幼儿人工智能启蒙教育的探索与实践

林小佳

【摘要】处在智能时代，幼儿从出生开始就在智能的环境中成长，如智能手机、智能家电、智能汽车、智慧城市等。幼儿有着与生俱来的好奇心和探索欲望，在无意注意中接触了很多智能设备。幼儿在4～6岁具有“刨根问底”主动探究的特点，是开展人工智能启蒙教育的一个重要时期。当前，在幼儿园中开展人工智能启蒙教育，从教师观念、教学环境、师资队伍、教学方法等都值得探索研究。

【关键词】幼儿人工智能  启蒙教育  机器人。

【课题项目】本文系2020年福建省电化教育馆教育信息技术研究课题《基于教育机器人探索幼儿人工智能启蒙的应用研究 》（立项号：KT2016）的研究成果。

【中图分类号】G61   【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2021）21-0192-03

《指南》解读幼儿科学领域时，认为儿童对自然界中事物和现象进行探索并形成解释的过程为“科学探究”，进一步认识其逻辑关系的理解为“数学认知”。幼儿人工智能启蒙教育是幼儿科学领域的新兴分支，教学目标是引导幼儿对人工智能的事物和现象产生探究的热情和认知的兴趣，体验探究和解决问题的过程，发展初步的探究和解决问题的能力，在探究的过程中感知或者尝试思考人工智能设备与周围环境的关系。

一、幼儿人工智能启蒙教育的特点

人工智能是随着科学技术发展而在社会生产生活中逐渐出现、普及并不断发展的。人工智能启蒙教育是幼儿教育科学领域的一部分，是幼儿自身在人工智能认知领域的开端。因此，在教学内容、教学方法、教学形式上都有其独特性。

（一）时代性

在生活中，人工智能产品的更新速度快，不同时期幼儿出生所处人工智能环境不同。智能家居是伴随幼儿的成长过程，对幼儿认知变化有潜移默化的影响。幼儿对这样的环境可能习以为常：指纹开门、感应马桶、人体感应灯光，语音控制窗帘、电视机等。因此，教学素材的选择上应源于当下生活环境的有效提炼。

（二）启蒙性

人工智能启蒙一方面强调教学情景的创设。教学情景需要选择幼儿所熟知的生活环境，在幼儿成长过程中经常见到的、形象具体的、易于理解的有人工智能元素的事物和现象。教师结合幼儿年龄特征和接受能力，进一步提炼简化这些事物和现象作为课堂教学内容。其实，当前市面上已经开发出很多适合不同年龄幼儿学习的人工智能教育产品和启蒙课程，教师的角色是做出适切的选择。另一方面，人工智能启蒙是开启幼儿在科学领域的探究过程。《指南》明确指出，幼儿的学习与发展的目标紧紧围绕着激发探究和认知兴趣，体验探究和解决问题的过程，发展初步的探究和解决问题的能力。

（三）趣味性

幼儿对新鲜事物会表现出强烈的好奇心，会主动去探究，主动发问，喜欢亲自动手操作寻求答案。教学内容的选择既要来源于幼儿习以为常的生活环境，又要通过教师的二次创作，简化原理，设计新颖点，凸显激趣。当幼儿在现实生活中看到有人工智能的事物和现象时，会驻足观察，会发问，会用自己的方式去调查……这就说明，人工智能启蒙的种子已经埋入幼儿的心中。

（四）探究性

教学过程中，教师需在有关人工智能教学内容设计上具有梯度性，引导幼儿提出问题、思考猜测、动手操作、乐于合作、尝试表达。这样，幼儿在顺其自然探究过程中初步懂得探究人工智能事物和现象的方法和能力。《指南》特别提醒，不能对这些方法进行单独训练，避免对幼儿造成负担，反而磨灭了探究的兴趣。

二、创造幼儿人工智能启蒙教育的环境

（一）心理环境

幼儿对新奇的事物或现象充满好奇心，会向年龄大的人发问，也会向自己发问“为什么”，幼儿会通过自己的方式去寻找答案，总喜欢亲自体验、动手操作或者直接观看。这个过程，幼儿的心理其实是脆弱的，如果历经几次失败或者被否定，可能就会关闭那扇“好问”的大门了。教学过程中，对人工智能情景进行提炼简化，创建适切的探究问题，显得特别重要。问题的设计既要有阻力，使幼儿产生一定的挫败感，又要使幼儿通过合适的探究方法，赢得问题的解决，品尝成功的乐趣。教师总是得认真呵护好每一颗好奇的幼苗，使之茁壮成长。

（二）物质环境

1.生活中的人工智能。幼儿一出生就无意识地进入人工智能生活环境中，智能摇篮、智能家电、智能汽车、智能幼教設备等。教师在日常生活中需要留意观察，分类整理收集各类人工智能设备的实物、相片、视频等，尽量弄懂其基本功能、原理。一方面，教师启发引导幼儿做生活的有心人，尝试观察、辨识、探究生活周边的人工智能的事物或现象。另一方面，在课堂教学或者实践活动中，教师善于用生活中的人工智能情景导入课堂。

2.幼儿园的人工智能。随着信息技术的不断发展，传统的幼儿园融入智慧城市建设，成为智慧学习、生活、运动的场所。一进校门就有刷卡或者刷脸门禁、防控疫情测温检测系统，到了教室会有温控系统、安全防护智慧设施，课堂上老师会使用交互多媒体设备，运动场上有自动识别幼儿测量跑、跳仪器。教学环境设计上，科学馆、班级科学活动区增加了教育机器人主题探究区。在这里，幼儿可以随意拼搭机器人模块，实现有初级交互功能的主题机器人活动项目。

3.课堂上的人工智能。课堂上教师将居家、学校、社会环境中出现人工智能设备进行分类、简化，以视频、图片、实物等形式展示给幼儿，引导认知什么是人工智能产品。教学过程中，教师可据幼儿年龄及认知水平，选择专业公司生产的教育机器人产品。比如童心制物公司的童小点机器人以创设主题情景启发幼儿动手操作，实现智慧思考。还有大疆无人机、坦克机组等，教师可让幼儿参与操控体验。

三、案例展示：幼儿人工智能启蒙实现路径

幼儿思维有具体形象性的特点，强调直接感知、亲身体验和实际操作的重要性。教学过程中以设计情景活动为主，让幼儿在体验人工智能环境中感受乐趣，在操作各种零部件中探究科学。现以“智能灯控”的案例阐释对幼儿开展人工智能启蒙教育的实现路径三步骤：一是做什么，幼儿观察具体事件;二是怎么做，幼儿通过动手实验;三是做得如何，幼儿说出做了什么，是否满意，需要帮忙吗。

片断教学过程：

【情景设计】生活情景（视频）：夜晚起来上厕所，人经过洗手间门口，地灯就会自动亮起，过会儿就熄灭了。

【实验器材】专供幼儿使用的可拼搭套件模块4个，分别是灯白色方块、电池绿色方块、光敏元件黑色方块（暂时遮住光敏口）、热敏元件红色方块，每个模块大小一样，但颜色不同。

【做什么】幼儿进行随意拼接，组合顺序对了，灯会亮起。

【怎么做】

1.幼儿人数约10名，每人分一份套件。

2.教师简要引导幼儿如何进行拼接。

3.幼儿自主随意拼接，有的灯亮了，有的灯不亮。

4.教师引导幼儿观察对比亮灯与不亮灯拼接模块的颜色差异，指导其他幼儿正确拼接，全部实现亮灯。

5.教师引导幼儿找到光敏元件，撕掉光敏口遮挡物，并适当解释原因。在白天教室里，本来亮着的灯全部灭了。

6.此时，拉上教室窗帘遮挡阳光，灯再次亮起来了。可是去拉窗帘的四位同学桌上的灯却没亮起。等回到位置了，灯就亮了。

【做得如何】

教师提出问题1：为什么刚开始有的小朋友手里的灯不能亮呢？

幼儿回答：颜色不一样，颜色的顺序不一样。

评价：明白数理关系。

教师提出问题2：为什么拉上窗帘，灯又重新灯起来了呢？

幼儿回答：因为黑色模块感应到黑暗了。

评价：明白数理关系，明白了感应功能等。

教师提出问题3：有几盏灯好像认主人似的，等主人拉完窗帘回到桌位上，灯才亮起来呢？谁能说说是什么原因吗？

幼儿沉默了（幼儿争先恐后地回答一通，可惜没答对）。

有的幼儿开始行动起来了，站起来，跑去窗帘处，灯暗了，再回来，灯亮了。反复试验，都是如此。“老师，我知道了，灯会认主人！”很多幼儿兴奋地说。

评价：有的幼儿在尝试发现问题，探索解决问题的办法。

四、问题与办法

（一）幼儿人工智能启蒙教育供需矛盾

2017年国务院印发的《新一代人工智能发展规划》未提及幼儿园阶段设置人工智能启蒙课程，幼儿园智慧教室配置率低，幼儿园开设了幼儿编程等人工智能启蒙课程寥寥无几，说明人工智能启蒙教育落地幼儿园未得到教育部门肯定。但是课外机器人培训机构如雨后春笋般出现，市场需求火爆。城镇地区经济收入达到小康水平以上的家庭，很多会在中班就开始将孩子送到各种才艺培训机构学习，其中约有三分之一会选择人工智能启蒙课程。这也带来很多问题：机构良莠不齐、老师滥竽充数、课程质量有待考证、费用五花八门、幼儿学习多且杂。其后果有可能是既给家庭带来经济负担，又可能影响幼儿信息素养的健康形成。因此，规范的开展公办学校人工智能教育的社会诉求很高。

（二）推动幼师结构的多元化

幼儿园的人工智能启蒙教育是小学人工智能教育的延伸，尚未形成常态化教学。各方对是否在幼儿开始人工智能启蒙教育仍存在较大分歧，从决策者到幼儿园园长、幼师保留着传统固有的育人惯性。笔者认为人工智能教育可从试验点开始，打破传统幼师引进只能来源于学前教育专业，尝试面向工科类大学毕业生中挑选有志于幼儿教育的苗子加入幼儿园教师队伍，组建幼儿科创教师队伍。幼儿园以兴趣班的方式开展人工智能启蒙教育双师教学，教师通过观察、挑选聪慧的孩子加入兴趣班。教学过程中由科创老师和专业幼教老师配合开展，能很好地提高教学效果。

（三）尝试整园推进人工智能启蒙教育

整園推进发展人工智启蒙教育需要进行整体论证设计。首先，园长经过参观考察、培训学习提升教育理念，确定人工智能启蒙做为学园的办学特色。其次，学园环境进行升级改造，融入人工智能元素，营造科创启智的探究氛围，幼儿走着、玩着、吃着、睡着都会不经意地触及智能情景。接着，开展有关人工智能科创技能全员培训，提升全员整体信息素养，达成共同的育人目标。同时对理念先进、成长意愿强的青年教师开展深度科创技能培训，争取成为人工智能启蒙教育榜样科创教师。然后，在学园科学馆、班级科学角增加人工智能启蒙教育主题探究区。学园预留专项资金供科创老师随时按需采购器材，逐渐丰富人工智能探究作品。最后，课程建设以年级为单位开展集体备课，“先进带后进”逐渐推广到全园每个班级都有人工智能启蒙作品。

国家正大力推动人工智能教育的发展，随着小学人工智能课程成熟发展，人工智能启蒙教育将逐渐延伸到幼儿阶段。我们应该尝试在幼儿园就人工智能启蒙教育从教师观念、教学环境、师资队伍、教学方法等领域进行整校实践研究。

参考文献：

[1]王同聚，人工智能进入学校的瓶颈与应对策略[J].丁美荣.课程教学研究.2019（9）

[2]李季湄，冯晓霞主编.《<3-6岁儿童学习与发展指南>解读》.北京，人民教育出版社.2013版

[3]徐静.新时代下幼儿园人工智能教学探索[J].新课程.2021（42）