周穎

當(dāng)前，智能化產(chǎn)品和設(shè)備已經(jīng)極大地改變了社會(huì)生產(chǎn)生活方式。不可避免地，人工智能也將推動(dòng)教育領(lǐng)域的革新，呼吁培養(yǎng)出適應(yīng)新時(shí)代的富有創(chuàng)新精神的人才。作為現(xiàn)代教育生態(tài)的重要環(huán)節(jié)，校外教育承擔(dān)著和學(xué)校教育協(xié)同育人的重要作用。校外往往對(duì)科技的發(fā)展響應(yīng)更加迅速，在開(kāi)展人工智能教育過(guò)程中也呈現(xiàn)著自身的特點(diǎn)。本文以上海市靜安區(qū)青少年活動(dòng)中心為例，探討人工智能視角下學(xué)與教的規(guī)律，以及人工智能如何融入現(xiàn)有的校外教育活動(dòng)。

校外開(kāi)展人工智能科普教育的理念和策略

目標(biāo)定位：發(fā)展適應(yīng)AI時(shí)代的核心素養(yǎng)

人工智能的技術(shù)研究和應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷發(fā)展當(dāng)中。在基礎(chǔ)教育階段開(kāi)展人工智能科普教育，首先應(yīng)對(duì)教育目標(biāo)進(jìn)行清晰定位：是培養(yǎng)人工智能專(zhuān)門(mén)技術(shù)人才，還是培養(yǎng)適應(yīng)人工智能時(shí)代的全面發(fā)展的人才？筆者認(rèn)為應(yīng)側(cè)重于后者。校外開(kāi)展人工智能科普教育活動(dòng)，可以從認(rèn)知、思維、創(chuàng)造3個(gè)層面制訂目標(biāo)：通過(guò)體驗(yàn)和操作等方式了解人工智能技術(shù)構(gòu)成、基本原理、常見(jiàn)應(yīng)用，讓學(xué)生對(duì)人工智能領(lǐng)域有一定的感性認(rèn)知和理性欣賞;通過(guò)編程體驗(yàn)鍛煉計(jì)算思維，讓學(xué)生像計(jì)算機(jī)科學(xué)家一樣工作和思考，嘗試運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念求解問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng);發(fā)展創(chuàng)造力，結(jié)合物化工具表達(dá)創(chuàng)意想法，實(shí)踐創(chuàng)新。

教學(xué)設(shè)計(jì)：基于STEAM的創(chuàng)客教育

創(chuàng)客教育強(qiáng)調(diào)基于興趣愛(ài)好，用項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方式，倡導(dǎo)創(chuàng)造，鼓勵(lì)分享，是符合人工智能時(shí)代特點(diǎn)的教育理念。具體在教學(xué)組織時(shí)，可以采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)、基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)。教師可以將教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成1個(gè)或者多個(gè)任務(wù)，甚至是1個(gè)真實(shí)問(wèn)題的項(xiàng)目，讓學(xué)生在解決綜合性、復(fù)雜性的問(wèn)題中學(xué)習(xí);在設(shè)定具體任務(wù)或項(xiàng)目時(shí)，選用符合STEM理念的跨學(xué)科學(xué)習(xí)任務(wù)或項(xiàng)目，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、創(chuàng)造性、團(tuán)隊(duì)合作精神;在學(xué)習(xí)過(guò)程中，由學(xué)生自己完成信息收集、方案設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施和改進(jìn)，最后得到解決問(wèn)題的成就感。

教學(xué)策略：基于分層教學(xué)的個(gè)性化學(xué)習(xí)

因?yàn)樾Ｍ饨逃奶匦?，往往一個(gè)班級(jí)里學(xué)生之間年齡差異較大、水平不一。對(duì)于人工智能這個(gè)領(lǐng)域的教學(xué)設(shè)計(jì)也是如此，這就要求教師從學(xué)習(xí)資源支持、學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)等角度考慮到不同層次的學(xué)習(xí)者。筆者社團(tuán)里有3——7年級(jí)學(xué)生，他們的認(rèn)知水平具有天然差異。對(duì)于不同的課程，教師往往要準(zhǔn)備1份背景知識(shí)閱讀和1份延伸知識(shí)閱讀，滿(mǎn)足基礎(chǔ)薄弱和學(xué)有余力的不同需要;在學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)中考慮適合不同水平的基礎(chǔ)任務(wù)和進(jìn)階任務(wù);最后學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)時(shí)，往往根據(jù)年齡水平和過(guò)往表現(xiàn)做出適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)。同時(shí)，學(xué)生之間的差異也可以轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，讓進(jìn)步較快的學(xué)生作為教師的助教，讓他們主動(dòng)分享知識(shí)，幫助同伴，深化對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)和運(yùn)用;來(lái)自學(xué)生的分享也會(huì)激勵(lì)同學(xué)們更投入學(xué)習(xí)，發(fā)揮榜樣效應(yīng)。

校外開(kāi)展AI科普教育的實(shí)踐——以靜安區(qū)青少年活動(dòng)中心為例

人工智能課程需要聚焦創(chuàng)造力和計(jì)算思維。靜安區(qū)青少年活動(dòng)中心針對(duì)不同的學(xué)生團(tuán)隊(duì)，設(shè)計(jì)了面、線、點(diǎn)不同層次的教育活動(dòng)。

體驗(yàn)式AI科普活動(dòng)

以活動(dòng)中心為代表的公辦校外機(jī)構(gòu)往往承擔(dān)著區(qū)域內(nèi)中小學(xué)生的科普教育職能，經(jīng)常面向全區(qū)中小學(xué)（少量感興趣的外區(qū)學(xué)生）發(fā)布科普活動(dòng)，因此活動(dòng)內(nèi)容的設(shè)計(jì)注重零基礎(chǔ)、趣味性和普惠性。

近年來(lái)，靜安區(qū)青少年活動(dòng)中心率先引進(jìn)服務(wù)機(jī)器人、虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)設(shè)備、無(wú)人機(jī)等，為學(xué)生創(chuàng)建開(kāi)放的智慧生活體驗(yàn)空間。學(xué)生來(lái)到活動(dòng)中心創(chuàng)意夢(mèng)工廠，可以和智能機(jī)器人玩耍，帶上VR眼鏡體驗(yàn)飛機(jī)失火時(shí)的消防訓(xùn)練，學(xué)習(xí)無(wú)人機(jī)飛行技術(shù)，嘗試搭建簡(jiǎn)易無(wú)人機(jī)，每周末還有“落地簽”科技體驗(yàn)活動(dòng)……面對(duì)零基礎(chǔ)的學(xué)生，教師設(shè)計(jì)了“怦然心動(dòng)”“剪刀石頭布”等10個(gè)小項(xiàng)目，學(xué)生玩得不亦樂(lè)乎。

漸進(jìn)式AI科普課程

從體驗(yàn)式科普活動(dòng)中產(chǎn)生興趣、報(bào)名社團(tuán)深入學(xué)習(xí)的學(xué)生不在少數(shù)。面對(duì)這些志趣相投、年齡不一的學(xué)生，校外教師應(yīng)選擇設(shè)計(jì)有層次、漸進(jìn)式的人工智能課程和活動(dòng)。當(dāng)前，主要采取“智能硬件+互動(dòng)編程+應(yīng)用程序接口（API）”的方式，將人工智能知識(shí)滲透到現(xiàn)有的校外教育科技活動(dòng)中。

只要熟練掌握，每一種編程語(yǔ)言都可以是人工智能的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，但在基礎(chǔ)教育階段選擇編程工具，需要符合學(xué)生的年齡特點(diǎn)和認(rèn)知發(fā)展規(guī)律。對(duì)于年齡較低的學(xué)生來(lái)說(shuō)，盡量選擇效果外顯、趣味性強(qiáng)、成本不高的編程工具和活動(dòng)主題。2018年，活動(dòng)中心和ARM（上海）公司合作成立了靜安區(qū)少年科學(xué)院智能互聯(lián)研究室，為學(xué)生提供了一個(gè)學(xué)習(xí)互動(dòng)編程技術(shù)的平臺(tái)，目前開(kāi)展教學(xué)較多的主要是用Micro：bit、Scratch、App Inventor等互動(dòng)編程工具。此外，還有Arduino、樂(lè)高、索尼KOOV、火柴人魔幻板等優(yōu)秀的創(chuàng)意搭建和編程工具，根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)在活動(dòng)中心時(shí)有開(kāi)展。

當(dāng)然，互動(dòng)編程是人工智能教育的其中一個(gè)落腳點(diǎn)，但人工智能科普教育不能窄化為編程教學(xué)。想要在編程中融入人工智能知識(shí)，一方面可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行人工智能內(nèi)涵外延知識(shí)的普及，另一方面可以調(diào)用各大人工智能開(kāi)放平臺(tái)，帶領(lǐng)學(xué)生開(kāi)發(fā)人工智能產(chǎn)品，體驗(yàn)人工智能技術(shù)的魅力。在百度、阿里云、騰訊、科大訊飛、商湯人工智能殲放平臺(tái)上，可以得到一些開(kāi)源工具包、完整的幫助文檔和免費(fèi)的調(diào)用機(jī)會(huì)，師生可以調(diào)用這些API獲得高質(zhì)量的人工智能產(chǎn)品研發(fā)體驗(yàn)，并不用涉及人工智能的底層開(kāi)發(fā)，學(xué)習(xí)難度較低。

個(gè)別化AI研究項(xiàng)目

青少年作為人工智能時(shí)代的“原住民”，在生活中感受人工智能帶來(lái)的科技魅力，在學(xué)習(xí)中也可以快速上手開(kāi)展人工智能小項(xiàng)目的實(shí)戰(zhàn)研發(fā)。在鼓勵(lì)創(chuàng)新的校外課程和實(shí)踐活動(dòng)中，學(xué)生常常冒出許多創(chuàng)造性的想法。校外教師只有周末能和學(xué)生見(jiàn)面，需要經(jīng)常利用即時(shí)通訊工具和學(xué)生交流，就具體問(wèn)題展開(kāi)學(xué)習(xí)探討。教師在此過(guò)程中往往不再是施教者而更是助學(xué)者，為學(xué)生的創(chuàng)意提供發(fā)展的土壤，鼓勵(lì)學(xué)生完成超越教師的學(xué)習(xí)。

基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)能讓學(xué)生快速成長(zhǎng)。例如，近年上海不遺余力地推進(jìn)垃圾分類(lèi)，4年級(jí)學(xué)生陳希來(lái)發(fā)現(xiàn)，雖然小區(qū)已經(jīng)設(shè)立了四分類(lèi)垃圾桶，但由于垃圾分類(lèi)相關(guān)知識(shí)普及不到位，分類(lèi)效果收效甚微，所以他想設(shè)計(jì)一個(gè)幫助人們認(rèn)識(shí)垃圾類(lèi)別的手機(jī)App。在課題推進(jìn)的過(guò)程中，陳希來(lái)既深入學(xué)習(xí)垃圾分類(lèi)的知識(shí)，又運(yùn)用所學(xué)互動(dòng)編程的知識(shí)完成了一次創(chuàng)新運(yùn)用，還對(duì)人工智能的圖像識(shí)別領(lǐng)域有了更深刻的認(rèn)識(shí)，甚至在各大平臺(tái)尋找API的過(guò)程中冒出了更多創(chuàng)新靈感。最后，他完成了一個(gè)可以用語(yǔ)音、圖像、文字搜索等方式識(shí)別物品，顯示推薦垃圾所屬分類(lèi)并開(kāi)蓋等待投放的智能分類(lèi)垃圾桶模型。

校外教育機(jī)構(gòu)開(kāi)展人工智能教育的特點(diǎn)

經(jīng)過(guò)初步實(shí)踐，以活動(dòng)中心為代表的校外教育機(jī)構(gòu)在開(kāi)展人工智能教育方面也呈現(xiàn)了自己的特點(diǎn)。

聚焦創(chuàng)新，校外敏銳捕捉科技熱點(diǎn)

校外教育不同于學(xué)校教育，沒(méi)有現(xiàn)成的課程標(biāo)準(zhǔn)、教材，因此教學(xué)內(nèi)容更靈活，可以更快速地響應(yīng)時(shí)代發(fā)展。這是校外教育的特點(diǎn)，也是對(duì)校外教育工作者自身職業(yè)素質(zhì)的要求。

開(kāi)放包容.校外創(chuàng)建廣闊學(xué)習(xí)空間

以少年宮為代表的公立校外教育機(jī)構(gòu)具有開(kāi)放性、普及性，在這里開(kāi)展的人工智能科普活動(dòng)并不是部分科技特長(zhǎng)生的專(zhuān)利，可以免費(fèi)讓更多的學(xué)生參與進(jìn)來(lái)。靜安區(qū)青少年活動(dòng)中心開(kāi)展的科技教育活動(dòng)更注重科普性質(zhì)，經(jīng)常面向全區(qū)中小學(xué)發(fā)布課程和活動(dòng)，有時(shí)還可以惠及周邊區(qū)域?qū)W生。

鼓勵(lì)創(chuàng)造，校外提供更多工具支持

校外機(jī)構(gòu)往往提供了鼓勵(lì)創(chuàng)新的氛圍和環(huán)境，并且提供合適的物化工具支持。靜安區(qū)青少年活動(dòng)中心有工業(yè)級(jí)的3D打印機(jī)、雕刻機(jī)等設(shè)備，還有可以完成各種材質(zhì)的鋸割、鉆孔等操作的工具。這些往往是中小學(xué)校內(nèi)沒(méi)有或者只有少數(shù)學(xué)校才配備的。豐富的工具支持著學(xué)生們更好地表達(dá)自己的奇思妙想。

培養(yǎng)興趣，校外助力學(xué)生個(gè)性發(fā)展

興趣是學(xué)生最好的老師，也是校外教育最好的生源。“為了每一個(gè)學(xué)生的終身發(fā)展”的核心理念始終貫穿在校外教育活動(dòng)當(dāng)中。校外教育以其豐富的活動(dòng)和課程，為學(xué)生提供大量機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)自己的興趣、發(fā)展自己的志向，激勵(lì)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展;校外教師合理設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)內(nèi)容，在班級(jí)授課制的基礎(chǔ)上用好分層教學(xué)法和項(xiàng)目教學(xué)法，力求為每個(gè)學(xué)生設(shè)計(jì)個(gè)性的學(xué)習(xí)線路。

結(jié)語(yǔ)

校外教育機(jī)構(gòu)在人工智能教育之路上不斷探索前行，給基礎(chǔ)教育階段的學(xué)生提供了更開(kāi)放的空間、更豐富的活動(dòng)和更多的工具支持。雖然目前活動(dòng)涉及到的嚴(yán)格來(lái)說(shuō)只屬于弱人工智能、泛人工智能，但通過(guò)科普活動(dòng)啟迪學(xué)生的認(rèn)知，激發(fā)求知欲進(jìn)而培養(yǎng)專(zhuān)長(zhǎng)，相信這對(duì)培養(yǎng)符合AI時(shí)代變革與發(fā)展的創(chuàng)新人才有著積極的意義。

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