乡村小学普及人工智能教育对策与实践

黄醒球

摘 要：随着时代发展人工智能普及教育已成为当前重要战略。文章针对乡村小学开展人工智能教育教学面临师资、资源、教学经验和学生基础四大困境，并结合广州市人工智能教育平台提出五大解决对策，以某一小学为例阐述具体做法，促进乡村小学人工智能普及教育的顺利开展。

关键词：乡村小学；人工智能教育；对策

人工智能正在引领第四次工业革命，世界各国都将人工智能教育列入国家人才培养战略中。2017年7月，国务院发布《新一代人工智能发展规划》中提出要在中小学开设人工智能相关课程。由于人工智能是近年新兴技术，学校开设人工智能课程存在不少困难，尤其是乡村学校，缺少专业师资，没有配套上课设备和教学资源，学生缺乏相关生活经验。针对乡村小学在开展人工智能教育所遇到的困境，本文以某校实践为例，从课程设置、师资提升、资源整合、平台选择和活动设计等方面开展了积极探索。

一、分层梯度推进人工智能课程

针对乡村学生对人工智能认知基础差异大的情况，结合广州市人工智能教育目标，学校设置人工智能课程三级培养模式。首先是普及教育，每两周一课时，全员开展，以通识教育为主，这层级的课程零起点，让全体学生都能对人工智能进行初步认识，初步了解人工智能基本原理，培养人工智能学习兴趣；二是开展人工智能课后兴趣课程，教学对象为对人工智能有兴趣且学有余力的学生，他们不满足普及课堂上“点到为主”的体验活动，期待有更进一步的学习，本层级的课程以广州市人工智能教学平台为基础，以任务式驱动的自主探究学习，人工智能教师随堂指导的形式开展；三是组建人工智能科创社团，在二级课程中挑选对人工智能有兴趣、有特长的学生组建人工智能科创社团，开展项目式学习，使用人工智能解决生活中的问题，形成作品，参加各项课程评比活动，提升学生人工智能素养。

二、学研做结合提升师资水平

教育大计关键在教师。师资水平直接影响教育教学的发展。为了解决人工智能师资问题，学校首先挑选年轻、肯学、肯干的教师参与人工智能教育活动，由科组长领头，积极组织教师参加上级组织的培训活动，加深对人工智能的认知；在此基础上，学校购买人工智能教育书籍，系统阅读，更深入了解人工智能的知识，如深度学习、神经网络、open cv图像处理、mind＋开发等；再以项目学习的形式带领学生开展研学活动，以具体的任务，边做边学边教，教学相长。

三、因地取材多渠道整合教学资源

开展人工智能教育离不开相关的教学设备与资源。购买专业配套教学设备费用比较高，乡村小学可以根据教学所需，因地取材，多渠道挖掘教学资源。首先，可以让有条件的学生将家里的设备带回来跟同学分享，如小度音箱、小米音箱、平板电脑和手机等，让大家共同体验人工智能在生活中的应用。其次，可以到网上购买开源硬件，搭建简易的教学实验设备，如笔者学校通过党员微心愿的形式征集了一批摄像头、掌控板和行空板等开源设备，开展教学活动。再次，使用虚拟平台代替实体硬件开展教学，如广州市电教馆特意为人工智能推广教育开发了教学平台，平台上配置有创意实验室、虚拟实验室和丰富的体验资源，可以满足开展人工智能课程的需要。

四、选择合适的人工智能教学平台

开展人工智能教育教学需要使用到各种软硬件资源，为学生搭建学习体验环境，不同的软硬件要依赖不同的应用平台，如编程猫、mind＋、mixly等。其中广州市电化教育馆也专门为人工智能教学研发了“人工智能教学平台”，该平台具有“资源管理”“作业管理”“账号管理”“学情分析”“Ai体验馆”等功能模块，能从学习资源、学习任务、学生、数据等多方面对教学活动进行管理，促进体验学习的组织与开展。

五、以体验活动为主线，提升教学实效

如何上好人工智能课，让学生都喜欢人工智能课程，提高人工智能素养呢？根据广州市人工智能实验教材培养目标和内容特点，以广州市教研员刘载兴老师提出体验式教学范式为基础，根据库伯“学习圈”理论，将体验学习过程分为“具体体验—反思观察—抽象概括—实践应用”四个环节，并遵循“情境性”“亲历性”“主体性”“反思性”等原则，结合广州市人工智能教学平台的功能特点，设计互动式体验式活动，促进学生人工智能学习。

人工智能体验活动分为“创设情景，提出问题”“开展交互式体验活动”“在交流与分享中引导反思”“微课引导，归纳升华”“实践应用，加深认识”五个环节，让学生经历具体到抽象认知，再到具体应用的过程。

下面，以“电脑能听懂你的话”一课为例讲述体验活动的设计与实施。

（一）创设情景，提出问题

人工智能体验教学需要根据学习目标、内容和学生的特点创设真实的或模拟的情景。可通过人工智能教学平台播放《我们的家》的家庭语音控制系统视频引入话题，展示人工智能在生活中的应用，向学生营造学习主题情景，引入学习主题，提出学习目标。同时，在课堂上向学生展示跟小度音箱对话，将视频中的情景带到课室，由远及近、由虚到实，让学生身临其境，让学生初步体验，并提出学习问题。

（二）开展交互式体验活动

交互是学习过程中不可或缺的环节，交互具有沟通信息、诊断学情、情感交流、促进反思等作用。为了提高学生在课堂中的体验性和主体性，要围绕人工智能教学目标设计相应的交互体验活动，让学生亲身体验与人工智能的交互，获取真实的经历，为下阶段的反思铺垫。在教学中，组织学生在人工智能教学平台上开展语音走迷宫体验活动，通过语音控制动画前进的方向，体验“电脑听懂你的话”。

（三）在交流与分享中引导反思

在体验式活动中，要注意引导学生主动质疑，或是教师通过设问引发学生思考，实现从具体体验的感知层面发展到反思观察的领悟层面。在活动中，可以采用体验分享、分组讨论、师生问答等形式促进学生反思。教师可以根据活动要求，设计多角度的观察或操作练习，促进学生感悟和反思。在“电脑能听懂你的话”教学中可以先让学生分享语音走迷宫的经历，对比“不顺利”的和“顺利”的走迷宫情况，让大家一起分析原因，为什么有时候电脑不能听懂我们的话？一步一步引导学生理解语音识别的过程。

（四）微课引导，归纳升华

根据库伯“学习圈”理论，体验学习过程要经历“抽象概括”环节，将具体的学习经历转化为自身的知识，达成知识内化。抽象概括要以反思为基础，引导学生将反思中的感悟总结归纳，将隐性思想变成显性知识表达。以微课为学习支架，将抽象的人工智能原理形象、具体、生动地解析出来。在教学中，经过上一环节的交流和探讨后，在教学平台下发微课“语音识别工作原理”给学生观看，促进学生更好地理解人工智能原理，并一起归纳语音识别流程。

（五）實践应用，加深认识

实践应用是检验学习的关键环节。学生经过前面几个环节的学习，基本了解相关人工智能原理，开展实践应用，将原理应用于实际案例，对案例中设计的硬件搭建和代码编写更深入了解，印证了前面原理的学习，加深理解。在“电脑能听懂你的话”一课中，可以让学生在教学平台的创意实验室实践探究做语音控制智能点灯，加强对语音识别的理解和运用。

体验活动五个环节环环相扣，从个别到一般再到个别，从具体到抽象再到具体，符合科学认知规律。能有效促进学生对人工智能通识理解，提高人工智能学习兴趣。

参考文献：

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