【共同關注】一起上堂AI課

山西省實驗小學教師牛俊華的人工智能創意智造課上,學生們聽得全神貫注。記者韓樂攝
陽泉市十一中的學生們感受信息技術的魅力。通訊員攝
運城中學人工智能社團教師向學生演示自動泡茶機的工作原理。記者周明飛攝
汾陽市禹門河小學的學生們展示自己的科創成果。通訊員攝
編者按
人工智能(AI)已經走進千家萬戶,融入千行百業,不斷給人以驚喜,讓未來加速照進現實。同樣,AI也影響著教育,改變著課堂,對課程設置提出新的要求。AI時代,越來越重視學生的創新思維和解決問題的能力,對學生的信息素養和科技意識提出了更高要求。他們不僅需要適應新的社會發展趨勢,更需要投身創造更加美好的未來。針對新的教育需求,教育部辦公廳今年初公布全國184個中小學人工智能教育基地名單,引導中小學更加重視人工智能教育,積極探索人工智能教育實施方式。我省運城中學、山西省實驗小學、汾陽市禹門河小學、陽泉市第十一中學等6所學校入選名單。本報記者走進AI課堂,了解這些基地建設的進展情況。
太原市
創新理念提升科學素養
“衛星怎麼飛上天?同學們對衛星了解多少,誰來說一說?”6月13日,走進山西省實驗小學的創客教室,一堂有關“衛星”主題的創意智造課正在進行。“1970年4月24日,中國第一顆地球人造衛星東方紅一號成功發射……”,伴隨著生動的講解,該校人工智能教師牛俊華將多張衛星圖片投屏到大熒幕,孩子們聽得入神,不時和老師互動著。“接下來幾節課就是讓大家制作一個衛星模型,從外觀設計到編程,都由你們自主決定。”牛俊華說明任務后,學生們紛紛動手操作起來。
這是山西省實驗小學人工智能創意智造課上的一幕,這樣的課程,每周一至周五都有安排。近年來,該校積極探索創新,利用人工智能、大數據等,賦能“智創教育”,形成一套科技創新進階課程體系。今年,山西省實驗小學入選教育部公示的中小學人工智能教育基地名單,如今,該校創意智造課已經常態化,人工智能教學達到百分百全覆蓋。
“學校面向全體學生開啟科技素養啟蒙課程,兼顧科創興趣社團課程,以及對有科技特長的學生開設競賽課程。”牛俊華作為全省人工智能教學專家,多年來一直參與山西省實驗小學人工智能課程的設置與教學。她坦言,學校設置的三類進階課程,在提升全體學生科技素養的同時,也為學有余力的學生搭建了更為廣闊的平台。
當日是四年級的社團課,40多個學生忙著用電腦制圖軟件設計衛星外觀,不時舉手示意,牛俊華穿梭其中答疑解惑。“你這羽翼上的線條代表什麼?”電腦前,學生劉子洋的設計圖吸引了牛俊華的注意,這張衛星圖樣上,兩副羽翼鋪滿六邊形的圖案。“這是太陽能板,由好多小單元組成,我聯想到蜂窩結構,在羽翼上設計了六邊形密鋪。”劉子洋的回答讓牛俊華有些驚喜,肯定了他的設計思路后,牛俊華提醒學生,在設計創造時,要開創思維,縝密細致。
“這是一台激光切割機,學生在電腦裡畫好圖后直接傳輸到這台機器上,通過激光打印在厚度3mm的椴木板上。”順著指引,記者看到幾張60cm見方的木板,上面是已經激光切割好的模型構圖。牛俊華說,隻要輕輕一掰,設計好的模塊就呈現眼前,組裝好后,將編好的程序錄入傳感器,嵌入其中,完成最終的數智模型制作。
一旁的展櫃裡,擺放著近年來學生參加全國各級科技創新大賽的獲獎作品,吸引著大家的目光。智能導盲犬、智能安全門、垃圾分類訓練機……很難想象,這些人工智能模型,全部出自小學生之手。“這充分展現了孩子們超凡的動手能力和想象力,這個智能導盲犬,是學生了解到全國導盲犬數量遠遠無法滿足盲人群體的需求,在去年全國中小學生信息素養提升實踐活動創意智造賽上的作品,獲了全國二等獎。”說起學生的成績,牛俊華的自豪溢於言表。
近年來,山西省實驗小學在省市乃至全國各類比賽中屢獲大獎,在今年4月舉行的第二十三屆太原市青少年機器人競賽中,又一次大顯身手,再創佳績。作為參與過多次青少年科技創新大賽評審工作的資深專家,牛俊華直言,深切感受到我省人工智能教育的環境越來越好,學校越來越重視,學生們的參賽水平逐年提升。她表示,要持續提高指導教師的認知,從而提升人工智能教學水平,建議多組織教師去現場觀摩國賽、省賽,積累經驗、開闊視野,將最先進的人工智能教育理念帶回來。
“一直以來,我校持續加大對人工智能教育的投入,注重信息技術生態空間建設,有著雄厚師資力量及先進的人工智能教育設備。今后將立足中小學人工智能教育基地建設,進一步探索人工智能教育的新理念、新模式和新方案,形成可推廣的優秀案例和先進經驗,推動人工智能教育深入開展。”山西省實驗小學執行校長趙祿對人工智能教學的未來充滿希望。(記者 韓樂)
陽泉市
小小課堂涌起數字浪花
整整一面牆,被來自“全國中小學信息技術創新與實踐大賽”的獎狀貼得滿滿當當。這背后是師生的努力與汗水,更側面映襯著陽泉市十一中在推動學校人工智能教育工作中所付出的努力。
“學校2022年啟動陽泉市智慧教育一期項目智慧校園示范校建設,全面提升了學校校園網絡、數字終端、教室智能化、科創空間、文化生活空間等環境建設,為下一步智慧校園建設和人工智能教育奠定了堅實基礎……”行走在校園中,陽泉市十一中信息中心副主任呂漢恩向記者介紹著學校的情況。
一堂AI課是什麼模樣?帶著新奇和疑問,記者走進了教室——
從計算機基礎知識學習到Python編程基礎語法,從3D建模打印到無人機控制編程……小小的課堂澎湃著數字的浪花。
在全球信息化浪潮的推動下,AI技術正深度影響著各個行業領域,包括教育模式在內。
“中學,正是學生開拓視野、奠定興趣、構筑夢想的重要階段,學習人工智能課程,不僅可以提高學生們的想象力和創造力,也為未來科技創新積累了非常重要的人才基礎。”對於AI進校園,呂漢恩有著自己的思考。
為進一步做好人工智能教育工作,陽泉市十一中成立了人工智能教育領導小組,先后投資近千萬元,為人工智能教育提供必要的資源支持,包括教材、設備、軟件和網絡資源等。學校還建起人工智能教學實驗室及學科探究實驗室、通用技術實驗室等,構建與信息技術、勞動技術相適應的教學環境,為“雙減”和“課后服務”提供保障。
與此同時,陽泉市十一中也重視著相關師資隊伍的培養,在積極組織相關培訓和研討活動的同時,定期開展專業化培訓,邀請人工智能領域的專家和學者進行學術交流和分享。同時,有針對性地開展人才柔性引進,與多位該領域的知名教授、博士開展合作,邀請其前來進行教學指導,對師生的相關學習起到了積極作用。
“當然,我們也要正視現在存在的問題,AI作為最前沿的技術,更新迭代快,我們的課程和教材更新較慢,也缺少系統完備的課程體系。”呂漢恩告訴記者,“下一步,要在課程開發上下大力氣,結合中學教學大綱和高校專業課程要求,制定統一的課程設置,設立人工智能專業課程,增加機器學習、深度學習、數據挖掘、自然語言處理等內容,保証學生學習的連續性和銜接性。”(記者 蘇曉晨)
運城市
創新實踐放飛科技夢想
點點手機,通過智能物聯,老舊門鎖便可實現遠程操控﹔植物缺水缺肥,會“開口說話”提醒主人澆水施肥﹔想喝工夫茶又懂茶藝,一個按鈕便可輕鬆搞定……6月17日,在運城中學的人工智能課堂上,同學們認真聆聽、積極互動,在“玩”的氛圍中探索科學知識,一顆顆科學與創新的種子,正悄然種下。
“中學信息技術課堂,不僅是知識的傳授,更是激發創造力和想象力的搖籃。在這裡,同學們不再是被動的接受者,而是主動的創造者。”運城中學人工智能社團指導教師段晶笑稱自己的學生都是“數字原住民”,面對他們,要更注重技術的應用教學,“隻按教材上學習的簡單操作,思維得不到提升”。
運城中學信息技術課分兩種方式授課,一種是按照現行國家規定課程開設,另一種是學生自主選擇課程,主要包括人工智能、開源硬件設計、激光雕刻等。
“運城中學以社團的形式推動人工智能課程深入開展。志同道合的同學們可以一起研究感興趣的問題,充分激發學生的學習積極性。”信息技術學科組長、創客校辦課程負責人王慶介紹,社團以賽事類為主,以體驗類為輔,培養學生的創新思維、動手能力和團隊合作精神。“創意智造”通過軟硬件設計、搭建、編程等方式,將機械學、工程學、自動控制等多學科技術結合,以創意設計的物化成果呈現﹔在教學過程中,教師們會有意識地給學生設計問題,培養他們成為有能力解決問題的人。
3D打印、程序設計、創意編程……“科技范兒”十足的課堂,深受同學們的追捧。“我很喜歡看機器人動起來的樣子,很有成就感。”高二學生李金恆說,“這兩年的社團學習過程中,大家每周三一起上課,跟著老師研究科技,收獲滿滿,也拉近了我們和人工智能的距離。”
為了讓學生們感受科學的魅力,從而愛上科學,學校多年來持續在科技創新與人工智能上發力,積極為師生營造良好的學習與體驗環境,將科技體驗周列為學校每年的常態工作,同時,建設人工智能教師團隊,多次組織相關學科組教師參加國家、省、市、區組織的業務培養,還聘請北京大學、清華大學等高校知名教授到校為學科教師做相關業務培訓與指導。
自人工智能社團成立以來,運城中學成果顯著,社團指導教師帶領學生積極參與學校組織的各類培訓和賽事,在多項比賽中斬獲佳績:2020年獲得第三十五屆山西省青少年科技創新大賽一等獎,2022年獲得第八屆全國青年科普創新實驗暨作品大賽(山西賽區)復賽優秀獎……
王慶將這些成績歸結於師生的共同努力:“現代社會中,人工智能無處不在。讓人工智能融入課堂,點亮學生們的科創夢,是我們每位教育工作者應擔起的社會責任。”(記者 周明飛)
汾陽市
智創課程激發探索熱情
自動旋轉和啟停的機器人木馬、一鍵啟動並將重物吊起的塔吊模型、智能識別貨物的機器人叉車……在汾陽市禹門河小學的創客課堂上,學生們一邊展示自己的科創成果,一邊分享自己的創意思路,自豪之情溢於言表。
在一張智能嬰兒床前,學生陳稼睿和梁瑞繁將手中的嬰兒模型移至床邊,機器便立即發出了危險預警。“請注意,系統檢測到嬰兒有危險,請家長立即查看。”據介紹,這款看似簡單的小發明卻搭載了智能傳感器和智能旋轉攝像頭等多項先進技術和設備。“這款嬰兒床,共有三大功能,當嬰兒發生危險、尿床及周圍溫度異常時,系統都會報警,提醒大人及時採取措施。”憑借著強大的實用性和獨具想象的創意性,去年,該作品榮獲中小學生信息素養提升實踐活動山西省賽一等獎。
除了智能嬰兒床外,智能鞋櫃、智慧垃圾站、多功能牙刷盒等與人們生活息息相關的小發明也整齊地擺放在教室中。“我們的創客課堂不僅要培養學生對科學的興趣,更要激發學生發現問題、解決問題的能力,讓同學們從生活中發現問題,激發興趣,進而通過思考探究和動手來解決問題。”禹門河小學創客課程教師張旭峰介紹。
自2015年建校以來,禹門河小學就秉承“知行合一,果行育德”的教育思想,在認真落實國家課程的基礎上,設置並實施了禹小“智創”校本課程,組建了機器人、創客、創意編程等20余種社團,並通過科技節、讀書節、數學節等形式推動學生科學素養、人文素養與信息素養的培養。目前,該校共打造出兩間計算機教室、兩間機器人創客教室和一間機器人訓練室,並匹配了相應的師資力量和機器套裝。
記者注意到,在各個教室的創客課堂上,同學們開展的課程內容也有所不同。低年級的同學主要是在老師的引導下用樂高堆積機器人和搭建各種模型,高年級的同學則在機器人訓練室和計算機教室聽老師講解簡單的機械原理,並動手編制計算機程序。創客教師薛峰認為,各個年齡段兒童的智力和心理發育程度各不相同,抓住學生的成長特征,有針對性地開展科學教育才能更好地激發孩子們的科學潛能。
薛峰介紹,1—2年級開展的機器人搭建課程,主要以培養學生的動手實踐能力為目標。3—4年級在課堂上學習簡單的機械原理、硬件結構,可以深度培養孩子的創新思維。5—6年級開展的Mind+創意編程則可以鍛煉學生的邏輯思維能力,讓大家學會思考,提升創造力。為此,該校還根據各階段學生的特點並總結學校的教學實踐,編寫了《禹門河小學創客教育普及項目教學綱要》和《小學教育機器人基礎搭建課程》等校本教材。
目前,該校的創客社團已有96名學生參與,通過寓教於樂的科學教育,讓孩子們不僅豐富了科學知識,培養了科學興趣,還提升了團隊合作和攻堅意識。“創客課程讓我鍛煉了思維、開闊了眼界,也讓我有了克服困難的勇氣和信心,未來我立志成為一名科學家,為國家的科學事業作出自己的貢獻。”演示著自己設計出的倒車雷達,學生於嘉皓充滿信心地說出了自己的夢想。(記者 黃川川)
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