农村小学开展人工智能教育的探索
摘要:2017年,国务院出台《新一代人工智能发展规划》指出,在中小学阶段设置人工智能相关课程,逐步推广编程教育,鼓励社会力量参与寓教于乐的编程教学软件、游戏的开发和推广。要推动人工智能在教学、管理、资源建设等全流程应用;构建包含智能学习、交互式学习的新型教育体系。随着“双减”政策落地,教育主阵地重回课堂,课堂教学急需一场变革。落实“双减”核心是减负增效提质,其根本在于促进学生全面发展。在此背景下,我们积极探索一条针对农村村级小学现有师资、软硬件条件下,能让人工智能教育进入全体学生生活行之有效的道路。
关键词:双减人工智能农村小学
从2019年,教育部进一步把中小学人工智能教育列入《教育信息化和网络安全工作要点》,这些政策明确的告诉我们,在这个新时代,人工智能进学校已经上升为国家战略。人工智能进校园入课堂,开展普及性教育是当前及以后一段时间的一个重要工作。作为教育最容易忽视的地方--乡村村级小学,该如何开展这一工作呢?这是我们不能忽视的课题。
一、村级小学实施人工智能教育的现状
目前,农村小学人工智能教育还处于起步阶段,尚未普及。由于农村教育资源相对匮乏,没有配备先进的教育设备和教育软件,导致人工智能教育无法得到有效推广。另外,农村小学的师资力量相对薄弱,很多教师缺乏相关的人工智能教育知识和技能,难以有效地开展人工智能教育。此外,农村小学的家长对人工智能教育的认知和接受度也相对较低,缺乏对人工智能教育的积极态度和支持。
以笔者所处地为例,该乡镇有一所中心小学,下辖7个村级完小,笔者所处的村级完小有学生136人,教师11人,在2018年推进义务教育均衡发展时配置了23台计算机,7台模式二的教学一体机,在2020年新建了一个智慧课堂。专业的信息技术老师没有,更不必说开展人工智能教育的专任老师。据文卷调查,70%的学生为留守儿童,80%的监护人不知什么是人工智能,在意愿调查中83%的监护人不愿参加此类活动,而原因中有90.5%是由于人工智能教育耽误了孩子学习文化知识。全县这样规模的学校有一百余所。
因此,农村小学人工智能教育的现状还有待提高,需要政府、学校和社会各方面的共同关注,提高农村小学的教育水平和师资力量,宣传、推广人工智能教育,让更多的农村学生受益。
二、村级小学开展人工智能教育内容选择
在农村小学开展人工智能教育专业老师匮乏、硬件设备不足、家长不支持、课程资源紧缺、课时难以保障。但笔者认为,由于村小基础面广,一时间解决软硬件及师资问题是不现实的,静候花开不如主动作为,我们可以充分利用现有条件,结合学校实际开展多种内容的人工智能教育。笔者认为要注重从以下四个方面开展教学。
开展理论知识教育,重构知识体系。所谓理论知识教育,也就是教授人工智能的基本概念、原理、应用等理论知识,让学生了解人工智能的基本概念和应用场景。我们可以借助课后服务开设人工智能相关的理论课程,包括人工智能的基本概念、应用领域、技术原理等方面的内容。通过课堂讲授、PPT演示、实例分析等方式,让学生了解人工智能的基本概念和应用场景。在课程教育的基础上,开展实践教育,让学生亲身参与到人工智能的实践中。可以通过编程、机器人操作、数据分析等方式,让学生体验到人工智能的应用和实现过程。
推广编程语言教育,重塑技能体系。教授编程语言,是人工智能教育的核心附着物,由于农村学生基础,笔者主要是结合学生的生活实际和兴趣点选择教学内容,基于图形化编程软件scratch,让学生掌握基本的编程语言。如基础的小车控制,让学生通过拖拽、连接等方式编写小车控制程序,控制小车前进、后退、左转、右转等动作,学生可以通过实践掌握图形化编程的基本操作和语法知识;
画图程序:让学生编写画图程序,实现绘制不同形状的图形,如三角形、正方形、五角星等,学生可以通过实践了解图形化编程的逻辑思维和创造力;互动游戏:让学生编写互动游戏程序,如打地鼠、接水果等。学生可以通过实践了解图形化编程的交互性和趣味性。
通过这些方式,学生可以更好地掌握图形化编程的基本知识和操作技能,提高学生的创造力和实践能力。
加强道德伦理教育,牢记社会责任。所谓教授人工智能伦理,就是让学生了解人工智能的道德和伦理问题,如隐私保护、数据安全等。这是当前开展人工智能教育最易忽视的一部分,实际是数字社会发展不得不重视的一部分。对小学生开展人工智能伦理教育,
需要考虑到以下几个方面:
引导学生正确使用人工智能技术。在教学中,要引导学生了解人工智能技术的优缺点和应用场景,让他们明白人工智能技术的正确使用方式,避免滥用人工智能技术带来的负面影响。
培养学生的道德意识。要引导学生了解人工智能技术所涉及的道德问题,如隐私保护、数据安全等问题,让学生了解这些问题的重要性,从而培养学生的道德意识和责任感。鼓励学生积极参与人工智能技术的发展。要鼓励学生积极参与人工智能技术的发展,让他们了解人工智能技术的前沿领域和应用场景,激发他们对人工智能技术的兴趣和热情。
培养学生的创新精神。要引导学生探索人工智能技术的发展趋势和未来应用场景,让他们了解人工智能技术的创新潜力和创新思维,从而培养学生的创新精神和创新能力。
通过以上教育方式的实践,可以有效地对小学生开展人工智能伦理教育,让他们更好地理解和认识人工智能技术,提高学生的科技素养和实践能力,同时也为未来的人工智能技术发展培养更多的人才。
强化计算思维教育,促进综合素养发展。通过思维训练,让学生了解人工智能的思维方式,如模式识别、逻辑推理等。授之以鱼不如授之以渔,只有学生的思维方式发生改变,人工智能教育才是成功的。在教学中,我特别注重学生计算思维的培养。例如“图形识别”这一教学内容,我通过以下步骤开展活动:
(1)准备一些不同形状和颜色的卡片,如圆形、三角形、正方形、长方形、红色、蓝色、黄色、绿色等。
(2)让学生随机选取一张卡片,并观察其形状和颜色。
(3)让学生尝试用语言描述这张卡片的形状和颜色,如“这张卡片是红色的正方形”。
(4)让学生将这张卡片放到一个空盒子里,并重复步骤2-3,直到盒子里有多张卡片。
(5)让学生从盒子里随机选取一张卡片,并尝试用语言描述它的形状和颜色,如“这张卡片是蓝色的长方形”。
(6)让学生将这张卡片放回盒子里,然后让他们尝试用语言描述一些规律或特征,如“所有蓝色的卡片都是长方形”,“所有红色的卡片都是圆形”。
(7)让学生通过这些规律或特征,尝试猜测盒子里还有哪些卡片,并验证猜测的正确性。
通过这个方式,可以训练学生的人工智能思维,让他们了解模式识别和逻辑推理的基本原理,并提高他们的创新能力和科技素养。
虽然在农村村级小学开展人工智能教育有一定的局限性,但只要合理布局、科学施策,一定能把人工智能意识传递给学生。通过有趣的课程设计和实践活动,激发小学生的学习兴趣,让他们更加主动地参与学习。开展计算机编程、机器学习等专业课程,提高他们的科技素养,从而提高学生的科技素养、创新思维和团队协作能力,同时也可以推动教育创新,提高教育质量。
注释和参考文献:
*马涛,赵峰,王有学,高洁.海淀区中小学智能教育发展之路[J].中国电化教育.2019(05)128-132.
*任辉.基于项目的小学人工智能课程设计实施研究[J].中国现代教育装备,2022(02)43-46.
*郑娅峰,傅骞,赵亚宁.我国人工智能教育研究现状及主体结构分析[J].数字教育,2020(1):6-8
*谢忠新,曹杨璐,李盈.中小学人工智能课程内容设计探究[J]中国电化教育,2019(4):22-27
*中小学人工智能技术与素养框架.中央电化教育馆,2021.11
*教育部办公厅.教育信息化和网络安全工作要点,2019
*国务院.新一代人工智能发展规划,2017