科技輝映智慧的光芒

陳雅婷

創(chuàng)新整合點

（1）本節(jié)課采用STEAM教育的方式，融合多學科知識，在培養(yǎng)學生綜合能力的同時，讓枯燥的知識變得易學，提高了學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。在成功實踐的過程中，增強學生的自信心，在“玩”的過程中，更容易幫助學生探索和體驗屬于自己的世界。

（2）利用“智慧課堂”互動學習平臺，提前下發(fā)微課，充分發(fā)揮學生學習的自主性，根據(jù)學生個體需求和學習進度，使每個學生都能夠在自己的學習節(jié)奏下自主學習，提高學習質(zhì)量和效率。

（3）通過無人機這種新型的人工智能教具，激發(fā)學生對信息科技的興趣，鍛煉手眼腦協(xié)調(diào)能力，促進學生的思維發(fā)展，促成主動實踐的習慣養(yǎng)成，達到手腦并用的目的，以及科技素養(yǎng)的提升，為適應(yīng)未來社會發(fā)展做鋪墊。

教材分析

《螢火蟲》是中小學人工智能教學平臺AI+航空中的學習內(nèi)容，教材內(nèi)容是讓學生通過操作實踐，初步掌握編程控制無人機的基本技能，能嘗試設(shè)計并編程實現(xiàn)無人機表演。隨著自然環(huán)境的過度開發(fā)，夏夜的螢火蟲越來越少見了，但當今，在夜晚的天空中，有了無人機這種科技之美?，F(xiàn)代科技的高速發(fā)展，使生活發(fā)生了翻天覆地的變化，習近平總書記在《論科技自立自強》中提出，應(yīng)當發(fā)揮科技創(chuàng)新的支撐引領(lǐng)作用，推動實現(xiàn)有質(zhì)量、有效益、可持續(xù)的綠色發(fā)展。因此，筆者將能靈活運用編程模塊解決問題，發(fā)展邏輯思維與合作能力作為本節(jié)課的重點內(nèi)容，將能靈活且邏輯嚴謹?shù)剡\用編程模塊，提高信息素養(yǎng)作為本節(jié)課的難點。小學生學習人工智能不僅能讓他們更好地理解生活中人工智能應(yīng)用的原理和功能，還能提高科技素養(yǎng)和信息責任意識，實現(xiàn)科技、自然共贏共生，讓水更清、天更藍。

學情分析

基于以上背景，筆者將本課的教學對象定為小學五年級學生，將整個STEAM課程劃分為3個板塊：導學認知、實踐體驗、夢想起飛。本節(jié)課的課堂活動是項目計劃的第二個板塊：無人機模擬螢火蟲。小學生學習人工智能更多是從體驗出發(fā)，他們通過前一板塊的學習，了解了螢火蟲的發(fā)光原理和意義，學會了無人機飛行，現(xiàn)在是在此基礎(chǔ)上的進一步深化，發(fā)現(xiàn)可以借助大自然中螢火蟲帶來的靈感，讓無人機來模擬螢火蟲。通過本節(jié)課的學習，實現(xiàn)夜空無人機編隊飛行表演，還原翩翩起舞的“螢火蟲”之美麗景象。

教學目標

信息意識：了解無人機螢火蟲發(fā)光的原理和意義，掌握操控無人機飛行和燈光的方法，嘗試動手制作“螢火蟲”。

計算思維：能靈活運用編程模塊解決編程問題，通過小組反復實踐編程與試飛，發(fā)展邏輯思維能力。

數(shù)字化學習與創(chuàng)新：通過感知、體驗、實踐、創(chuàng)新，了解人工智能在生活中的應(yīng)用，養(yǎng)成利用信息科技開展數(shù)字化學習和交流的行為習慣。

信息社會責任：通過體驗編程操控無人機表演的過程，激發(fā)對現(xiàn)代科技和人工智能的興趣。

教學環(huán)境與準備

教學環(huán)境：多媒體教室、超腦網(wǎng)絡(luò)、觸控一體機、平板電腦安裝暢言智AI、平板電腦安裝智慧課堂、F600無人機、配套二維碼地圖、學生地墊。

教學準備：下發(fā)微課視頻至學生平板、平板設(shè)備充電、無人機設(shè)備充電。

教學過程

1.視頻導入，激發(fā)興趣

用視頻導入新課，給學生們展示一群閃爍著點點星光的螢火蟲。會發(fā)光的動物令學生們耳目一新，激發(fā)了對本課的濃厚興趣，回顧螢火蟲發(fā)光的原理和意義，鋪墊本節(jié)課新課內(nèi)容。

2.著重觀察，抓住特點

引導學生觀察動圖，看看螢火蟲具備哪些特點，不難發(fā)現(xiàn)可以用簡單的兩個詞來歸納，分別是發(fā)光和閃爍。那么，本節(jié)課就將利用無人機模擬螢火蟲作為重點內(nèi)容。

3.新手上路，自學發(fā)光

在上節(jié)課，學生已初步認識了無人機，對無人機的種類、用途和構(gòu)造有了一定的了解，結(jié)合數(shù)學知識學習了地墊三維坐標，掌握了利用三維坐標來確定空間某一定點位置的方法，知道了如何操作平板編寫代碼使無人機飛行，并且明白了螢火蟲發(fā)光是因為它獨特的生理結(jié)構(gòu)，且不同品種的螢火蟲發(fā)光的頻率、亮度、方式、顏色等都不相同。螢火蟲發(fā)光的意義在于發(fā)送信號，用于求偶、警戒、誘捕等。因此在本節(jié)課中，學生先根據(jù)下發(fā)的微課，觀看并自學操控無人機發(fā)光操作，然后以小組為單位，動手實踐讓無人機發(fā)光。

4.發(fā)現(xiàn)問題，反復調(diào)試

出示螢火蟲動圖，引導學生將無人機的發(fā)光效果與螢火蟲的發(fā)光效果相比較，不難發(fā)現(xiàn)存在明顯差異，螢火蟲的燈光是忽明忽暗，一閃一閃的，而無人機目前燈光卻是常亮。在觀察到不同后，學生進行小組討論，找到改變發(fā)光的辦法，再次調(diào)試，請一個小組作為代表上臺，利用代碼拼圖向全班展示調(diào)試成功的實踐辦法。

5.共同優(yōu)化，迭代完善

引導學生觀察代碼（如圖1），發(fā)現(xiàn)燈光反復亮和暗，導致代碼大量重復，那么如何優(yōu)化呢？這里就需要學習一個新的語句，重復執(zhí)行命令，學生用此語句優(yōu)化代碼。優(yōu)化后，會發(fā)現(xiàn)代碼清晰、簡潔，呈現(xiàn)的邏輯思路簡單易懂（如圖2）。

6.輪流體驗，翩翩起舞

結(jié)合上節(jié)課的飛行，與本節(jié)課的發(fā)光，讓無人機真正還原飛舞的螢火蟲。A組自行分工，把無人機的閃爍和飛行整合到一起。B組保障安全，幫忙提出合理建議。隨后，兩組互換，提高難度，把四個小組合并到一起，共用一張地圖，讓無人機翩翩起舞。最終，全班一起展示1分鐘的無人機編隊表演，記錄員利用平板記錄下精彩瞬間。在整個過程中小組自主選擇玩法與表演姿態(tài)，學生們在合作中體驗和感受到編程操控無人機帶來的樂趣，激發(fā)對現(xiàn)代科技的探索與憧憬。

7.總結(jié)提煉，領(lǐng)悟精髓

學生們暢談收獲與感悟，暢想未來。

教學反思

1.基于新課標，落實人工智能教育的邏輯主線

《義務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》遵循學生身心發(fā)展規(guī)律，力圖構(gòu)建提升數(shù)字素養(yǎng)，培育數(shù)字時代創(chuàng)新力、學習力和遷移力的完整信息科技教育體系。新課標以人工智能教育為邏輯主線，人工智能課程的學習與實現(xiàn)從智能設(shè)備的體驗開始，到認識、理解，再到嘗試設(shè)計，最后進行創(chuàng)新設(shè)計。本課的學習，按照入門、遷移、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、實踐創(chuàng)新的邏輯主線，讓學生逐步提高，不斷創(chuàng)新，最終制作出“螢火蟲”（如圖3）。

2.抓住興趣點，開展多學科融合的項目式學習

無人機作為一種新型的人工智能教具，既接軌了國家科技發(fā)展戰(zhàn)略，也深受學生喜愛，大大提高了課堂趣味性，讓理論與實際有趣結(jié)合。本活動融合了科學、美術(shù)、音樂、數(shù)學、人工智能等學科，打破了學科邊界，拓寬了研究視野，在感受自然美、創(chuàng)造科技美的同時，不忘讓科技與自然交相輝映。通過學科融合的教學模式，培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)和跨學科思維能力，使其能夠更好地適應(yīng)社會發(fā)展的需要。在未來，跨學科的人才具備多領(lǐng)域的知識和技能，能夠更好地應(yīng)對復雜多變的社會問題。

3.運用編程思維，改革傳統(tǒng)教學模式

要想讓人工智能技術(shù)切切實實“落地”到信息科技課堂教學中，教師需要明白，人工智能技術(shù)的應(yīng)用是建立在智慧控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，而人工智能對各項任務(wù)的有效執(zhí)行，來源于對各個指令的精準分析和正確判斷。在教學過程中，可以利用編程教學培養(yǎng)學生邏輯思維能力，邏輯思維又正是解決問題的基礎(chǔ)。通過對邏輯思維的培養(yǎng)，學生能逐漸學會分析問題的本質(zhì)，確定關(guān)鍵因素，并找到最佳的解決方法。

因此，教師在課堂教學的過程中應(yīng)重點對學生的編程思維進行鍛煉與培養(yǎng)，通過合理應(yīng)用編程教學的方式，實現(xiàn)對傳統(tǒng)教學路徑的改革。

4.充分發(fā)揮課程育人功能，反映數(shù)字時代正確育人方向

“科”“技”并重的人工智能教學實踐需要增強課程的思想性，貫徹黨的教育方針，落實立德樹人的根本任務(wù)。本課將大自然中的螢火蟲和無人機進行有機結(jié)合，使自然與科技碰撞出新的火花。在教學過程中，教師需培養(yǎng)自己的教學智慧，立足于學生的認知特點，挖掘人工智能里的教學原理，調(diào)整教學中心，既注重科學原理，也注重思想習慣培養(yǎng)。

“察勢者明，趨勢者智，馭勢者獨步天下”。相信只要堅持以人為本、以智御智，協(xié)同辯證推動人工智能的技術(shù)更新和社會治理，就一定能夠在構(gòu)建安全可信的人工智能過程中，實現(xiàn)人工智能讓未來生活更美好的理想。