小學人工智能線上社團活動實踐探索

【摘要】人工智能作為科技前沿領域，不斷改變人們的生活，在教學中利用社團平臺展開人工智能教育有助于發展學生的信息素養能力。如今線上線下融合的學習逐漸被證明其有效性。文章設計并實踐了人工智能線上社團活動，總結了經驗與問題，以期為教師開展線上社團提供參考。

【關鍵詞】虛擬機器人；人工智能；無人駕駛；創新能力；信息素養

本文借助IRobtQ虛擬機器人學習平臺，充分利用線上平臺，以項目為驅動，以學生為中心，以實踐為核心，開展線上人工智能社團活動，讓學生在虛擬場景中模擬無人駕駛，了解并體驗人工智能的應用。

一、社團活動整體設計

本活動圍繞“虛擬搭建機器人，初體驗無人駕駛”的主題，設計如下活動框架（如圖1）。

通過活動，學生了解人工智能與無人駕駛的發展與現狀，感受科技的發展以及人工智能對社會的影響，感知無人駕駛的原理；學生帶著興趣學習如何搭建一個有智慧的機器人，通過虛擬的形式初步體驗無人駕駛的原理，體驗機器賦能的過程；讓機器人在仿真世界里行駛，不斷地優化和改進，內化認知，體會無人駕駛應當遵循的社會準則，提升社會責任意識。

1.感知：走進人工智能與無人駕駛

本環節主要以云參觀、線上分享的形式展開，初步感知無人駕駛的原理。在活動過程中嘗試信息獲取、收集、判斷、整合，提高信息意識，了解人工智能及無人駕駛領域的概念和原理，提升計算思維，激發對人工智能和無人駕駛的學習興趣，提升責任感與培養信息素養。

（1）云參觀上海科技館，微信群分享參觀收獲。學生自主進入上海科技館小程序中參觀，了解會跳舞的機器人、會拼魔方的機器人、會畫畫的機器人等為何能有這樣的智慧。通過云參觀，感受人工智能的魅力，初步感受機器人如何具有“智慧”，完成任務單，并通過微信群分享。

（2）網上查找收集資料，完成收集表任務單。教師利用企業微信群公告發布任務：利用線上資源以及老師分享的資料，了解人工智能與無人駕駛，完成以下學習單（如表1）。為方便收集與整合大家的學習成果，教師可利用企業微信收集表功能，收集大家的任務單。

（3）制作數字作品，交流學習成果。通過設計思維導圖、PPT等數字作品的方式介紹自己的學習收獲并在微信群中分享，同學間互相學習，互相評價，也可以和自己的家人分享，促進居家生活親子間的交流互動。

2.體驗：我的無人駕駛機器人

本環節以自主學習和線上互動的形式展開，在活動過程中，通過想一想、學一學、搭一搭、編一編四個子環節，學生經歷初步設計構思、加強編程能力、合作“賦能”機器人的過程，從而實現計算思維、應用與創新、認知與整合、責任與態度等核心素養的提升，切實體會無人駕駛的原理。

子環節一：想一想

（1）直播互動，分析需求。通過企業微信直播功能，教師出示無人駕駛項目任務（如表2），展示虛擬城市場景，利用任務單，明確交流談論內容，師生進行集體互動，分析任務需求。

任務單3：分析任務與場景

場景元素 需解決的問題 場景特點

（2）協同編輯，交流改進。互動結束后，學生基本了解了任務需求，利用騰訊共享文檔，學生在文檔中互相補充，思維碰撞，完善任務單，進一步明確無人駕駛的任務需求，初步形成用人工智能解決問題的思路。

子環節二：學一學

（1）自主學習線上微課。明確無人駕駛任務需求后，教師通過微信群發布學習任務，讓學生帶著目標學習資料、觀看微課，自主學習各類傳感器的作用和使用方法，學習如何實現自主行駛、如何檢測行人、如何避讓交匯車輛等內容。

（2）線上個性化指導。學生在學習過程中可以通過微信將完成的作品提交，并將遇到的問題反饋給老師，老師針對性指導，通過適當的引導，引發學生反思，提升解決問題的能力。

（3）線上會議集中互動。針對學生的典型問題，利用企業微信會議功能，通過共享屏幕、發言、批注等方式展開交流。

（4）參加智能創新大賽入圍賽。每年5月份，全國青少年電子信息智能創新大賽入圍賽如期舉行。參與競賽能夠激發學生動力，同時此次比賽也是對本活動的階段性成果考驗。

子環節三：搭一搭

（1）構思機器人架構。學生根據機器人實現無人駕駛需解決的問題，通過小組討論與合作，選擇合適的控制器、傳感器、安裝塊，嘗試動手設計機器人基本架構。

（2）搭建無人駕駛機器人。學生根據構思和草圖，嘗試在軟件中虛擬搭建機器人。然后在群中分享自己的設計，互相評價，比如距離傳感器的角度、控制器的選擇、紅外傳感器的數量等，取長補短，改進機器人設計。

子環節四：編一編

（1）設計程序方案，繪制流程圖。根據城市場景，學生分成三個小組，交流討論，繪制讓機器人自動駕駛完成路線行駛的流程圖并在群中分享設計。

（2）編寫無人駕駛程序。根據設計方案，嘗試編寫程序。編寫程序的過程中可以通過微信群交流自己的問題，也可以單獨向老師提問，在不斷的溝通中改進方案，在不斷的交流與抉擇中優化設計，同時也提升社會責任意識。

3.內化：奔跑吧，機器人

（1）虛擬體驗無人駕駛。進入虛擬城市環境中，讓機器人在道路中行駛，測試機器人和程序，在反復調試和改進中進一步體驗無人駕駛的原理，感受機器人奔向終點成功自主駕駛的喜悅，點燃學生心中未來的科技夢想。

（2）專家培訓，改進設計。在大家通過前期活動有了較為豐富的理論基礎和扎實的編程能力后，由區級邀請資深工程師為大家進行線上培訓，通過培訓激發學生思考，延伸更多的設計方案，進一步改進設計。

4.學生評價

學生評價貫穿在整個社團活動過程中，結合自評、互評、師評的方式進行，以“摘星”的形式表現評價結果，評價內容圍繞核心素養目標的達成，詳細評價內容和依據如表3。

二、活動經驗

為期半年的社團活動畫上了圓滿的句號，和同學們度過了充實有意義的線上時光，回顧活動過程，總結經驗，以期提供一些活動設計參考。

1.家校協同，推進活動開展

本活動為期半年左右且在線上進行，能夠順利完成的關鍵是與家長建立良好的溝通關系。家長的支持與適當的督促，是學生堅持參與活動的動力之一。

2.整合資源，豐富活動形式

豐富的活動形式，能提高學生參與的熱情，在線開展活動也不例外，有效利用和整合資源，可以讓活動精彩充實，可以讓學生自主搜索相關主題資源，打開眼界；利用各類App、小程序的線上展覽平臺，實現“零距離”云參觀、云觀摩；借助區平臺和資源，聯系相關專家，開展線上講座；整合微課，提供自主學習資源；利用線上教學平臺直播、會議的豐富功能，豐富交流形式。

3.借助工具，提高活動效率

（1）任務提交工具：活動中學生完成任務后的提交方式多樣，為了提高效率，可以利用問卷星、騰訊共享文檔，或者教學平臺比如企業微信中的收集表功能，快速收集學生任務單，利用這些工具的數據分析功能也有助于教師更快捷地了解情況完成任務，作出反饋和評價。

（2）錄屏與視頻工具：有時候需要了解學生實踐操作過程中的問題，可以利用錄屏軟件，學生將編寫過程錄制下來并提交，教師通過視頻軟件的倍速播放、快進等功能能夠較快地發現學生在哪個環節遇到難題，從而作為案例與同學分享，讓大家一起出謀劃策，提出更好的解決方法。

（3）線上交流工具：利用線上互動平臺中的投票、批注、屏幕共享等功能在提升學生參與興趣的同時，也讓互動更加高效。

4.關注習慣，注意保護視力

線上開展活動，主要依靠計算機或者平板、手機等數字設備，要提醒學生合理安排使用數字設備的時間，使用過程中保持正確的姿勢，注意保護視力，養成好習慣。

5.有效評價，培養核心素養

評價的設計以認知與整合、信息意識、計算思維、應用與創新、責任與態度五個核心素養目標的達成情況展開。

總而言之，本活動充分利用、整合了線上平臺、資源、工具，有效培養學生核心素養，達成活動目標，也從中發現了問題，進行反思，提出改進意見。

【參考文獻】

[1]中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要[EB/OL].2021-03-13.