人工智能視域下小學生創造思維的培養

【摘 要】本文內容是以學校創意設計社團為互動平臺，通過“智享生活”主題下的項目設計，引領小學生從實際生活中尋找創作靈感，鼓勵和推進學生創新思維的形成，提高學生的創新能力。

【關鍵詞】創新思維;創新能力;智享生活;社團活動

【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】B

【論文編號】1671-7384（2022）09-059-03

近幾年，隨著學生課業負擔的減輕，學校課外活動蓬勃發展，學生對社團活動的興趣越來越高。我作為一名小學信息技術教師組織了3D創意設計社團，并以“智享生活”為主題組織活動，社團一開始就吸引了很多學生參加。但是如何開展好社團活動，如何讓學生獲得更多知識，尤其是如何在活動中提高學生的創新思維和創新意識，是我們迫切需要解決的新課題。

創新思維要從小培養

習近平總書記指出：“創新是引領發展的第一動力”。這需要在中小學就著力培養實踐型、創新型、復合型學生。創新模式下如何讓學生“動起來”“玩起來”？學生置身于家庭生活、社會生活、科技生活的廣闊背景中，教師要引導學生主動去觀察并保持好奇心，給足學生思考時間。思考即學習，激勵學生在做中學，通過質疑、探索、想象，挖掘學生創新潛能，激活內在能力。在觀察體驗、思考探究、交流合作的過程中，逐步提升學生的綜合素養，孕育學生創造性思維的活力。

小學階段正是學生創造性思維快速形成的時期，小學生們時常冒出“奇談怪論”“奇思妙想”，學生的獨立性思考就是創造力的源泉。教師要隨機捕捉學生的創新靈感，鼓勵和推進學生創新思維的形成，建構學生創新話題，充分利用學生發散性思維，最大限度地為他們鋪設空間，激勵他們帶著問題去思考，引導他們在思考中尋求答案，發展個性，健康成長。教師鼓勵學生在小學階段就成為一個小小智造設計師，將對他們一生的成長發揮重要作用。

社團活動有利于激發學生的創新意識

在社團活動中，教師告訴學生處處都可以創新，從實際生活中尋找創造的來源，讓他們懂得“創”就在身邊。人人都可為社會做貢獻，從小養成服務社會的意識。在教師引導下，學生自主探索意愿堅定，創造潛能被喚醒。社團活動又是群體活動，學生們在一起共同討論，相互啟發，分享自己的金點子，智慧互通，形成新構思，激發探索欲。他們將自己的新奇創意賦予實踐創造，進而轉變為現實，活動讓他們感受到創造的快樂，這快樂讓他們更加進取，讓他們體驗到滿足感，獲得成就感。

“智享生活”主題下的項目設計

在主題下，學生選擇設計什么，創造什么才是有價值、有意義的，以及如何根據自己的想法來設計、呈現作品效果，這是學生困惑、迷茫的地方。教師鼓勵學生從小的切入點入手，養成善于觀察的好習慣，探索與現實生活有關聯的問題，收集并記錄下日常生活中的常見問題，然后從調查結果、自己的興趣點和可行性角度出發最終決定自己要設計什么，利用信息技術制作項目作品來解決實際問題，主題項目設計一般流程見圖1。

1.智慧花盆主題項目

（1）項目背景

隨著社會的進步，人們的生活質量不斷提高，越來越多的人喜歡在家中種植花草。但是，因為各種原因，人們不能妥善地照料植物，導致植物死亡。

市面上的花盆自動澆水器只能實現按時澆水和提示作用，并沒有智能地監測植物的作用，只是按照設定的時間進行沒有感知的澆水，還有的花盆只是提示人們澆水，實際操作還是需要人們親自動手完成。家里無人時，哪怕提示也無法給植物澆水。

我們想研發一款智慧花盆，借助3Done軟件建模設計花盆外觀，根據植物花卉各項需求，加裝設備，實現智能種植植物。

（2）創作過程

①功能選定

由花盆和智慧種植輔助系統兩大部分組成，花盆外側由花朵狀的太陽能板裝飾，形成時尚、美觀的視覺效果。

智慧種植輔助系統包含土壤監測儀、自動澆水系統、缺水警報器、自動補光燈、自動遮陽棚、太陽能供電系統、超聲波微型氣象站、智能顯示屏以及設備儲藏屋。

②組件拼接

蘑菇噴頭下端連接儲水罐內的小型水泵，當土壤監測儀監測到土壤濕度過低時，水泵會自動啟動。水泵進水處帶濾網，防止污垢堵塞蘑菇噴頭出水孔;儲水罐內裝有缺水警報器;警報器的兩個銅棒探頭離開水面會發出警報。自動遮陽棚有兩種狀態：當不工作時，收攏狀態藏于設備儲藏屋內;當光照過強時，內置模塊接收遮陽指令，兩個立柱下端電動推桿升起，到達合適高度后，電動曲臂自動撐開遮陽布。當光照強度低于設定數值時，遮陽棚自動收起，光照強度由超聲波微型氣象站監測得到。

③設計設備儲藏屋

設計與儲水罐一體連接的設備儲藏屋用于放置自動補光燈和自動遮陽棚。設備儲藏屋屋頂有兩種狀態：當自動遮陽棚和自動補光燈都不工作時，儲藏屋屋頂處于閉合狀態;當自動遮陽棚和自動補光燈中任何一個設備需要工作時，立桿上升，儲藏屋頂的紅外感應裝置啟動，屋頂會自動打開;當立桿收縮、設備下降到一定高度時，屋頂回到閉合狀態。

設備儲藏屋屋頂側面安裝三個花朵形狀的太陽能板，不僅增加外部整體的美觀度，并且還能通過它們給整個系統內的設備提供電能，同時太陽能板還具有儲存電能的作用，就算碰到陰雨天或黃梅天都不用擔心會產生不可供電的問題。

花盆下方的儲水罐壁外安裝智能顯示屏，接收系統內智能模塊監測的各項數據，并通過數據上傳云平臺實現手機遠程實時查詢相關數據。

與智慧花盆相匹配的App提供多項功能：通過手機App設置功能設定各項數據，使智慧系統根據設定自動工作。例如，設定濕度低于50%時，自動澆水;光照強度24小時內均低于5000LUX時，自動補光;光照強度高于50000LUX并且風速低于8.0m/s時，自動遮陽;智慧花盆顯示屏接收到各模塊的數據后，將數據上傳至云平臺，通過手機App可實時查看。

（3）項目展示

學生展示作品并闡述作品亮點，不用擔心照顧不了花卉植物了。當花盆內的光敏傳感器監測到光照過強時，自動啟動遮陽棚，光照不足時，自動啟動補光燈;智慧花盆與手機遠程連接控制;通過將各設備監測的數據自動上傳至云平臺的方式，實現手機遠程實時查看，全智慧地種植植物。

（4）教師點評

讓學生思考一個問題：如將智慧花盆的自動遮陽棚加大加寬可以用在別的什么地方？學生小組討論后，給出答案：可用于智慧農業大棚。教師告訴學生如加裝蟲情監測，加裝土壤氮磷鉀含量和PH值監測等可以保證農作物有一個良好、適宜的生長環境，從而大大提高產量。教師進一步讓學生思考借用智慧花盆的設計原理，在我們生活中還可用于什么地方？引發學生發散思維，聯想可用于智能家居如窗簾、溫控等的設計。在項目學習過程中，學生品嘗到了項目帶給自身豐富有趣的學習體驗。

2.智能兒童輸液架主題項目

（1）項目背景

在醫院里，時常可以看到很多兒童因身體不適在輸液時哭鬧不休，此外年齡較小的兒童因身高原因必須由家長抱著補液。在醫院輸液室常常可以看到這樣熟悉的場景：大人一手抱著8HwJj9aCR8NeaWy3DuW9AA==嬰兒，一手提著輸液桿，焦灼地在輸液室徘徊。

學生搜索目前市場上兒童輸液架模型數據。通過網絡收集不同廠家、不同型號輸液架，結合輸液架的優缺點及可用的科技產品初步設計輸液架的草圖。

學生借助淘寶和京東大型購物平臺了解到目前市場上輸液架分為四種：手持式輸液架、落地式四腳帶輪輸液架、醫用直型輸液軌道和框籃輸液泵架。

（2）規劃方案

我們設計一款智能兒童輸液架，兒童座椅將解放陪護者雙手，以便有更多精力照顧好患兒，全自動感應的輸液架底座可以跟隨大人移動，減少因輸液位置固定導致兒童情緒煩躁，為了減少兒童補液過程中的不適感，在兒童座椅椅背上設計了藍牙音箱。

（3）創作過程

①功能選定

安裝定位儀，可實時定位兒童座椅的位置;輸液架上設計安裝兒童座椅，椅背板上安裝藍牙音箱，陪護人員可通過手機App與之相連接，播放兒童喜歡的音樂或故事，座椅底部有儲物格，可儲放小物品。

②組件拼接

可移動智能底座：輸液架由可移動底座內的蓄電池供電，外接電源可給蓄電池充電，可移動智能底座連接著護欄上的人體感應器，可跟隨陪護者移動，底座下方的萬向輪保證了各個方向順暢的移動。

輸液桿連接于可移動智能底座內，中間連接兒童座椅，輸液桿上有藍牙天線負責兒童座椅信息的傳輸，輸液桿頂端有喇叭，GPS感應到輸液架位于醫院外時會自動播放輸液架歸屬醫院信息，方便輸液架的歸還，同時輸液架頂端設計了兩個輸液掛鉤。

（4）項目展示

學生通過3D全方位動畫演示智能輸液架作品并闡述作品亮點，包含智能定位、避免輸液架丟失;輸液架能跟隨人自由移動;加裝藍牙音箱，連接手機播放音樂或視頻;輸液架設計新穎獨特，安裝兒童安全座椅;輸液架伸縮支架桿采用彈簧傳動，實現自由旋轉調節輸液架高度。

（5）教師點評

教師表揚學生們能關注生活中的實際問題，并將本質性問題轉化為內驅性問題，開展學科融合探究，綜合運用所學的多學科知識去分析和解決病人在就醫中遇到的困難。教師建議為了真正釋放陪護人雙手，還可以在智能輸液架上安裝人體感應裝置，實現輸液架可隨人移動。教師引導學生更進一步展開知識延伸：隨著人類社會老齡化的不斷發展，老年人的生活、護理也是極待關注的問題，智能兒童輸液架的設計理念完全可以應用于老人生活護理輪椅的構架設計。例如，在輪椅上安裝藍牙耳機，以供老人聽音樂、聽評彈、聽京劇消歉;也可以安裝氣溫、風力測量裝置，以提醒老人增減衣物;更可安裝傳感器監測老人的體溫、血壓、心率和血氧飽和度，并遠程傳輸至護理臺或護士手機上;如果再加上護理呼救裝置，老人如有不適，就可以讓護士、醫生及時趕到并迅速處理等等。

創意設計社團的項目式探究學習讓學生的創造性思維得到發展，教師帶領學生進入人工智能視域下的創意空間，讓學生掌握探索研究的主導權，使學生將腦海中的無限創意發揮出來，在一次次設計→完善→再設計→再完善的過程中，獲得自我實現和幸福感。

實踐證明，我們可以充分利用課后延時服務的時間，開展各類社團創意設計活動，運用啟發引導、合作探究等方法組織教學，及早地引導學生用小眼睛去觀察大世界，激發與訓練學生的創新思維和發散思維。

在人工智能視域下，多樣化、多元化的社團活動成為滋潤創造精神的沃土。作為教師，我們要不斷激勵學生敢于有夢、勇于追夢、勤于圓夢。