國內(nèi)中小學(xué)基于人工智能的創(chuàng)客教育實踐及其借鑒

張紅英

摘 要：中小學(xué)作為基礎(chǔ)性教育，除了必要文化知識的傳遞，還有學(xué)生思維、動手等綜合能力的培養(yǎng)，才能夠為學(xué)生今后的成長奠定堅實的基礎(chǔ)。當(dāng)前，人工智能成為世界發(fā)展的潮流，已經(jīng)成為人們生活中不可或缺的一部分，手機支付、智能機器人等智能電子產(chǎn)品，早已將大眾的生活和人工智能緊密的綁在一起。創(chuàng)客教育，是當(dāng)前興起的一種新的教學(xué)理念，側(cè)重于學(xué)生的創(chuàng)新能力、思維能力的發(fā)展，促進學(xué)生的全面發(fā)展。利用信息技術(shù)課程的優(yōu)勢，將人工智能和創(chuàng)客教育有效結(jié)合起來，有效緩解創(chuàng)客教育在中小學(xué)實施過程中的各項挑戰(zhàn)。真正將創(chuàng)客教育融入到中小學(xué)教學(xué)中。

關(guān)鍵詞：中小學(xué) 人工智能 創(chuàng)客教育

創(chuàng)新，是一個國家和民族進步的靈魂，創(chuàng)客教育作為培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要教學(xué)方式，將人工智能和創(chuàng)客教育有效結(jié)合，是開發(fā)中小學(xué)創(chuàng)客教育的重要方式。推動創(chuàng)客教育發(fā)展，開展一系列關(guān)于傳統(tǒng)課程的改革，充分利用信息技術(shù)的優(yōu)勢，讓學(xué)生的創(chuàng)新動手能力和跨界創(chuàng)造力得到發(fā)揮，這將對學(xué)生綜合能力的發(fā)展具有重要作用。另外，基于人工智能的創(chuàng)客教育，對中小學(xué)課程改革也是一種進步，對國家創(chuàng)新型人才儲備都將產(chǎn)生重大影響。當(dāng)前的創(chuàng)客教育主要集中的大學(xué)階段，中小學(xué)在開展創(chuàng)客教育存在師資力量、物質(zhì)儲備等方面的挑戰(zhàn)，利用中小學(xué)課程中的信息技術(shù)課程，開展有針對性的創(chuàng)客教育，讓創(chuàng)客教育找到落腳點，為提升中小學(xué)生的成長助力，充分發(fā)揮信息化面向未來培養(yǎng)高素質(zhì)人才的支撐引領(lǐng)作用。

1 中小學(xué)人工智能創(chuàng)客教育的意義與作用

1.1 培養(yǎng)學(xué)生的計算思維

人工智能和中小學(xué)信息技術(shù)課程有著不可分割的聯(lián)系，很多想法的實現(xiàn)都是建立在計算機科學(xué)基礎(chǔ)上的。計算思維，是人工智能發(fā)展的重要組成部分。學(xué)生借助生活場景開展創(chuàng)新活動的過程中，便是在潛移默化中提升自身的計算思維。中小學(xué)正是處于計算思維發(fā)展的關(guān)鍵時期，充分利用這一關(guān)鍵期，為學(xué)生的計算思維的培養(yǎng)創(chuàng)設(shè)良好的環(huán)境，為學(xué)生的成長奠定基礎(chǔ)。

1.2 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維

基于人工智能的創(chuàng)客教育，不僅有“人工智能”，還有“創(chuàng)客教育”，學(xué)生探究人工智能產(chǎn)品工作原理，學(xué)習(xí)和模仿人工智能產(chǎn)品的功能實現(xiàn)，創(chuàng)意改造或制造，層層遞進、層層深入。在實踐的過程中無論是現(xiàn)有人工智能產(chǎn)品的改造，還是新產(chǎn)品的研發(fā)，讓自身的想法得以實現(xiàn)，這是學(xué)生創(chuàng)造力的具體體現(xiàn)。因此，在此過程中，能夠更好的培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

1.3 有利于完善初中創(chuàng)客教育體系

創(chuàng)客教育，是較為流行的一種教學(xué)理念，但隨著人工智能時代的到來，必須探索與時代需求相配套的新型教學(xué)模式?；谌斯ぶ悄艿膭?chuàng)客教育是人工智能與創(chuàng)客教育融合，是對創(chuàng)客教育體系的一種補充和完善。另外，在學(xué)生的成長過程中，學(xué)生各項能力的提升和培養(yǎng)，學(xué)校教育發(fā)揮著不可替代的作用，這便要求基礎(chǔ)教育應(yīng)該不斷完善教育體系，為培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)奠定基礎(chǔ)。總之，基于人工智能的創(chuàng)客教育，能夠完善初中的創(chuàng)客教育體系，而最終教學(xué)效果如何，便是受到教師專業(yè)素養(yǎng)、教學(xué)設(shè)備等多方面的影響。在創(chuàng)客教育體系不斷完善的情況下，創(chuàng)客教育將在學(xué)生成長過程中發(fā)揮重要作用。

1.4 有利于推動教學(xué)體制的改革

在素質(zhì)教育的推動下，我們將教育的重點從提升學(xué)生分數(shù)轉(zhuǎn)向?qū)W生的綜合能力的提升，倡導(dǎo)學(xué)生的德智體美勞的全面發(fā)展，這是社會發(fā)展對學(xué)校教育提出的需求。隨著社會的發(fā)展，我們對人才需求不再局限于綜合能力，而是在其基礎(chǔ)上的創(chuàng)造力的培養(yǎng)?；谌斯ぶ悄艿膭?chuàng)客教育，讓中小學(xué)的教學(xué)內(nèi)容和當(dāng)前時代發(fā)展需求緊密結(jié)合起來，讓學(xué)生主動參與到世界變化之中，而不是被動接受世界的變化。主動適應(yīng)社會的變化，讓教學(xué)體制的改革和發(fā)展將更加適合社會發(fā)展的需求，真正為培養(yǎng)所需要的人才。教學(xué)體制的改革和發(fā)展，是不斷適應(yīng)現(xiàn)實的過程，是順應(yīng)時代發(fā)展變化的。

2 國內(nèi)中小學(xué)人工智能創(chuàng)客教育實踐

經(jīng)濟發(fā)達的溫州、廣州等地積極地開展了中小學(xué)人工智能創(chuàng)客教育活動，也總結(jié)了經(jīng)驗。對全國各地推廣人工智能創(chuàng)客教育具有一定的借鑒價值。

（1）溫州是我國中小學(xué)創(chuàng)客教育的發(fā)源地之一，其中小學(xué)創(chuàng)客教育起步于2008年，發(fā)展迅速，成就豐碩。目前，已共有300多所學(xué)校開展了創(chuàng)客教育，建立了61個創(chuàng)客教育基地校，創(chuàng)客教育開展學(xué)校已覆蓋全市所有縣（市、區(qū)），進入了創(chuàng)客教育的普及化發(fā)展新階段。溫州中小學(xué)創(chuàng)客教育發(fā)展的經(jīng)驗在于將創(chuàng)客教育納入溫州城市改革創(chuàng)新發(fā)展的整體規(guī)劃;為溫州創(chuàng)客教育的發(fā)展提供政策支持;將創(chuàng)客精神納入校園文化建設(shè);積極開展多種形式的創(chuàng)客教師教育;創(chuàng)建各具特色的創(chuàng)客教育模式;積極開展學(xué)校與社會、學(xué)校與學(xué)校間的多種合作。

（2）江蘇省南京市于2015年啟動創(chuàng)客教育后實施了讓每一間教室成為創(chuàng)客空間，校園里的每一個學(xué)習(xí)場所都是創(chuàng)客空間的創(chuàng)客空間建設(shè)方案。以人人皆創(chuàng)客的理念作支撐，創(chuàng)客大賽的形式打造教師創(chuàng)客和學(xué)生創(chuàng)客。

（3）在人工智能的時代浪潮下，佛山市禪城區(qū)組織學(xué)校進行協(xié)同創(chuàng)新，率先設(shè)計與開發(fā)了區(qū)域創(chuàng)客課程，建設(shè)了各類具有特色的創(chuàng)客空間，大力開展創(chuàng)客普及教育，搭建交流展示平臺，營造了濃厚的創(chuàng)客及機器人教育氛圍，從政策支撐、環(huán)境建設(shè)、活動展示、課程普及、成效體現(xiàn)等方面形成了具有完整生態(tài)體系的“禪城模式”，對全國各地推廣創(chuàng)客教育具有一定的借鑒價值。

3 中小學(xué)人工智能創(chuàng)客教育存在的問題

3.1 忽視學(xué)生的主體地位

在中小學(xué)開展人工智能教學(xué)，歸根結(jié)底是利用學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力去開發(fā)一些具有價值的物體。這一份價值并不是體現(xiàn)在創(chuàng)造的經(jīng)濟價值，而是在推動學(xué)生的創(chuàng)造能力發(fā)展、提升學(xué)生綜合能力等方面的作用。因此，人工智能課程的開展也應(yīng)該是從學(xué)生的視角去切入，充分調(diào)動他們的主動性和積極性，否則便失去了原本的價值。當(dāng)前，中小學(xué)人工智能教學(xué)中，忽視學(xué)生的主體地位，所開展的人工智能課程僅僅停留在表面，未能引導(dǎo)學(xué)生真正開展人工智能課程，而提升學(xué)生的高階認知能力、創(chuàng)新能力、聯(lián)結(jié)能力、意義建構(gòu)能力和元認知能力，也便成了空談。任何課程的開展，都應(yīng)該是建立在學(xué)生需求基礎(chǔ)上的，才能為學(xué)生的成長服務(wù)。

3.2 實踐應(yīng)用能力弱

人工智能，是提升生活質(zhì)量的有效方式，在人工智能的幫助下，我們的生活更加便捷和高效。在中小學(xué)開展人工智能的創(chuàng)客教育，也應(yīng)該利用相關(guān)設(shè)備，將學(xué)生的各種想法實現(xiàn)，讓學(xué)生在實踐的過程中探索人工智能的相關(guān)理念和技術(shù)，真正了解人工智能對我們生活的意義。但是，在當(dāng)前中小學(xué)開展人工智能教育中，學(xué)生實踐應(yīng)用能力比較弱，沒辦法將理論和實踐有效的連接起來，這反映出教學(xué)方式以及教學(xué)設(shè)備方面的方面的問題。實踐應(yīng)用能力，是學(xué)生將自身想法通過相關(guān)技術(shù)設(shè)備實現(xiàn)的基礎(chǔ)所在，也是創(chuàng)客教育中的核心能力之一。

3.3 缺乏實踐平臺

人工智能最終是運用到生活中，為生活帶來不小改變的。在當(dāng)前人工智能創(chuàng)客教育中，受到教學(xué)資源等方面的制約，學(xué)生缺乏相應(yīng)的實踐平臺，這便造成學(xué)生的各項想法僅僅停留在表面，未能通過相關(guān)渠道得以實現(xiàn)。其實，實踐平臺的創(chuàng)設(shè)，是學(xué)生開展學(xué)習(xí)交流的平臺，也是學(xué)生完善自我想法的過程，是學(xué)生想法過渡到現(xiàn)實的重要步驟。但是，實踐平臺的缺失，很多時候，學(xué)生沒有辦法驗證自己想法的錯誤，也無法找到相應(yīng)的解決方法，讓人工智能創(chuàng)新設(shè)備就此止步。

3.4 師資力量缺乏

人工智能，是一項專業(yè)性很強的學(xué)科，所體現(xiàn)的專業(yè)性和綜合性，是很多教師專業(yè)素質(zhì)儲備所缺失的。中小學(xué)的創(chuàng)客教育本身就是整個教育體系中的薄弱環(huán)節(jié)，能夠開展的人工智能的信息技術(shù)教師本身就不多。師資力量的缺失，一方面影響了課程開展的質(zhì)量，甚至?xí)绊懙秸n程的啟動;另一方面，教師也會影響學(xué)生計算思維的提升。師資力量的缺失，會對中小學(xué)創(chuàng)客教育的開展產(chǎn)生一定的影響。因此，在中小學(xué)開展創(chuàng)客教育過程中，應(yīng)該培養(yǎng)專業(yè)教師，為課程的開展奠定人才基礎(chǔ)。另外，人工智能教學(xué)和傳統(tǒng)學(xué)科是不一樣的，更加關(guān)注學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，缺乏專業(yè)性的教師便會影響到課程的開展方式，最終影響到學(xué)生相關(guān)能力的提升。

4 人工智能創(chuàng)客教育在中小學(xué)教育中的應(yīng)用策略

4.1 利用信息技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維

中小學(xué)基于人工智能開展的創(chuàng)客教育，不是單純意義上的創(chuàng)客教育和人工智能，而是建立在此基礎(chǔ)上的計算思維的培養(yǎng)，用創(chuàng)新型思維去探索未來世界，開展美好生活的人才培養(yǎng)。因此，利用人工智能開展創(chuàng)客教育中，應(yīng)該充分利用信息技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。首先，搭建信息技術(shù)和人工智能之間的關(guān)系，讓學(xué)生了解當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)時代的特征，讓他們創(chuàng)物、控物、以物役物，為未來美好生活創(chuàng)設(shè)新的可能。在此過程中，也是自我和社會統(tǒng)一的過程，是實現(xiàn)人與自然和諧共存的過程。其次，便是利用信息技術(shù)課程中的編程、人工智能產(chǎn)品的設(shè)計和研發(fā)。通過信息技術(shù)課程的孵化，讓學(xué)生在探究、實驗過程中培養(yǎng)計算思維、設(shè)計思維、交互思維、創(chuàng)造思維。計算思維的培養(yǎng)，是貫穿于每一堂課程研究中，讓學(xué)生真正利用創(chuàng)造力去創(chuàng)造屬于自己的人工智能產(chǎn)品。

4.2 創(chuàng)設(shè)人工智能場景平臺，提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性

中小學(xué)生生活環(huán)境比較單一，他們對人工智能的了解比較單一，更多傾向于高科技，而忽視了生活場景中的人工智能。因此，基于人工智能開展的創(chuàng)客教育，應(yīng)該創(chuàng)設(shè)人工智能場景平臺，提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生真正融入其中。首先，創(chuàng)設(shè)人工智能場景平臺，為學(xué)生各種想法提供平臺，也是搭建創(chuàng)客教育和現(xiàn)實之間的聯(lián)系，讓創(chuàng)客教育真正落地執(zhí)行。比方說，通過比賽、信息技術(shù)課程等等平臺，讓學(xué)生能夠系統(tǒng)學(xué)習(xí)人工智能的相關(guān)理論，并在專業(yè)教師的指引下，開展人工智能產(chǎn)品的研究和開發(fā)。其次，人工智能的學(xué)習(xí)，是將學(xué)生的思維能力培養(yǎng)落實到課程中，提升學(xué)生積極性的。在學(xué)習(xí)過程中，讓學(xué)生的各種創(chuàng)新性的想法在自己的努力下得以實現(xiàn)。

4.3 從生活出發(fā)，創(chuàng)設(shè)應(yīng)用智能教育的實踐平臺

其實，生活中的人工智能應(yīng)用場景是相當(dāng)多的，而在課程中的人工智能是開發(fā)學(xué)生思維、提升學(xué)生的興趣，應(yīng)該選擇和學(xué)生生活場景息息相關(guān)的內(nèi)容，例如人臉識別、垃圾分類、智能家居等等，通過生活中的場景，創(chuàng)設(shè)應(yīng)用智能教育的實踐平臺。首先，選擇合適的場景切入，讓學(xué)生能夠在此基礎(chǔ)上發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力。一方面要尊重學(xué)生的興趣，另一方面也要關(guān)注學(xué)生的知識儲備，是中小學(xué)階段的學(xué)生能夠達到的。其次，教師要發(fā)揮自身的引導(dǎo)作用，合理利用相關(guān)課程資源平臺，幫助學(xué)生搭建人工智能場景，讓學(xué)生在此基礎(chǔ)上開展探究。其實，創(chuàng)設(shè)應(yīng)用智能教育的實踐平臺，是幫助學(xué)生將理論和想法付諸實踐的過程中，是從抽象到具體的過程。我們應(yīng)該密切關(guān)注學(xué)生的想法和需求，創(chuàng)設(shè)符合學(xué)生實際需求的實踐平臺。

4.4 構(gòu)建專業(yè)化的師資隊伍，打造基于人工智能創(chuàng)客導(dǎo)師云

團隊

在利用人工智能在中小學(xué)開展創(chuàng)客教育，其中極為重要的一個環(huán)節(jié)，便是專業(yè)化的教師隊伍，打造基于人工智能創(chuàng)客導(dǎo)師云團隊，才能為開展高質(zhì)量的人工智能課程奠定堅實的基礎(chǔ)。首先，充分利用政府和企業(yè)力量，為在校教師提供專業(yè)指導(dǎo)和技術(shù)培訓(xùn)，讓教師能夠了解人工智能的相關(guān)知識，為創(chuàng)設(shè)適合中小學(xué)生身心特點的課程奠定理論基礎(chǔ)。另外，引導(dǎo)一些高新技術(shù)企業(yè)融入到中小學(xué)的人工智能教學(xué)中，利用自身的專業(yè)知識，為廣大師生講解人工智能，為教師和學(xué)生叩開科技之門。其次，學(xué)校自身應(yīng)該加大對教師的培訓(xùn)，鼓勵出信息技術(shù)教師外的其他教師參與其中，形成多層次、多角度的創(chuàng)客教育團隊。通過經(jīng)費投入、物質(zhì)儲備等方面，為學(xué)校的師資隊伍提供支撐。搭建專業(yè)化師資隊伍，這是一個長期的過程，在起步階段要充分利用云教育，打造云教育的師資團隊，讓有限的創(chuàng)客教育的星火燎遍中小學(xué)校園。

4.5 與信息技術(shù)課程融合，打造生態(tài)教育鏈

中小學(xué)生具有強烈的好奇心和求知欲，充分利用這一特點，讓他們將自己的想象力通過相應(yīng)的設(shè)備、平臺實現(xiàn)。人工智能和信息技術(shù)課程具有相通性，也是實現(xiàn)人工智能教育的重要平臺。首先，在信息技術(shù)課程，將生活場景中的人臉識別、智能支付等等引入課程中，通過學(xué)生體驗、探究，了解人工智能在生活各種場景中的使用，為學(xué)生的“做中學(xué)、 玩中學(xué)、 學(xué)中思”奠定基礎(chǔ)。其次，充分利用學(xué)校資源，開展校本課程研究，指導(dǎo)學(xué)生完成各種計算機編程、人工智能創(chuàng)新，在實踐中不斷提升。在項目學(xué)習(xí)中，引導(dǎo)學(xué)生對事物的深層次思維，探究事物發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律，讓學(xué)生的創(chuàng)造力和生活實際真正聯(lián)系起來。最后，便是課外活動的延伸。打造生態(tài)教育鏈，不應(yīng)該將眼光局限于信息技術(shù)課堂，而應(yīng)該轉(zhuǎn)向?qū)W生生活的方方面面，通過活動社團、游戲、比賽等形式，讓學(xué)生想工程師一樣去探究、發(fā)現(xiàn)。

4.6 充分利用社會資源，選擇合適的創(chuàng)客教育設(shè)備

中小學(xué)應(yīng)該充分利用社會資源，選擇合適的創(chuàng)客教育設(shè)備。首先，是教材的編寫。教材，是教育中的重要組成部分，是指導(dǎo)教師教學(xué)的重要內(nèi)容。在教材編訂過程中，一方面要尊重中小學(xué)身心發(fā)展特點，選擇和學(xué)生生活息息相關(guān)的場景，最大程度激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;一方面，也要充分體現(xiàn)人工智能的特點，讓學(xué)生在嘗試、體驗、模仿、改造等過程中體會創(chuàng)客教育的核心內(nèi)容。整個教材的編訂，要兼具專業(yè)性和趣味性的特點，在揭秘技術(shù)原理的同時，注重知識的循序漸進和實踐創(chuàng)新。其次，是教學(xué)設(shè)備的準備。當(dāng)前人工智能已經(jīng)成為當(dāng)前時代的潮流，所涉及到的設(shè)備也是多種多樣的。在有效的教育經(jīng)費投入的情況下，教師應(yīng)該選擇合適的教育設(shè)備，選擇和人工智能技術(shù)緊密結(jié)合的設(shè)備、平臺、硬件等等，為學(xué)生動手搭建、編程等提供平臺，實現(xiàn)學(xué)生個性化的自主創(chuàng)新。創(chuàng)客教育設(shè)備，本身就是為開展創(chuàng)客教育的平臺，是為學(xué)生的創(chuàng)新能力所服務(wù)的。因此，采購的設(shè)備需要具備人工智能、多樣性等特點。

5 結(jié)語

時代在發(fā)展，對教育的需求也是呈現(xiàn)出多樣化、個性化的特點。人工智能是當(dāng)前社會發(fā)展、進步的潮流，將人工智能有效融合到當(dāng)前的教學(xué)內(nèi)容中，是教學(xué)改革的必然要求，也是教育事業(yè)未來發(fā)展的方向。創(chuàng)客教育，是當(dāng)前比較流行的一種教學(xué)方式，但是針對中小學(xué)開展的創(chuàng)客教育內(nèi)容、形式比較少?；谌斯ぶ悄荛_展的創(chuàng)客教育，能夠有效滿足中小學(xué)生的身心發(fā)展需求，有效解決中小學(xué)針對學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足的問題?？傊?，國內(nèi)中小學(xué)基于人工智能的創(chuàng)客教育實踐，是時代發(fā)展的潮流，也是教學(xué)改革的方向。當(dāng)然了，在充分利用創(chuàng)客教育在推動學(xué)生發(fā)展方面的作用，仍舊是需要相關(guān)人員不斷探索，解決當(dāng)前發(fā)展中的資源、環(huán)境、形式等方面的問題，不斷優(yōu)化發(fā)展策略，從而推動教育事業(yè)的快速發(fā)展，為我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)提供大批優(yōu)質(zhì)人才。

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