲，學生面對的是游戲情境，枯燥的代碼有了活力，學生沒有了恐懼感，充分調(diào)動起了學習興趣，也產(chǎn)生了持久的學習動力。

二、引入電腦游戲的現(xiàn)實挑戰(zhàn)

（一）缺少統(tǒng)一標準

人工智能教學雖是中小學信息科技教育的重要內(nèi)容，但目前學校人工智能教學沒有統(tǒng)一的教材，且人工智能教學多屬拓展性課程，課程隨意性因素較多，且教學內(nèi)容多是碎片化的，缺少連貫性、系統(tǒng)性的教學設(shè)計，給電腦游戲的引入帶來諸多不確定性。電腦游戲引入的隨意性，導(dǎo)致其與人工智能教學結(jié)合度低，影響學生的學習潛能和創(chuàng)作激情，學生也很難有持久的學習動力。

（二）缺少師資力量

人工智能教學是一項系統(tǒng)教學工程，特別是面向STEM課程和創(chuàng)客課程時，教師需要具備科學、工程、編程、數(shù)學等專業(yè)知識，更要有創(chuàng)新精神和解決問題的能力。這類教學人才在小學中非常缺乏，現(xiàn)實情況下，學校人工智能教學主要還是依靠信息技術(shù)教師，這就給學校人工智能教學帶來了許多困擾。引入電腦游戲最終是為人工智能教學服務(wù)，人工智能教學都不能很好地開展，電腦游戲引入再精彩，也不能完成教學任務(wù)，更何談培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維。

（三）缺少社會認可

如今，越來越多的學生沉溺于電腦游戲，隨之而來的是家長的擔心、社會的擔憂，電腦游戲作為休閑娛樂的方式，本身沒有問題，問題出在學生缺乏自覺性、缺少自控力。而引入電腦游戲是為了提升學生對人工智能學習的興趣，提高學習效率，更好地培養(yǎng)學生的知識遷移能力和創(chuàng)新思維，贏得家長和社會的認可。例如，“扣噠世界”編程游戲，是一款全過程編程游戲，學生通過編程來實現(xiàn)游戲人物的通關(guān)，如學生重游戲、輕編程，只關(guān)注游戲情節(jié)，不注重編程代碼的學習，就會影響編程的學習效果，家長和社會認可度也會大打折扣。

三、引入電腦游戲的實踐策略

（一）開展項目化電腦游戲教學

項目化教學是指師生為共同完成一個項目而進行的教學活動，基于項目化的人工智能教學也是構(gòu)建實踐與思維訓練的重要方法。而這里的電腦游戲非網(wǎng)絡(luò)游戲，是指將人工智能教學進行項目化、游戲化設(shè)計。教師創(chuàng)設(shè)游戲情境，引導(dǎo)學生進入，體驗人工智能與生活實際的樂趣，激發(fā)學生的學習積極性。學生通過在電腦上完成游戲化項目，對游戲進行自主完善。

筆者在Scratch教學中進行了多次項目化游戲設(shè)計，如“潛艇大戰(zhàn)”一課，也是利用arduino拓展板滑竿來進行游戲設(shè)計，要求滑竿作為游戲的操作桿，控制攻擊潛艇的左右移動，對敵艇進行魚雷攻擊的游戲設(shè)計。對于這一課，學生的基本任務(wù)是控制滑竿，讓潛艇在x軸上水平移動，設(shè)計魚雷，讓魚雷跟隨攻擊艇移動，將魚雷先隱藏起來，等需要發(fā)射時，讓魚雷顯示，并跟隨敵艇方向移動，擊中后發(fā)生爆炸。學生先通過完成這一游戲項目，實現(xiàn)知識與技能的學習，再對游戲進行創(chuàng)新設(shè)計，如魚雷可以多枚發(fā)射、敵艇可以多艘同時出現(xiàn)、敵艇也可以發(fā)射魚雷等。

教師對人工智能課程進行游戲化、項目化的設(shè)計，以激發(fā)學生學習的積極性。學生在完成課程的基本任務(wù)后，對課程項目進行自主創(chuàng)新，從而培養(yǎng)創(chuàng)新思維。

（二）實施電腦游戲與課程有效整合

電腦游戲的設(shè)計要與課程有效整合，整合不是簡單的引入，而是要根據(jù)教學內(nèi)容、培養(yǎng)目標、學生心理、學生評價等因素進行綜合考慮，要對學生進行科學知識普及，促進學生在理解的基礎(chǔ)上自主創(chuàng)新、發(fā)展思維。

如筆者開設(shè)創(chuàng)客課程，主要教學任務(wù)是機器人的搭建和編程，由于機器人小車價格昂貴，很難做到人手一輛，根據(jù)這一實際情況，筆者引入虛擬機器人游戲課程，讓學生在線上進行機器人小車的搭建和編程，通過搭建和編程，讓小車在虛擬地圖上行駛，完成任務(wù)且所花時間最短的學生獲勝。在教學中，筆者由淺入深地進行引導(dǎo)，先讓學生進行模仿，在模仿的過程中進行知識點的學習，如電機是如何工作的、如何巡線、傳感器的原理等。學生在模仿中厘清了機器人的搭建和編程原理，完成了科學普及的任務(wù)。筆者再讓學生進行自主創(chuàng)新，讓學生理解機器人小車如何做到“穩(wěn)”和“快”的協(xié)調(diào)，穩(wěn)字當先，在穩(wěn)的基礎(chǔ)上求快。學生可以根據(jù)自己的理解進行搭建，也可以根據(jù)自己的理解進行創(chuàng)新編程。

（三）實施多渠道合作策略

人工智能教學是一項系統(tǒng)教學工程，對教師的要求非常高，教師既要有科學、工程、數(shù)學、編程等知識儲備，又要有創(chuàng)新能力，把電腦游戲更好地融入人工智能的教學中，若只有信息技術(shù)教師的參與，則會帶來許多困擾。筆者根據(jù)實踐，提出如下建議：一是成立校內(nèi)教師團隊。由科學、數(shù)學、信息技術(shù)、美術(shù)等學科教師組成，充分發(fā)揮各教師的優(yōu)勢，共同制定出符合本校特色的教學設(shè)計，把電腦游戲融入人工智能的教學工作做好、做實，這是教師正常教學外的任務(wù)。學校要有一定經(jīng)費保障，讓教師團隊也有持久的教學和研究動力。二是發(fā)掘校外優(yōu)秀教學資源。市場上有很多以電腦游戲為主的人工智能教學資源，教師團隊可對其進行認真研究。三是多與先進學校交流。要多與區(qū)域內(nèi)人工智能教育先進學校溝通交流，他們已經(jīng)積累了許多的教學經(jīng)驗，也有許多教學資源，我們可以統(tǒng)一標準，多校共同制定出符合本區(qū)域特色的教學方案。

（四）加快教學與游戲類競賽融合發(fā)展

電腦游戲類人工智能教學要面向社會需求，把學生培養(yǎng)成具有綜合素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的人才。面對這一實際問題，教師要加快教學與競賽融合發(fā)展，瞄準電腦游戲類的人工智能比賽項目，深入了解項目比賽規(guī)則，明確比賽任務(wù)，制訂教學計劃，對學生進行精心輔導(dǎo)。引入電腦游戲類人工智能比賽項目，一是可以充分利用游戲類比賽資源，滿足人工智能教學需求，教師與學生可以和外界進行學習和交流，實時了解社會動態(tài)，加快學校人工智能教學的普及和發(fā)展。二是可以培養(yǎng)學生探索競賽和解決實際問題的能力。通過比賽，學生可以處理好與隊友的協(xié)作關(guān)系，學生與外界進行學習和交流可以擺脫學校束縛，從而有足夠的空間去探索和創(chuàng)造，學生在耐挫力、持久力、想象力、實踐力、創(chuàng)新力、臨場發(fā)揮等方面都能有所提升。三是通過比賽，學生可以爭取榮譽，得到學校、家長和社會的認可。

我國的人工智能基礎(chǔ)教育還處在探索階段，面臨一些現(xiàn)實挑戰(zhàn)，學生的綜合素養(yǎng)還處在初級階段，小學人工智能教學主要還是圍繞培養(yǎng)學生興趣展開。要讓學生有持久的學習動力，我們就要充分利用電腦游戲的教育優(yōu)勢，更好地開展學校人工智能教育。