人工智能视域下小学生创造思维的培养

【摘 要】本文内容是以学校创意设计社团为互动平台，通过“智享生活”主题下的项目设计，引领小学生从实际生活中寻找创作灵感，鼓励和推进学生创新思维的形成，提高学生的创新能力。

【关键词】创新思维;创新能力;智享生活;社团活动

【中图分类号】G434 【文献标识码】B

【论文编号】1671-7384（2022）09-059-03

近几年，随着学生课业负担的减轻，学校课外活动蓬勃发展，学生对社团活动的兴趣越来越高。我作为一名小学信息技术教师组织了3D创意设计社团，并以“智享生活”为主题组织活动，社团一开始就吸引了很多学生参加。但是如何开展好社团活动，如何让学生获得更多知识，尤其是如何在活动中提高学生的创新思维和创新意识，是我们迫切需要解决的新课题。

创新思维要从小培养

习近平总书记指出：“创新是引领发展的第一动力”。这需要在中小学就着力培养实践型、创新型、复合型学生。创新模式下如何让学生“动起来”“玩起来”？学生置身于家庭生活、社会生活、科技生活的广阔背景中，教师要引导学生主动去观察并保持好奇心，给足学生思考时间。思考即学习，激励学生在做中学，通过质疑、探索、想象，挖掘学生创新潜能，激活内在能力。在观察体验、思考探究、交流合作的过程中，逐步提升学生的综合素养，孕育学生创造性思维的活力。

小学阶段正是学生创造性思维快速形成的时期，小学生们时常冒出“奇谈怪论”“奇思妙想”，学生的独立性思考就是创造力的源泉。教师要随机捕捉学生的创新灵感，鼓励和推进学生创新思维的形成，建构学生创新话题，充分利用学生发散性思维，最大限度地为他们铺设空间，激励他们带着问题去思考，引导他们在思考中寻求答案，发展个性，健康成长。教师鼓励学生在小学阶段就成为一个小小智造设计师，将对他们一生的成长发挥重要作用。

社团活动有利于激发学生的创新意识

在社团活动中，教师告诉学生处处都可以创新，从实际生活中寻找创造的来源，让他们懂得“创”就在身边。人人都可为社会做贡献，从小养成服务社会的意识。在教师引导下，学生自主探索意愿坚定，创造潜能被唤醒。社团活动又是群体活动，学生们在一起共同讨论，相互启发，分享自己的金点子，智慧互通，形成新构思，激发探索欲。他们将自己的新奇创意赋予实践创造，进而转变为现实，活动让他们感受到创造的快乐，这快乐让他们更加进取，让他们体验到满足感，获得成就感。

“智享生活”主题下的项目设计

在主题下，学生选择设计什么，创造什么才是有价值、有意义的，以及如何根据自己的想法来设计、呈现作品效果，这是学生困惑、迷茫的地方。教师鼓励学生从小的切入点入手，养成善于观察的好习惯，探索与现实生活有关联的问题，收集并记录下日常生活中的常见问题，然后从调查结果、自己的兴趣点和可行性角度出发最终决定自己要设计什么，利用信息技术制作项目作品来解决实际问题，主题项目设计一般流程见图1。

1.智慧花盆主题项目

（1）项目背景

随着社会的进步，人们的生活质量不断提高，越来越多的人喜欢在家中种植花草。但是，因为各种原因，人们不能妥善地照料植物，导致植物死亡。

市面上的花盆自动浇水器只能实现按时浇水和提示作用，并没有智能地监测植物的作用，只是按照设定的时间进行没有感知的浇水，还有的花盆只是提示人们浇水，实际操作还是需要人们亲自动手完成。家里无人时，哪怕提示也无法给植物浇水。

我们想研发一款智慧花盆，借助3Done软件建模设计花盆外观，根据植物花卉各项需求，加装设备，实现智能种植植物。

（2）创作过程

①功能选定

由花盆和智慧种植辅助系统两大部分组成，花盆外侧由花朵状的太阳能板装饰，形成时尚、美观的视觉效果。

智慧种植辅助系统包含土壤监测仪、自动浇水系统、缺水警报器、自动补光灯、自动遮阳棚、太阳能供电系统、超声波微型气象站、智能显示屏以及设备储藏屋。

②组件拼接

蘑菇喷头下端连接储水罐内的小型水泵，当土壤监测仪监测到土壤湿度过低时，水泵会自动启动。水泵进水处带滤网，防止污垢堵塞蘑菇喷头出水孔;储水罐内装有缺水警报器;警报器的两个铜棒探头离开水面会发出警报。自动遮阳棚有两种状态：当不工作时，收拢状态藏于设备储藏屋内;当光照过强时，内置模块接收遮阳指令，两个立柱下端电动推杆升起，到达合适高度后，电动曲臂自动撑开遮阳布。当光照强度低于设定数值时，遮阳棚自动收起，光照强度由超声波微型气象站监测得到。

③设计设备储藏屋

设计与储水罐一体连接的设备储藏屋用于放置自动补光灯和自动遮阳棚。设备储藏屋屋顶有两种状态：当自动遮阳棚和自动补光灯都不工作时，储藏屋屋顶处于闭合状态;当自动遮阳棚和自动补光灯中任何一个设备需要工作时，立杆上升，储藏屋顶的红外感应装置启动，屋顶会自动打开;当立杆收缩、设备下降到一定高度时，屋顶回到闭合状态。

设备储藏屋屋顶侧面安装三个花朵形状的太阳能板，不仅增加外部整体的美观度，并且还能通过它们给整个系统内的设备提供电能，同时太阳能板还具有储存电能的作用，就算碰到阴雨天或黄梅天都不用担心会产生不可供电的问题。

花盆下方的储水罐壁外安装智能显示屏，接收系统内智能模块监测的各项数据，并通过数据上传云平台实现手机远程实时查询相关数据。

与智慧花盆相匹配的App提供多项功能：通过手机App设置功能设定各项数据，使智慧系统根据设定自动工作。例如，设定湿度低于50%时，自动浇水;光照强度24小时内均低于5000LUX时，自动补光;光照强度高于50000LUX并且风速低于8.0m/s时，自动遮阳;智慧花盆显示屏接收到各模块的数据后，将数据上传至云平台，通过手机App可实时查看。

（3）项目展示

学生展示作品并阐述作品亮点，不用担心照顾不了花卉植物了。当花盆内的光敏传感器监测到光照过强时，自动启动遮阳棚，光照不足时，自动启动补光灯;智慧花盆与手机远程连接控制;通过将各设备监测的数据自动上传至云平台的方式，实现手机远程实时查看，全智慧地种植植物。

（4）教师点评

让学生思考一个问题：如将智慧花盆的自动遮阳棚加大加宽可以用在别的什么地方？学生小组讨论后，给出答案：可用于智慧农业大棚。教师告诉学生如加装虫情监测，加装土壤氮磷钾含量和PH值监测等可以保证农作物有一个良好、适宜的生长环境，从而大大提高产量。教师进一步让学生思考借用智慧花盆的设计原理，在我们生活中还可用于什么地方？引发学生发散思维，联想可用于智能家居如窗帘、温控等的设计。在项目学习过程中，学生品尝到了项目带给自身丰富有趣的学习体验。

2.智能儿童输液架主题项目

（1）项目背景

在医院里，时常可以看到很多儿童因身体不适在输液时哭闹不休，此外年龄较小的儿童因身高原因必须由家长抱着补液。在医院输液室常常可以看到这样熟悉的场景：大人一手抱着8HwJj9aCR8NeaWy3DuW9AA==婴儿，一手提着输液杆，焦灼地在输液室徘徊。

学生搜索目前市场上儿童输液架模型数据。通过网络收集不同厂家、不同型号输液架，结合输液架的优缺点及可用的科技产品初步设计输液架的草图。

学生借助淘宝和京东大型购物平台了解到目前市场上输液架分为四种：手持式输液架、落地式四脚带轮输液架、医用直型输液轨道和框篮输液泵架。

（2）规划方案

我们设计一款智能儿童输液架，儿童座椅将解放陪护者双手，以便有更多精力照顾好患儿，全自动感应的输液架底座可以跟随大人移动，减少因输液位置固定导致儿童情绪烦躁，为了减少儿童补液过程中的不适感，在儿童座椅椅背上设计了蓝牙音箱。

（3）创作过程

①功能选定

安装定位仪，可实时定位儿童座椅的位置;输液架上设计安装儿童座椅，椅背板上安装蓝牙音箱，陪护人员可通过手机App与之相连接，播放儿童喜欢的音乐或故事，座椅底部有储物格，可储放小物品。

②组件拼接

可移动智能底座：输液架由可移动底座内的蓄电池供电，外接电源可给蓄电池充电，可移动智能底座连接着护栏上的人体感应器，可跟随陪护者移动，底座下方的万向轮保证了各个方向顺畅的移动。

输液杆连接于可移动智能底座内，中间连接儿童座椅，输液杆上有蓝牙天线负责儿童座椅信息的传输，输液杆顶端有喇叭，GPS感应到输液架位于医院外时会自动播放输液架归属医院信息，方便输液架的归还，同时输液架顶端设计了两个输液挂钩。

（4）项目展示

学生通过3D全方位动画演示智能输液架作品并阐述作品亮点，包含智能定位、避免输液架丢失;输液架能跟随人自由移动;加装蓝牙音箱，连接手机播放音乐或视频;输液架设计新颖独特，安装儿童安全座椅;输液架伸缩支架杆采用弹簧传动，实现自由旋转调节输液架高度。

（5）教师点评

教师表扬学生们能关注生活中的实际问题，并将本质性问题转化为内驱性问题，开展学科融合探究，综合运用所学的多学科知识去分析和解决病人在就医中遇到的困难。教师建议为了真正释放陪护人双手，还可以在智能输液架上安装人体感应装置，实现输液架可随人移动。教师引导学生更进一步展开知识延伸：随着人类社会老龄化的不断发展，老年人的生活、护理也是极待关注的问题，智能儿童输液架的设计理念完全可以应用于老人生活护理轮椅的构架设计。例如，在轮椅上安装蓝牙耳机，以供老人听音乐、听评弹、听京剧消歉;也可以安装气温、风力测量装置，以提醒老人增减衣物;更可安装传感器监测老人的体温、血压、心率和血氧饱和度，并远程传输至护理台或护士手机上;如果再加上护理呼救装置，老人如有不适，就可以让护士、医生及时赶到并迅速处理等等。

创意设计社团的项目式探究学习让学生的创造性思维得到发展，教师带领学生进入人工智能视域下的创意空间，让学生掌握探索研究的主导权，使学生将脑海中的无限创意发挥出来，在一次次设计→完善→再设计→再完善的过程中，获得自我实现和幸福感。

实践证明，我们可以充分利用课后延时服务的时间，开展各类社团创意设计活动，运用启发引导、合作探究等方法组织教学，及早地引导学生用小眼睛去观察大世界，激发与训练学生的创新思维和发散思维。

在人工智能视域下，多样化、多元化的社团活动成为滋润创造精神的沃土。作为教师，我们要不断激励学生敢于有梦、勇于追梦、勤于圆梦。