勞動(dòng)教育背景下的小學(xué)人工智能課程研究

【摘 要】在小學(xué)人工智能課程實(shí)施中融入勞動(dòng)教育理念，構(gòu)建與現(xiàn)實(shí)生活相聯(lián)系的項(xiàng)目化情境，給學(xué)生鮮活的探索體驗(yàn)。融入勞動(dòng)教育理念的小學(xué)人工智能課程實(shí)施路徑包括建構(gòu)“人工智能+勞動(dòng)”課程體系、開(kāi)發(fā)“人工智能+勞動(dòng)”教學(xué)資源、創(chuàng)新“人工智能+勞動(dòng)”教學(xué)方式等。

【關(guān)鍵詞】勞動(dòng)教育；人工智能；課程教學(xué)

【中圖分類(lèi)號(hào)】G434 ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ?【文章編號(hào)】1005-6009（2023）13-0069-04

【作者簡(jiǎn)介】沈崢嶸，江蘇省蘇州市吳江區(qū)青云小學(xué)（江蘇蘇州，215235）副校長(zhǎng)，高級(jí)教師。

隨著《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》的頒布，六條邏輯主線之一的人工智能教學(xué)成為一線教師關(guān)注的焦點(diǎn)。如何創(chuàng)新性地實(shí)施小學(xué)人工智能課程，構(gòu)建與現(xiàn)實(shí)生活接近的項(xiàng)目化情境，給學(xué)生鮮活的探索體驗(yàn)，是當(dāng)前一線信息科技教師所面臨的難題。實(shí)施小學(xué)人工智能課程最好的抓手就是讓學(xué)生學(xué)會(huì)“做事”。新時(shí)代的勞動(dòng)教育具有“手腦并用”“綜合育人”等理念，正好為“做事”提供了合適的契機(jī)和土壤。勞動(dòng)教育課程建設(shè)需要堅(jiān)持與學(xué)科滲透相結(jié)合，打破學(xué)科之間、課堂內(nèi)外、校園內(nèi)外的邊界，創(chuàng)新課程形態(tài)，完善勞動(dòng)教育課程體系，充分實(shí)現(xiàn)課程育人的功能。基于此，筆者嘗試融入勞動(dòng)教育理念來(lái)實(shí)施小學(xué)人工智能課程，將勞動(dòng)教育理念融入小學(xué)人工智能課程中，構(gòu)建“人工智能+勞動(dòng)”課程體系，力求通過(guò)人工智能課程培育學(xué)生的綜合素養(yǎng)，使學(xué)生形成良好的價(jià)值取向，實(shí)現(xiàn)智育和勞動(dòng)教育的育人價(jià)值與育人功能。

一、小學(xué)人工智能課程融入勞動(dòng)教育理念的現(xiàn)實(shí)意義

1.目標(biāo)追求一致

人工智能的應(yīng)用與發(fā)展，其目標(biāo)是模擬人類(lèi)的思維過(guò)程，延伸和擴(kuò)展人的智能和行為。從最初的解決單一問(wèn)題到目前解決各類(lèi)復(fù)雜問(wèn)題，人工智能已達(dá)到了一定的高度。勞動(dòng)教育的直接目標(biāo)是讓教育者掌握一定的勞動(dòng)知識(shí)，具備一定的勞動(dòng)技能。新時(shí)代的勞動(dòng)構(gòu)成的元素復(fù)雜多樣，現(xiàn)代化、信息化、智能化的勞動(dòng)內(nèi)容不斷增加，勞動(dòng)教育更是“手腦并用”的教育。開(kāi)展勞動(dòng)實(shí)踐活動(dòng)，在實(shí)踐中可不斷深化自身對(duì)智力和能力的認(rèn)識(shí)。由此可見(jiàn)，在目標(biāo)追求上，人工智能教育和勞動(dòng)教育具有一致性，都是為了開(kāi)發(fā)、延伸人的智能，使人具有更好的思考和行動(dòng)能力。

2.技術(shù)訴求契合

人工智能在一定的應(yīng)用場(chǎng)景中，根據(jù)用戶需求和特點(diǎn)，基于大數(shù)據(jù)、算法、算力、機(jī)器學(xué)習(xí)、自動(dòng)化程序設(shè)計(jì)等，不斷地優(yōu)化、升級(jí)迭代和自我提升，以適應(yīng)“應(yīng)用場(chǎng)景”的變化和需求。新時(shí)代的勞動(dòng)教育，也是以推動(dòng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展為訴求展開(kāi)的。新時(shí)代的勞動(dòng)教育要求學(xué)生掌握當(dāng)前社會(huì)發(fā)展需要的科學(xué)技術(shù)知識(shí)、科學(xué)技術(shù)能力的同時(shí)，進(jìn)行創(chuàng)新活動(dòng)，推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。勞動(dòng)教育既能在科學(xué)技術(shù)的賦能下開(kāi)展，又能推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。因此，人工智能賦能勞動(dòng)教育，使勞動(dòng)教育的質(zhì)量提升到一個(gè)新的層級(jí)，勞動(dòng)教育又反哺人工智能，以高素質(zhì)的勞動(dòng)者推動(dòng)人工智能向更深層次發(fā)展。

3.價(jià)值生成同向

人工智能的自動(dòng)化釋放了更多勞動(dòng)力去執(zhí)行更智能的任務(wù)，同時(shí)也降低了工作環(huán)境帶來(lái)的高風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)大數(shù)據(jù)、算法、算力，可以把很多人的智慧融合起來(lái)，生成一種新型的智慧成果。勞動(dòng)教育同樣也遵循直接創(chuàng)造價(jià)值和生成價(jià)值的內(nèi)在邏輯。一方面，勞動(dòng)教育提升了教育者的勞動(dòng)素質(zhì)，使勞動(dòng)者在勞動(dòng)過(guò)程中提高生產(chǎn)效率，直接創(chuàng)造價(jià)值；另一方面，勞動(dòng)教育提高整個(gè)社會(huì)的勞動(dòng)生產(chǎn)力，使社會(huì)發(fā)展具有內(nèi)生動(dòng)力，推動(dòng)社會(huì)整體進(jìn)步。因此，將人工智能應(yīng)用于勞動(dòng)教育，能夠產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，共同推動(dòng)社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步。

二、融入新時(shí)代勞動(dòng)教育理念的人工智能課程實(shí)施路徑

1.學(xué)科融合：建構(gòu)“人工智能+勞動(dòng)”課程體系

學(xué)科融合已成為培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”的重要途徑?！读x務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出，教師應(yīng)當(dāng)依據(jù)核心素養(yǎng)，挖掘?qū)W科育人價(jià)值，融入跨學(xué)科主題的教學(xué)，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科教師和學(xué)生共同設(shè)計(jì)與創(chuàng)造。因此，在原有的人工智能課程學(xué)習(xí)領(lǐng)域的基礎(chǔ)上，進(jìn)行延伸拓展，將多學(xué)科知識(shí)納入小學(xué)“人工智能+勞動(dòng)”拓展課程中，全方位對(duì)學(xué)生在人工智能課程學(xué)習(xí)過(guò)程中進(jìn)行勞動(dòng)教育滲透，完善“人工智能+勞動(dòng)”拓展課程，努力構(gòu)建德智體美勞全面培養(yǎng)的教育體系，形成更高水平的人才培養(yǎng)機(jī)制。如圖1所示，在人工智能課程體系的建構(gòu)中，“人工智能+勞動(dòng)”拓展課程與原有的人工智能基礎(chǔ)學(xué)習(xí)課程相比，操作和技能已經(jīng)不是重點(diǎn)的培養(yǎng)方向，而是將貼近學(xué)生生活的技術(shù)、基于學(xué)生興趣的勞動(dòng)項(xiàng)目作為主線，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)用人工智能技術(shù)賦能勞動(dòng)項(xiàng)目的相關(guān)知識(shí)，幫助學(xué)生經(jīng)歷包括方案構(gòu)思、驗(yàn)證實(shí)現(xiàn)和反思評(píng)價(jià)操作在內(nèi)的一系列真實(shí)思維建構(gòu)的勞動(dòng)創(chuàng)造過(guò)程。在小學(xué)階段，從人工智能運(yùn)用的場(chǎng)景體驗(yàn)入手，學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)的基本原理，掌握基本的計(jì)算和編程技能，嘗試運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析、智能控制等。勞動(dòng)教育的數(shù)字化轉(zhuǎn)向，意味著綜合性能力的培養(yǎng)和創(chuàng)造性能力的發(fā)揮，意味著從“技能型”向“復(fù)合型”人才的轉(zhuǎn)變。

2.因地制宜：開(kāi)發(fā)“人工智能+勞動(dòng)”教學(xué)資源

勞動(dòng)源于生活，人工智能技術(shù)服務(wù)于生活。我們的教學(xué)應(yīng)跳出原有藩籬，回歸生活的本真。只要教育者有心，從日常的生活與勞動(dòng)中都能挖掘到人工智能教育的“素材”。只要找準(zhǔn)定位，就地取材，校園的一花一草一木，家鄉(xiāng)的土壤空氣水源，人們的衣食住行等，都可以成為“人工智能+勞動(dòng)”實(shí)踐的對(duì)象?！靶@中新栽種的大樹(shù)旁為什么要插入白色的管子”“農(nóng)村老年人如何正確服藥”“農(nóng)村居民騎電動(dòng)車(chē)不戴頭盔”等生活問(wèn)題，都可以成為師生開(kāi)發(fā)和利用的資源?？梢哉f(shuō)，人工智能課程與勞動(dòng)課程相互滲透、有機(jī)融合，既可以讓勞動(dòng)教育“活”起來(lái)，又能充分發(fā)揮人的能動(dòng)性，讓人工智能場(chǎng)景成為教育者和學(xué)生發(fā)掘自身勞動(dòng)潛能的擴(kuò)大器。伴隨著數(shù)字化勞動(dòng)等新形態(tài)的涌現(xiàn)，勞動(dòng)教育更應(yīng)該關(guān)注新的勞動(dòng)形式和能力要求，增加新的勞動(dòng)教育內(nèi)容，提升“智能原住民”的智能素養(yǎng)。

3.跨越時(shí)空：創(chuàng)新“人工智能+勞動(dòng)”教學(xué)方式

將人工智能運(yùn)用于勞動(dòng)教育，把勞動(dòng)場(chǎng)景虛擬化，使實(shí)踐與知識(shí)無(wú)縫銜接，可以改變過(guò)去的勞動(dòng)實(shí)踐模式，給勞動(dòng)教育以新的實(shí)踐思路。如在勞動(dòng)課程中有種植、養(yǎng)殖等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面的要求，這些實(shí)踐過(guò)程往往有時(shí)間、空間等限制，然而人工智能和虛擬現(xiàn)實(shí)的出現(xiàn)，可以大大縮短教學(xué)的周期，真正把時(shí)間留給學(xué)生。學(xué)生通過(guò)虛擬交互設(shè)備和人工智能算法，可對(duì)動(dòng)植物進(jìn)行定期或不定期澆水或喂食等行為?！疤摂M動(dòng)植物”能夠模仿真實(shí)動(dòng)植物做出各種反應(yīng)，突破時(shí)間、空間的局限性，增強(qiáng)學(xué)生興趣，加強(qiáng)學(xué)生的主體感受。同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)又具有共享性和開(kāi)放性，在教育資源匱乏的農(nóng)村地區(qū)也能夠接觸到優(yōu)質(zhì)的教育資源。虛擬勞動(dòng)場(chǎng)景的設(shè)置，彌補(bǔ)了過(guò)去勞動(dòng)教育缺乏實(shí)踐場(chǎng)景的短板，為勞動(dòng)教育的知識(shí)與技能融合、勞動(dòng)者創(chuàng)新素質(zhì)培養(yǎng)提供了更為廣闊的實(shí)踐空間。

由此可見(jiàn)，人工智能教育支撐下的勞動(dòng)教育形態(tài)，將改變以往單向和單一的學(xué)習(xí)方式，將更多的學(xué)習(xí)時(shí)間還給學(xué)生。這樣的創(chuàng)新課堂，將極力推進(jìn)人工智能教育及勞動(dòng)教育的雙向突破，利用人工智能載體構(gòu)建全新的勞動(dòng)教育創(chuàng)新模式。

三、融入勞動(dòng)教育理念的小學(xué)人工智能課程實(shí)踐案例

課程名稱：基于大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)下防止樹(shù)木淹死的智能化設(shè)計(jì)。

課程背景：為防止學(xué)校新栽種的大樹(shù)根部積水，在樹(shù)旁插兩根塑料管，一方面幫助根部透氣，另一方面方便觀察根部積水情況。但平時(shí)養(yǎng)護(hù)主要是靠人工一棵棵去觀察，當(dāng)積水過(guò)多時(shí)，需要人工將多余的水抽出。這樣的養(yǎng)護(hù)方式，要消耗巨大的人力和物力，而且若不及時(shí)抽水，樹(shù)木的存活率就會(huì)降低。基于此開(kāi)發(fā)“人工智能與智慧種植”單元課程，以幫助學(xué)生建立與自然、社會(huì)的連接，將智能化的勞動(dòng)內(nèi)容引入課程中，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中樹(shù)立正確的勞動(dòng)價(jià)值觀，提升各方面的能力。

課程概述：從真實(shí)的生活主題情境入手，確定主題問(wèn)題，以解決大樹(shù)栽種存活率為切入點(diǎn)，基于已知提出想法，運(yùn)用本學(xué)科已知概念，融合勞動(dòng)、科學(xué)、技術(shù)、工程等多學(xué)科知識(shí)。學(xué)生在探究活動(dòng)中預(yù)測(cè)并構(gòu)思設(shè)計(jì)方案，學(xué)習(xí)人工智能的知識(shí)和技能，體驗(yàn)設(shè)計(jì)師思維，使其在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)以及實(shí)踐的過(guò)程中不斷發(fā)揮創(chuàng)造力，體驗(yàn)工匠精神。

第一階段：入項(xiàng)活動(dòng)。

課上展示學(xué)生熟悉的校園、周邊小區(qū)、東太湖濕地公園新栽大樹(shù)兩旁預(yù)埋管子的圖片，啟發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生探究的欲望。然后，出示本次項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的內(nèi)容（如表1所示），并提出以下問(wèn)題：（1）這次項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的任務(wù)是什么？（2）要完成這個(gè)任務(wù)，需要哪些信息？（3）要想找到這些信息，需要用哪些方法？

[表1 項(xiàng)目式學(xué)習(xí)任務(wù)單][項(xiàng)目任務(wù) 名貴大樹(shù)栽種情況 項(xiàng)目?jī)?nèi)容 1. 植樹(shù)造林對(duì)人類(lèi)有什么意義？2.在栽種名貴大樹(shù)時(shí)要注意什么？3. 哪些季節(jié)適合種植？4.了解江南地區(qū)一般會(huì)栽種哪些大樹(shù)？5.了解綠化養(yǎng)護(hù)工人在大樹(shù)旁邊插的塑料管起什么作用？6.管子底下是不是有什么過(guò)濾裝置？怎樣觀察水位？水位到達(dá)警戒線了怎樣抽水？7這么多新栽種的大樹(shù)如何來(lái)養(yǎng)護(hù)和管理？如何記錄養(yǎng)護(hù)的數(shù)據(jù)？ 項(xiàng)目分析（方法） 活動(dòng)小結(jié) ]

設(shè)計(jì)意圖：本階段是入項(xiàng)階段，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，體驗(yàn)勞動(dòng)的艱辛，理解情境中包含的任務(wù)，為接下來(lái)“提出問(wèn)題”“解決問(wèn)題”做好鋪墊。

第二階段：探索方法。

在老師的帶領(lǐng)下在校園測(cè)量大樹(shù)旁預(yù)埋塑料管的高度、直徑和觀察PVC管中水位高度情況。利用雙休日在家長(zhǎng)的帶領(lǐng)下去小區(qū)、生態(tài)公園等地方測(cè)量塑料管的高度、直徑、水位情況，并做好記錄，采訪養(yǎng)護(hù)工人是否記錄養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)，并完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

設(shè)計(jì)意圖：本階段是在第一階段情境任務(wù)基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際觀察測(cè)量的數(shù)據(jù)，讓學(xué)生以解決江南地區(qū)大樹(shù)栽種存活率為切入點(diǎn)，基于已知，提出想法，引導(dǎo)學(xué)生將理解的情況和掌握的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息科技問(wèn)題，遷移本學(xué)科已知概念，疊加多學(xué)科概念，融入相應(yīng)的大概念教學(xué)。

第三階段：頭腦風(fēng)暴，分析問(wèn)題

學(xué)生在了解了相關(guān)栽種大樹(shù)、測(cè)量統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，教師設(shè)置單元任務(wù)——防止樹(shù)木淹死的智能化設(shè)計(jì)，基于任務(wù)自主了解人工智能技術(shù)對(duì)提高養(yǎng)護(hù)大樹(shù)效率的促進(jìn)，以及工人的真實(shí)需求，探討“怎樣的智能設(shè)計(jì)可以大大節(jié)省人力物力”。教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生了解自動(dòng)化養(yǎng)護(hù)大樹(shù)的需求，提煉所要解決的問(wèn)題，讓學(xué)生在探究中發(fā)現(xiàn)并分析智能化處理水位、抽水的困難之處，分小組進(jìn)行頭腦風(fēng)暴并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。在完成設(shè)計(jì)方案之后，通過(guò)測(cè)試完成學(xué)習(xí)單（如表2所示），并根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況不斷完善方案。

設(shè)計(jì)意圖：本階段是用大概念統(tǒng)攝與組織教學(xué)內(nèi)容，使離散的事實(shí)、技能相互聯(lián)系并具備一定的意義。讓學(xué)生利用人工智能技術(shù)，設(shè)計(jì)一種可以代替人工檢查并具備抽水的自動(dòng)化裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)樹(shù)木根部水位情況，一旦達(dá)到警戒水位線，水泵就會(huì)自動(dòng)將多余的水排出，從而保證樹(shù)木的存活率。

第四階段：設(shè)計(jì)迭代 優(yōu)化方案。

基于上述制作以及設(shè)計(jì)情況，學(xué)生利用土壤濕度傳感器和小型抽水泵實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，將塑料管中多余的水抽出。教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生思考：在濕地公園栽了那么多大樹(shù)，如何進(jìn)行針對(duì)性養(yǎng)護(hù)？如何知道哪些大樹(shù)塑料管中的水泵經(jīng)常工作？能否把數(shù)據(jù)發(fā)送到大數(shù)據(jù)平臺(tái)？怎樣設(shè)計(jì)算法？

設(shè)計(jì)意圖：本階段是讓學(xué)生通過(guò)編程，將監(jiān)測(cè)到的水位、溫度等數(shù)據(jù)：傳送到大數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行分析，從而知道每個(gè)區(qū)域水位、溫度的情況以及地勢(shì)的高低，進(jìn)行針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)。借助大數(shù)據(jù)平臺(tái)，設(shè)計(jì)算法，并通過(guò)實(shí)踐合理性檢驗(yàn)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中形成持續(xù)學(xué)習(xí)的動(dòng)能和學(xué)習(xí)力。

第五階段：項(xiàng)目成果展覽發(fā)表會(huì)。

在完成了“智能抽水裝置+大數(shù)據(jù)”分析之后，以小組為單位將設(shè)計(jì)方案以及設(shè)計(jì)說(shuō)明制作成展板并進(jìn)行展示匯報(bào)，結(jié)合學(xué)習(xí)單向大家展示自己的作品并分享創(chuàng)作過(guò)程以及創(chuàng)作感想。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生體驗(yàn)成功的喜悅，感受到人工智能技術(shù)助力勞動(dòng)的價(jià)值。

第六階段：評(píng)價(jià)與反思。

評(píng)價(jià)分為成果評(píng)價(jià)與學(xué)習(xí)能力綜合評(píng)價(jià)兩部分。成果評(píng)價(jià)主要以學(xué)生的產(chǎn)品設(shè)計(jì)為主要評(píng)價(jià)對(duì)象，評(píng)價(jià)學(xué)生所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的功能性以及創(chuàng)新性；學(xué)習(xí)能力綜合評(píng)價(jià)主要評(píng)價(jià)學(xué)生在單元課程中的表現(xiàn)，從探索學(xué)習(xí)能力、思考與問(wèn)題解決能力、溝通合作能力、勞動(dòng)能力以及積極人格與價(jià)值觀五個(gè)方面進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)束后，學(xué)習(xí)小組要對(duì)自己的學(xué)習(xí)表現(xiàn)進(jìn)行反思，對(duì)學(xué)習(xí)成果進(jìn)一步完善。

在小學(xué)人工智能課程中融入新時(shí)代勞動(dòng)教育理念，構(gòu)建“人工智能+勞動(dòng)”課程體系，突破了原有的單線人工智能或勞動(dòng)教育課程模式，有效地轉(zhuǎn)變了學(xué)校課程開(kāi)設(shè)的方式。這樣的課程力圖凸顯基于真實(shí)情境下的跨學(xué)科教學(xué)結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)在學(xué)科內(nèi)、學(xué)科間、學(xué)科與社會(huì)等多種情境下解決真實(shí)問(wèn)題，并以“理論+實(shí)踐+勞動(dòng)”的形式進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，有針對(duì)性地激發(fā)了學(xué)生對(duì)勞動(dòng)教育的興趣，讓他們感受到人工智能對(duì)當(dāng)代勞動(dòng)者的影響，在實(shí)際參與的過(guò)程中增進(jìn)對(duì)人工智能的認(rèn)知，增強(qiáng)體驗(yàn)感。