摘要：创客教育是近些年持续兴起的教育理念和教育模式，笔者通过近五年的创客教育实践，对比发现学生的创新精神、创客思维和实践能力有明显提升。现阶段，最新兴起的人工智能课程也从课程标准中逐步走向课堂一线，越来越多原有的基础课程在人工智能教育课程的助力下，迸发出了新的火花。本文结合小学阶段的年龄认知特点，在课题《小学人工智能课程创新型教学模式研究》的指引下，提出了融合创客思维的人工智能课程教学设计的思路和方法，并通过教学实践证明运用此方法的教学模式具有一定的可行性和创新性。

关键词：小学人工智能课程；创客思维；教学实践

引言

随着人类对人工智能的研究逐渐深入，在日常生活中越来越多的场景可以见到人工智能的应用，在教育领域中，亦是如此。而人工智能与教育的相融合，产生了很多不同表述的概念，但最终可以用两个方面进行涵盖：第一是人工智能知识教育，第二是人工智能在教育领域的应用。前者将人工智能相关的知识，例如定义、目标、算法、基本含义等进行系统化或单元化的整理后提供给学生学习；后者主要是将人工智能的技术运用到教育教学中，提高学生的学习效率和学习效果，促进学生的主动学习和勇于创新，同时也为学生和教师提供更多的方便和支撑。

创客教育所表达的内涵和外延，本文不做过多引述，但其中包含的创客思维，鲜有具体而又便于学生理解的定义或界定。创客的狭义理解，就是那些将想法和创意变成具体现实的人。创客思维，狭义理解也可以表述为它背后是一种能够想法创意实物化的产品思维，能够通过设计和制作解决现实世界中某些问题的作品。

一、搭建框架，思想有机融合人工智能

人工智能课程的现阶段，涌现了众多案例内容，而某些课例能够脱颖而出成为可以推广的优秀课例，其中一项重要内容就是结合了真实的情景。真实情景的搭建，教师在教学设计时可以引导学生充分发挥自身的主观能动性，寻找身边可以通过人工智能技术的介入而更加便利地解决的问题。这种解决问题的思想，也正是创客思维的体现。此时，教师只需要搭建一个支撑想法和创意诞生的框架，学生能够积极地参与其中，通过自主探究、团队合作等方式，就能够将人工智能和实际生活产生关联。

二、准确定位，思路有序融合课程设计

人工智能课程涉及的学科众多，有时候需要进行跨学科的学习，这对小学生的逻辑思维能力和综合运用能力也提出了要求。但由于这个阶段学生的年龄和认知特点，在人工智能课程设计的时候，教师需要准确定位学生年龄层的认知情况，合理设定学习目标，让学生能够“够得着”。融合创客思维，将人工智能课程与创客教育有效结合，提出以下教学思路和方法：

（一）问题发现

通过教师搭建的教学框架，学生寻找身边可以借助人工智能技术解决的问题。或者学生通过查找文献书籍、网络资源，了解人工智能技术可以改造生活当中哪些方面，进行发散思考或小组团队进行头脑风暴，确定运用人工智能解决的问题。

（二）问题分析

在确定了需要解决的问题之后，就可以围绕此问题进行一系列的调查、分析和研究，更好地了解问题。融合创客思维后，以最终产品化的解决为目标，在此阶段则需要进行功能分析、原理分析、结构分析等产品核心内容的构思或讨论，之后，进行软硬件分析、外观分析画出创意作品设计图。

（三）问题解决

从问题分析阶段获得创意作品设计图后，综合运用已有的知识和技能进行作品制作，如果实践过程中遇到技术困难，则自我提升或修改设计，直至可以将作品实物化。

三、鼓励实践，思维有效助力产品物化

创客思维中的分享，除了理念和方法的分享，亦是可以将实物化的作品进行分享。通过对上一环节问题发现、问题分析和问题解决后所形成的教学思路和方法进行实践后，开发了人工智能课程实例。下面以“家用智能书架”为例，呈现教学设计的过程与实践。

（一）情景支撑，发现问题

L同学家里藏书丰富，有几个书柜的图书，藏书量也在不断增加。家庭成员从书架拿书，直到阅读完成后，中间有时间间隔，往往容易忘记具体存放位置，书籍的种类多种多样，需要解决不同图书存放到不同书架的现实需求。

（二）激活思想，分析问题

书籍作为小学生日常接触到最多的物品之一，对其分类相对来说简单易行。但家庭藏书种类相对丰富，而有的专业类图书对小学生来说分类则稍有困难，因此借助一定的技术或设备，能够对书架进行改造从而解决实际问题，显得很有必要。鉴于此，学生首先对现有的墙面书架进行了重新设计，设计了旋转的立体书架，L同学在此阶段，充分运用创意设计图带来的具象化效果，自己先后进行了四次大版本的更新设计，后与小组成员交流，进行了多次改进设计，对不同书架的层级、位置都进行了细致的编号，最后再通过编程实现识别图书，书架旋转、灯光闪烁、语音播报等功能。

（三）综合运用，解决问题

作为家用智能书架的作品原型，在外观结构材料上可以选择瓦楞纸箱作为主要材料，它便于学生进行裁切、组装和粘合。即使设计了丰富多样的书架，也便于制作成型，为小学生将思维和设计实物化踏出轻松愉悦的第一步。

运用Mind+图形化编程软件进行作品功能编程，使用人工智能摄像头对书籍进行采集识别，获取书籍数据后与在程序库的数据进行对比匹配，学生在“做中学”完成人工智能摄像头的图像识别算法的了解、书籍识别训练和数据模型匹配等知识。

通过OLED显示屏、全彩LED灯和语音合成播放器进行音像同时呈现，准确指示书籍存放的位置，然后程序继续执行步进电机部分让立体书架实现转动一定角度，便于将书籍存放到书架上。

学生设计和制作“家用智能书架”过程中，需要进行跨学科学习和知识整合，综合运用图书分类、科学制作、原理算法了解、程序编写和外观美化等各项技能和知识。

（四）互评分享，展示提升

在作品完成过程中和完成后，使用星级评价表让学生进行互评和自评。分享交流互评是自我提升的起点。教师评价主要采用课堂观察记录表作为过程性评价，包括课堂参与情况、小组合作情况、任务完成情况三个维度，根据任务完成度、参与度、交流意见等给予三至五颗星的评价。终结性评价则采用学生交流分享后的作品展示表现进行评价反馈， 分享表达和作品展示，由学生个人和小组评比，选出最有创意的作品和完整度的作品，给予三至五颗星的范围进行相互评价。

结语

融入创客思维的小学人工智能课程教学设计中，课程内容选择和构建要在符合小学生年龄认知特点的基础上，搭建趣味性和实践性兼具的框架，引导学生主动参与、积极思考，通过环节相扣的教学实践过程，加深小学生对人工智能知识和应用的理解。融入创客思维的人工智能课程，是能够兼顾人工智能知识和人工智能应用的交叉综合运用课程，不是过分的偏倚知识或具体应用，而是取能者为我所用。

通过案例作品实践发现，学生的跨学科学习能力、创新能力、问题解决能力和团队合作能力都得到不同程度的提升，亦能够将人工智能课程高效开展，是具有一定可行性和创新性的模式。此外，由于人工智能是现阶段高速发展的学科，教学内容的时效性和实用性也需要在后续的教学中不断升级更新，才能保证贴合实际以促进学生有效的学习。

参考文献：

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作者简介：陈铿元，本科学历，小学科学一级教师，东莞市小学科学教学能手、松山湖优秀教师。东莞市信息科技“品质课堂”大赛活力组松山湖现场赛一等奖、科学学科青年教师教学能力大赛松山湖选拔赛一等奖、东莞市青少年科技创新大赛优秀指导老师、松山湖中小学科技模型优秀指导老师。