如何把人工智能讲给孩子

金慧莉

【摘 要】本文从人、工、智、能四个方面阐述如何上好人工智能课程，并指出在书籍选择、教学设计、教学语言和知识体系等方面需要避免的问题。

【关键词】以人为本；工程思维；人工智能；能力培养

【中图分类号】G434   【文献标识码】A

【论文编号】1671-7384（2023）09-054-02

从狩猎到农耕，从工业到互联网，再到人工智能，一个时代的更迭往往是以科学技术的进步为标志。随着各种重复性不需要思考的职业逐渐被人工智能取代，随着无人机、自动驾驶、金融、医疗等领域开始广泛应用人工智能，以及ChatGPT的横空出世，无论是否承认，当今的时代已经是人工智能的时代，而我们和孩子都生活在这个时代里。

2017年7月，国务院印发的《新一代人工智能发展规划》指出，要“实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程”“鼓励进行形式多样的人工智能科普创作”“鼓励科学家参与人工智能科普”。随后，在《普通高中课程方案和课程标准》中《人工智能初步》被列入高中信息技术选择性必修课程。2018年4月，教育部发布《教育信息化2.0行动计划》，进一步明确“构建人工智能多层次教育体系，在中小学阶段引入人工智能普及教育”。

在这样的背景下，“如何把人工智能讲给孩子”引发了很多中小学一线信息科技教师的思考和尝试。从2018年8月起，东城区小学信息科技教师团队率先启动了人工智能教学资源的开发与实践的研究。2019年8月，由北京建筑大学秦建军教授策划、东城区教师研修中心郭艳玫老师组织多位骨干教师参与编写的《小学人工智能基础（上、下册）》正式出版。同年，东城区规划课题“小学人工智能学习资源的开发与实践”正式立项。在四年多的尝试、研究、实践过程中，我们发现：在教学中，以“人、工、智、能”四个字为指导理念，以“体验、感悟、尝试”为教学方式，能够真正将中小学的人工智能教育落在实处。

落实人工智能教学的策略

1.人：教学设计以人为本，定位清晰准确

立德树人，是教育的根本任务，无论教什么，始終要把学生的实际获得放在最前面，时刻围绕“以学生为中心”的教学定位，时刻关注学生在每节课中的实际收获。如在“初识人工智能”一课中，教学目标中有一条是了解“人工智能”的概念。我们都知道，枯燥的概念无法引起学生的兴趣，尤其是在带领学生走进人工智能世界的第一课，如果上来就是枯燥的概念阐述，很容易影响学生后续学习的积极性。因此，我们可以采用以学生现有的认知水平为起点，带领他们在充分感受、体验人工智能产品的基础上，了解科技的发展以及人工智能带给生活的改变的方式，引导学生直观地认识什么是人工智能。

2.工：教学工具软硬结合，体现工程思维

在软硬件相结合的学习过程中，学生的工程项目意识可以得到充分提升。如在以综合实践活动为主要内容的“快到碗里来”一课中，我们引导学生实践体验分拣器分拣物品，学习控制舵机和组装分拣器的方法，在此基础上尝试根据所学知识及硬件套装，设计、组装、调试一个颜色分拣系统。后期，我们还可以引导学生结合实际生活对自己设计制作的现有系统进行改善。

3.智：教学过程充分动脑动手，凸显人工智能味道

手脑并用，可以使学生在学习核心概念时有操作实例作为支撑，在完成任务后对人工智能概念有深入思考。如在“知识表示与推理”单元“翻转表情包”一课中，为了能够让学生更好地认识二进制，学会用二进制表示数字，我们可以在教学过程中设计实施一个让孩子们手脑并用的“翻牌游戏”，让他们在游戏中感受可以用“正反”两种状态组成的序列表示一个数字。在引发了学生对了解二进制数的兴趣和渴望之后，我们通过特制的计数器，引导学生推理二进制的进位规则；在认识了二进制后，可以再次带领他们借助卡牌，掌握将十进制数转换成二进制数的方法。

4.能：教学理念学用一体，注重能力培养

在当前人工智能领域高速发展的浪潮中，只有学用一体才能真正地培养学生的诸多能力，为他们后续接触人工智能更多、更深领域的学习打下坚实的基础。如“数字挑战”一课中，有一个智能手环的例子。手环是常见的人工智能产品之一，能够起到测量记录显示步数、心跳等信息的作用。这个功能学生可能体验过，但是手环里面有什么他们未必清楚。在教学中，我们可以带领学生完成一个手环的拆解，手环可以是实物的，也可以是模拟的。拆解的过程就是他们对人工智能产品有更深入认识的过程。通过拆解，学生能够知道，手环上有两个核心部件与计步关系最大，一个是显示屏，用来显示步数，另一个是加速度传感器，用来检测人手臂的摆动。在了解了手环的组成之后，我们继续引导学生思考为什么手环可以实现计步的功能，它到底记录的是什么？通过分析，学生了解步数的记录与摆臂的次数相关。虽然我们摆臂的幅度和速度不一样，但它的次数是一定的，手环内的加速度传感器就是通过次数的记录完成步数的记录，这就是一个看似普通的人工智能产品背后的科技体现。在感悟原理后，我们继续利用软件和硬件带领学生制作一个简单的手环，并鼓励他们把自己制作的产品分享给其他人。由于已经体验、了解了手环的功能，又拆解和分析手环，并对其工作原理有了清晰地认识，当学生尝试制作的时候，头脑是清晰的，制作完成时获得的成就感也是非常深入的，他们可能会这样说：“我不仅会制作计步器，我还知道计步器是怎么做的，为什么要这么做”。

人工智能教学中需要避免的问题

了解落实人工智能教学的策略，那么在教学中还要注意哪些问题呢？

首先，市面上有多种人工智能相关用书，在教学中，我们要避免把它们当成产品说明书或者用户指南。一定要以学生为本，从学生的需要出发，选择相关书籍。

其次，在目标的设计上，我们要避免只重视技能训练，而忽视思维培养的情况。如在学习过数据单元后，我们带领孩子做连一连的活动，将图示和名称相对应，让孩子进一步巩固数据的收集、存储以及处理的过程。这个活动看似跟编程没什么关系，但其实是在通过回忆机器学习的过程培养学生的计算思维。

再次，要避免任务设计的过度“游戏化”、教学语言的过度“低龄化”。在教学方式上适当地采用游戏的方式是没有问题的，因为义务教育阶段的孩子小，游戏可以吸引他们积极参与课堂活动。而在人工智能教学的过程中，我们要充分考虑孩子“向上”衔接的问题。有一些看似很难的人工智能专有名词，如机器学习、专家系统等，对于已经生活在新技术时代的这些孩子来讲并不陌生，而且是孩子们在更高阶段的人工智能学习中会继续用到的，因此没有必要将这些他们可能已经熟悉的、能接受的知识去做“低龄化”的处理。如在软硬件结合的第一课中，我们设计了“初识人机接口”的活动。“人机接口”这个词好像听上去很专业，其实经过我们简单的讲解，孩子们能明白什么叫人机接口。因此，在任务的开展过程中，完全不用回避这个名词。又如，在采集温度和土壤湿度数据的任务中，教学语言上，不需要进行过多的模拟、修饰，在布置任务时，就明确地告诉孩子，我们下一个任务就是采集土壤的温度和采集土壤的湿度数据。这样的教学用语呈现对学生形成科学化的人工智能思想和认识能够起到辅助作用。

最后，要避免学生认知体系的碎片化。认识的碎片化，其实是不利于学生未来对于人工智能进行系统学习的。我们在设计实施人工智能相关内容的教学时，可以选择人工智能核心概念作为单元的标题，通过思维导图的形式为学生呈现本单元的学习过程，能够学到什么样的知识，参与什么样的操作。在几个单元的教学完成后，我们还可以将单元思维导图串联成学期、学年有关人工智能学习的一个大的思维导图，这样便于孩子们在人工智能的学习过程中形成体系化的认识。

结  语

人工智能作为一种影响社会各个方面的颠覆性技术，将对孩子们的生活和学习产生重大影响。在义务教育阶段开展人工智能教育其实就是为祖国的未来做好人才储备，同时，也是培养孩子们计算思维、激发孩子们科学探索精神的有力手段。相信全体一线信息科技教师发挥潜力、共同钻研，一定能够完成好把人工智能教给孩子的重要使命，做好孩子们人工智能启蒙阶段的引路人。

作者单位：北京市汇文第一小学

编   辑：冯艳艳