小学人工智能创新实验教学初探

小学人工智能创新实验教学初探

赵志艳

哈尔滨市虹桥第一小学校

摘要：创新靠人才，掌握人才方可在激烈的国内外竞争中赢得主动，人才靠教育，基础教育承担着培养未来创新人才的重任。培养学生的创新思维成为创新中最为迫切的问题，我认为创新思维是解决复杂问题的关键。如今我们已全面进入智慧教育时代，我们到底能给孩子些什么？信息技术学科正是在这样的背景下凸显了他学科本质，我们正以培养人才创新为目标，不断提高学生思维创新的实验教学。

关键词：人工智能实验教学；创新思维；人才

作为信息技术教师在AI时代我们应该给孩子更多的创新计算思维，这里说的计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计。我们已经进入人工智能时代，孩子们都要具有编程能力，信息技术学科以编程教学为载体，秉承“人人都能学编程”的信息教学理念，在我校全员开展编程课程，利用图形化编程工具Scratch，作为基础课程开展实验教学，在一系列的编程课程中，就高段学生用编程解决复杂数学问题的实验教学为例与大家分享。 实验名称：“爱因斯坦阶梯问题”实验教学

实验目标：利用编程解决数学领域复杂问题，培养学生计算思维，体会学科的深度融合与创新。 实验准备：互联网环境、SCRATCH编程软件、计算机。

实验过程：让学生切身体验有趣的数学游戏，整体感知后，通过任务驱动的方式提出问题，引导学生把一个数字游戏大问题分解成两个小问题，学生通过动脑决策，分析出数数和算数，再动手实践尝试搭建模块解决问题，学生用多种搭建模块的实验实现解决问题的途径，利用计算思维求解爱因斯坦的阶梯问题，学生把数学中抽象的概念，转化为看得见的具体的图像，建立问题模型、分解问题、逐个化解，通过搭建模块对比实验，探索发现求解问题的规律，最后提炼算法、问题最优化解决。

教学建议与拓展：在这种实验过程中，我们并不是让孩子成为程序员，而是要学会编程思维，不管面对多么复杂的问题，都能分解成一个个小问题，找到问题的关键和问题之间存在的联系，从而想办法将问题逐一解决。生活中事事可编程，处处能计算，这种创新计算思维将成为孩子一生的能力 ，渗透到他们人生的各个方面。

STEAM教育的核心是以人为本，解决问题，它使得学生的知识及应用不再是碎片割裂式的，而是把学到的各学科知识有目的、有方法、有系统的组合，让学生综合解决实际问题。以李文玲校长为核心的教育教学团队，在学校跨学科领域中，引导学生一段时间内持续探究，尝试创造性的解决问题，正开展着机器人的实验教学，并取得了一定项目成果，其中“模拟人工智能垃圾分类系统”分别在哈尔滨市委王兆力书记到我校视察时，及全市教育系统垃圾分类现场会上进行了展示，受到领导和参会代表的好评，哈尔滨日报进行了专题报道，并在黑龙江省基础教育信息化现场会上做了模拟展示，这是我们一直在做而且要努力做好的事情。下面我就以此为例和大家简单分享机器人的实验教学。

我们将人工智能与垃圾分类课程有机融合。学生根据现实生活中的垃圾分类方法，自主创意了该系统。根据他们的创意，学生自主实践设计了“模拟智能垃圾分类系统”的实验项目。学生以动手为主，老师指导为辅，根据任务需求学生动手搭建出各种形式的机器人。搭建即是孩子们反复实验的过程，机器人的形状直接决定了他的功能，如组装运输车吊车机械臂巡逻机器人。这个环节摆脱了传统实验的束缚，创新能力得到了很大的提高。根据机器人的形状，再按照垃圾分类的规则编写相应的程序。分拣机器人在程序设计时学生实验验证设置它颜色传感器的灰度值最终实现将相应垃圾投入到对应颜色的垃圾桶中。吊车自动将相应垃圾吊到垃圾场的指定位置，通过齿轮儿的配比实验，不断调整它的转速，使机械臂能够准确的将代表不同类别的垃圾块儿进行分类运送。学生自主实践调试运行，使机器人和运输车自动实现垃圾运输和分类任务，最后方案的实施以团队的形式进行实验，大家分工明确，团队协作调试程序有效配合，最终达到机器人精准模拟出垃圾分类，从分到运的全过程。孩子们正是在虚拟系统中通过反复实验，对比验证，探索出解决问题规律的创新过程。

机器人实验教学是一个需要长期积累不断深化的过程，让学生尽可能参与实验的各个环节去解决各种复杂问题，增加学生的主观能动性，包括实验问题的提出实验机器人的确定实验程序的设计以及分析总结，只有在实验过程，学生的创新思维才能得到锻炼和提升。以上是我从编程和机器人教学两方面对人工智能的实验教学一点想法。