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学生说“计算机不是冰冷的机器”

发布时间:2021-09-23 07:32:23  |  来源:中国网科学  |  作者: 张铭阳  |  责任编辑:科学频道

用筷子和橡皮筋搭的桥能承重14块空心砖?如何能够做到呢?乌鲁木齐八一中学的同学就做到了。在该校的科技节的各种活动和比赛上,“筷子搭桥”吸引了很多同学跃跃欲试。同学们用60支筷子和橡皮筋搭出了各种各样的“桥”,有正方形底架、长方形底架,还有栅栏式的,A字形的,夹板式的……

上面的场景是乌鲁木齐八一中学深厚的科技教育事件的一个镜头,重视科技教育、策划科技节和各种科普活动,是该校特色的惯例。近年来,乌鲁木齐八一中学深入推进人工智能课程建设,并与2018年底成立“智能科技教育工作室”,标志着该校在新时代背景下向智能教育的扩展和侧重。

八一中学的智能科教工作室在课程、活动、比赛中探索人工智能与机器人课程的应用。工作室由课程研发组、竞赛组、学习平台运营组、交流建设组、创新实验室组构成。工作室孵化了《IOT远程生态基塘控制系统》《基于AIOT的多场景无障碍互动门板》《大数据环境侦测与生长预测机器人》等十余项科技创新项目,辅导学生获得自治区一等奖以上荣誉60余项,其中1名学生获得“中国青少年科技创新奖”,2名学生获得全国学生信息素养提升实践活动人工智能专项“创新之星”,多名学生获机器人赛项国际一等奖。

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图1乌鲁木齐八一中学智能科技教育工作室全景图

抛开软硬件束缚聚焦“学科大概念”

智能时代到来,人工智能思维成为适应未来社会的必备素养,“蹿红”的人工智能教育致使蜻蜓点水学技术、以偏概全教编程、蒙眼乱跑搞创客等偏航现象层出不穷。面对“课时少”、“内容多”、“知识散”等问题,工作室聚焦“学科大概念”,抛开具体软件或硬件的束缚,将软件、硬件等按其认知层次和实践需要划分为相互联通的认知路径,通过“大单元”整合核心思维、关键能力和基础原理等,依托真实、有趣、引人的项目情景,促使学生进入持久的深度学习,形成真实的学力,获得思辨问题的智能思维和解决问题的思考力。

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图2乌鲁木齐八一中学智能科技教育课程积木

工作室构建了“科普”与“科技”齐驱并进的智能科技教育路径,既注重基础素养,启发心智、激发兴趣;也发展职业素养,启蒙职业选择。面向不同学情、不同需求的学生,工作室设计了科普、科技和科研等不同取向的学习路径,满足通识教育、个性发展和职业启蒙的多层次育人目标,形成了学校K12阶段智能科技课程群。

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图3乌鲁木齐八一中学智能科技课程群

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深度跨学科,铺设项目式认知路径

智能科技课程从技术的角度透视人,而STEAM教育以学生为中心关注人,两者在知识成分、认知单位、人本意识等方面存在共性。基于此,工作室构建了“STEAM+AI”的智能科技课程育人模式,将STEAM教育特征输入教学融合模型,以矫正单一学科知识的视角,将关注素养的教学行为输出到人工智能知识结构中,最终实现与人工智能教育在知识空间、实践空间、思维空间的对应与融合。

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图5基于STEAM教育的中小学(人工)智能科技教育模式

在课程研修阶段,每个课例紧紧遵循课程标准,做到每节新授课由课题组成员通过“线上+线下”的方式互相听评课,课程内容当周调整。以“图形化程序设计”、“智慧APP设计”和“AIOT智慧大脑”这三项课程举例来说:

“图形化程序设计”课程——突出人工智能的核心思想,例如学生通过《简易动物专家系统》一课体验程序、绘制树图等认知过程学习决策原理和函数等知识,学生通过《最优派车》一课在决策原理基础上复用搜索策略寻找最短距离,在算法层面拓展学习排序算法,在情景方面深入路线规划,了解深度优先搜索、广度优先搜索和启发式搜索的原理。