创意智造提高学生创新能力

2022-07-24 19:09严丽娟
中小学信息技术教育 2022年7期
关键词:创新能力人工智能

严丽娟

【摘 要】大数据的广泛运用、人工智能领域的开发,给学校教育带来了新的挑战。建立以创意智造为重点的创客空间,把小学生天马行空的创意思想引导到现实智造,通过创客和人工智能教育,从小培养学生的创新意识和创新思维。

【关键词】创意智造;人工智能;创新能力

【中图分类号】G434   【文献标识码】B

【论文编号】1671-7384(2022)07-080-02

大数据的广泛运用、人工智能领域的开发,给学校教育带来了新的挑战。近几年,笔者所在学校在创客、人工智能教育方面做了大量工作。依托“互联网创未来”“少年硅谷”项目,开设了创客校本课程,建立了“手工制作+趣味编程+创意智造+3D打印+人工智能”为一体的学校创客空间。利用信息技术开展创意智造,把小学生天马行空的创意思想,引导到现实智造,通过创客教育和人工智能,从小培养学生的创新意识和创新思维。

Scratch少儿编程启蒙小学生创新能力

Scratch少儿编程教材为学生基础学科学习提供了学习方法的引导,也为学生核心素养教育提供了一种新的教育思路。对于初次接触创客教育的小学生,Scratch少儿编程能很有效地培养学生创客学习的兴趣。

例如,我在指导学生设计“智能红绿灯”时,首先设计了以下背景:马路上车来车往,小明看到斑马线旁有个控制器,于是他就想,要是按一下控制器,让绿灯马上变成红灯,就可以安全地过马路了。基于这样的背景,我们就开始了设计,首先要绘制行车道和斑马线,其次进行角色设计。第一步:从文件夹中选择新的角色;第二步:选择一辆你喜欢的汽车,并把它调整到合适的大小;第三步:尝试为汽车添加前进脚本,并注意调整车速;第四步:用给定的几条组合语句控制这辆汽车在正确的车道上行驶。通过反复改进和完善编程,逐步达成了上述目的,较好地激发了学生创客学习的兴趣。

造物离子Mind+编程发展孩子的创新思维

造物离子Mind+编程既涵盖了信息技术的程序创编,又包含了创意智做和语文书写;既发展了学生的创新思维,又树立了学生设计、发明的意识。

例如,我在指导学生设计“自动控制门”时,首先设计了以下背景:门口传来门铃声,一个走路的老奶奶听到门铃声从屋里走出来,一步一步艰难地向大门口走去。学生们发言积极,有的同学说老奶奶太孤单了,一个人住这么大院子,摔倒了怎么办。有的同学说老奶奶本来就行走不便,出来开门太麻烦了。有的同学说我们帮老奶奶设计一款自动感应门吧。然后,我提出了以下问题:我们的器材盒里有能实现自动旋转的器材吗?用什么控制旋转?怎样的程序能自动工作?

学生们带着这些问题开始了学习和研究,首先仔细地阅读器材说明书,知道了舵机能旋转到特定角度(0-180°或0-360°),其特点是转速比电动机慢,但力量更大,机械臂能完成更灵活、高难度的动作,可以让机械装置更加精确运动。其次,知道了运动传感器可以及时监测到人体发出的热源信号,一定范围内,只要有人出现,它就能立即将信号传递。最后通过问题驱动,学生们小组合作、交流、探索,设计程序实现当有人到门口时,自动传感器控制舵机实现自动旋转,把门打开。通过这样的设计、智造活动,不仅让学生掌握各个器材的功能及使用原理,还有效地解决了生活中的实际问题,让学生真正体会到了创客智造的应用价值,较好地培养了学生的创新思维。

智能制作培养孩子的创造能力

智能制作是通过项目设计、动手制造、创意编程,验证各种奇妙想法的过程。智能制作能激发学生对创新实践活动的兴趣,提高和同伴的协作、沟通能力,培养创造、批判性思维,提高学生的问题解决能力。

例如,我在指导学生设计“感应收费自动化无人游乐场”时,首先设计了以下背景:我们这里是旅游胜地,一到节假日,家长们都会带孩子来游乐场玩,为了尽可能地降低成本,我们想给他们设计一种自动收费装置,最终实现无人化。

基于以上目的,学生们开始寻找合适的材料,他们从旧玩具中拆下电动机、电池盒、齿轮,又收集了塑料瓶、支架、太阳能板等器材。然后,在老师的指导下,一部分孩子负责编写舵机程序,另一部分孩子利用收集到的器材进行创意智做。做出了摩天轮、橡皮筋动力过山车、空中飞舞、游艇、潜艇、太阳能自行车等,然后组成了一个大型游乐园,最后安装了城堡模型门,按钮控制舵机,制成了自动收费感应门,最终实现了无人化。通過这样的设计、智做活动,不仅让学生学会了如何合理地收集和选择、使用器材,又较好地培养了孩子的创造能力。

培养孩子发明创造的意识

世界随着技术的进步变得越来越不可思议。自从个人电脑进入我们的生活以来,人与电脑交互的方式变得越来越简单、越来越自然。过去编程还只是在电脑上敲敲代码,让电脑输出文字、声音或图像结果,现在有了图形化的编程工具和便于老师和学生使用的即插即用设备,让每个孩子都能零基础地接触电脑编程。结合学生的特点,通过Mind+结合Micro: bit主控板,让学生接触电脑编程,鼓励学生活用科学,创造性地表达自己的想法,解决他们关心的问题。

例如,我在指导学生设计“智能工厂”时,首先让学生学习“人工智能”程序和“少年硅谷”入门教程,其次让学生学习木工工具的使用方法,如机床、钻床、锯床、铣床、刨床等,然后让学生在网上寻找有关未来工厂的文字资料、图片等 。在完成以上步骤后,我们开始了器材的搜集,学生们从学校创意工作坊找了一些木板、电机、电池盒、齿轮、支架、太阳能板等,在电脑上搜索工厂和机械臂模型,并根据需要画好图纸,利用木板做出模型,收集“人工智能”的相关原器件,并在旧玩具中找了几个电动机、电池盒、齿轮、塑料支架、太阳能板等当作辅材。接下来,学生们开始画图、剪裁木板、用塑胶枪进行粘贴组合,制作好模型后,孩子们根据设计目的,把相关原器件安装到模型当中,并用电脑中少年硅谷项目提供的“人工智能”编写程序,最终实现了按下控制键,中央机械臂立即开始自动工作,实现生产的智能化、数字化和自动化。通过这样的设计、智做活动,不仅让学生自觉地加入到了学校“少年硅谷”“智能工厂”“手工坊智做”项目中来,又较好地培养了孩子发明创造的意识。

随着学校创客教育的蓬勃发展,大部分学生熟练掌握了趣味编程、自动化控制、智能智造、木工坊等基本原理。假期中孩子们还通过网课自觉学习BQ探月启蒙课程和人工智能编程。学校创客室购买了机器人,成立了“机器人兴趣小组”,孩子们可以快速组装不同的机器人,通过编程完成相应的任务。

总之,创新能力是现代科技发展的重要保障,也是创新教育、STEAM教育的重中之重。利用信息化创意智造能很好地发展学生的创新思维、提升创新能力、培养发明创造意识、实现智能梦想。

注:本文系2019年度甘肃省教育科学“十三五”规划课题“利用信息化创意智造对小学生创新能力提高的研究”(课题立项号:GS【2019】GHB0726)成果

参考文献

陈刚,石晋阳. 创意智造的课程观[J]. 中国电化教育,2016(11).

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