在人工智能教学中培养学生的创造力

创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力，也是中华民族引以为荣的禀赋。创新依赖于实干，实干展现着创新。创造力的培养与提升离不开实践，特别是基于真实情境的实践。创新人才培养不独指对少数天才学生的培养，更指培养每个学生具有创新思维、创造精神的教育实践，营造创新创造的氛围，对创新抱有积极肯定的态度。基础教育阶段是学生创新素质发展的关键期，人工智能的合理应用对学生创造力培养有积极推动作用。为培养学生创造力，笔者研读文献并结合校情、学情，以六年级人工智能单元为例，借助智能机械臂增加教学资源，科学设置情境，采取“四趣”策略引导学生实践，在数字化教学中渗透创新意识，以期总结出具有普适性的创造力培养策略。

一、创造力培养的现状与分析

（一）创新意识较弱

笔者查阅文献资料并进行问卷调查，发现大部分六年级学生的创新意识不强，对于科技自主可控创新和原始创新的重要性知之甚少。殊不知，原始创新对国家可持续发展、对国力增强都相当重要。

（二）行动力不强

六年级学生既保有小学生的天真，又有类似初中生的半成熟。对于发现的问题，时而夸夸其谈但不知如何下手，时而闭口不语闷头生气。殊不知，长期保持这样的行为习惯会导致创造力退化。

（三）问题应对无序

绝大多数六年级学生能发现问题，在教师引导下也能准确描述问题，但在解决问题的过程中容易钻死胡同，多次尝试后便宣告失败。殊不知，发现和解决问题，并不是紧挨着的两点，而是道路的两端，需要采取有效的策略才能破解。

对此，笔者经过调查与分析，发现在人工智能教学中，很多学生只能靠联想作出反馈，缺乏基于真实情境的实践。笔者对部分学生进行调查，对部分教师进行访谈，发现不少教师在培养学生创造力方面缺少有效的策略指导。

为此，笔者将以智能机械臂为载体，拓宽教学渠道、充实教学资源，旨在通过真实情境下的实践，激发学生的创新潜能。同时，在该教学过程中探索六年级学生创造力培养策略。

二、数字素养视角下创造力培养的目标与框架设计

创造力是智能时代必备的竞争力之一，更是数字素养的要求。在理论框架构建上，笔者细致地规划了创造力培养的路径，强调了细化目标和打磨框架的重要性。

（一）细化创新目标，观测学生创造力

笔者将创造力目标具体化为喜欢思考、勇于尝试、融会贯通、保持动力四个维度，并在每个维度下列举了具体行为指标（见表1），为评估和提升学生的创造力提供了清晰的指引。

（二）打磨研究框架，培养学生创造力

为研究如何培养学生创造力，笔者经过反复打磨，确定了目前最符合自身学校实际的创造力培养策略，研究内容与框架如图1所示。

笔者以“趣”为核心，在四个不同的阶段分别衍生出存在递进关系的“探”“激”“思”“增”。这四个阶段相互关联、层层递进，形成了一个完整的创造力培养体系。

三、应用“四趣”策略和数字技术培养学生创造力

以“数字咖啡屋”实践活动为例，笔者以“趣”为核心，组织“探趣”“激趣”“思趣”“增趣”活动，引导学生深入实践。

（一）探趣：虚实结合跨学科学习点燃学生好奇心与兴趣

在探趣阶段，笔者利用数字化教学资源，如腾讯文档协作平台、虚拟实验室等，激发学生对创造活动的好奇心与兴趣，引导学生参与虚拟世界的探索活动，鼓励他们跨学科借鉴和创新性思考，从而发现并提出新的想法和解决方案。

1.参考其他学科——借鉴思维

在探趣阶段，笔者鼓励学生了解更多的科技前沿，如科技领域最新研究成果，如何利用人工智能技术优化客户体验。同时，鼓励学生跳出传统的思维框架，借鉴其他学科的知识和方法来开阔设计思路。例如，在“数字咖啡屋”的设计中，学生不仅利用了美术和编程的知识，而且积极借鉴了数学、物理等其他学科知识。

2.培育这颗种子——创新思维

笔者借助故事、实例，激发学生对创建一个与众不同且具有前瞻性的“数字咖啡屋”的热情。笔者鼓励学生从顾客的角度出发，思考如何设计一个既实用又有趣的“数字咖啡屋”，引导学生想象如果“数字咖啡屋”能够“说话”，它会如何与客人互动。

3.播撒这些种子——发散思维

在探趣阶段的最后一步，笔者鼓励学生开展头脑风暴，尽可能多地设想各种可能的应用场景和功能特性，如利用虚拟现实技术让顾客在家“游览”咖啡馆并预订饮品等。这个过程中，学生不仅可以了解同伴的思路和方法，而且可以发掘潜在的创新点子。这样，学生发散思维不仅让他们看到了问题的多个方面和多种解决方案，而且学会了如何从不同的角度看待问题并提出创新性解决方案。

（二）激趣：从平面设计到三维数字建模激发学生创新实践热情

激趣是创造力培养的关键一环，旨在通过一系列活动和实践，激发学生的创新热情和实践动力。此阶段，笔者引导学生使用设计软件进行方案设计，让他们利用四年级时学习使用的3D建模软件Paracraft，将创意以数字化形式呈现。

1.调查研究——寻找科学依据

在激趣阶段之初，笔者引导学生进行市场调研和用户需求分析。学生参与问卷调查，访谈行业专家，实地考察，深入了解了当前咖啡市场的现状和用户需求，以及组成要素、设备和关键技术等。学生参与调查活动不仅对咖啡行业有了更深刻的认识，而且为后续设计提供了科学依据。

2.方案设计——融合创意制图

基于前期研究，学生对已有信息、材料等进行重组，提出解决方案，从而为产品设计做好准备。此阶段，笔者鼓励学生充分发挥自己的创意和想象力，将心中的“数字咖啡屋”借助图纸呈现出来。学生运用绘图软件绘制了“数字咖啡屋”的平面图、立体图等，将自己的创意可视化。同时，笔者组织学生召开创意分享会，让他们互相交流设计理念和创意点子，进一步激发创新思维。

3.创新实践——实现创意造物

学生设计完方案后，进入创新实践阶段。为了实现无接触取餐，学生借助机械臂实现自动识别和精准抓取功能。在这一过程中，学生学会了如何运用新技术和工具进行创新实践，同时他们创新思维得以直接验证和升华。

（三）思趣：利用数据分析工具支持学生深度思考

在思趣阶段，创造力培养的核心在于教师引导学生反思、实验、互动以深化他们对创新概念的理解，并在深度反思和创意碰撞中进一步拓展和完善创意和想法。在这个阶段，笔者引入了数据分析工具，让学生分析测试数据，如用户满意度、机械臂抓取成功率等，帮助学生科学评估项目成果。同时，建立数字化反馈系统，让学生在项目完成后，通过在线平台提交作品，接收多方评价与建议，实现快速迭代优化。

1.体验测试——承担错误

体验测试是“数字咖啡屋”实践活动思趣阶段的关键环节。学生通过实际操作来检验产品可行性和实用性。在这一过程中，学生不可避免地遇到各种问题，如系统的用户体验不佳、技术实现难度超出预期等。承担错误是通往成功的必经之路，学生只有勇敢地承担，并努力寻找解决问题的方法，才能完善作品。也只有这样学生才能增强责任感，提高解决问题的能力。

2.分享交流——接受批评

分享交流是思趣阶段的另一个重要环节。此环节，学生将自己的作品和想法展示给其他同学，并接受他们的评价和建议，将更全面的想法填写在结构化反馈（PDQ）表中。通过分享交流，学生汲取了新的灵感，在倾听他人意见的同时，虚心接受批评。这有助于学生更加客观地看待自己的作品和想法，从而不断完善和提升自己。

（四）增趣：技术与思维升级为学生创新增加动力

在增趣阶段，笔者加入在线社区，让学生在更广阔的平台上分享成果和创新想法，以持续激发创新热情。同时，利用数字化项目管理工具Teambition跟踪团队项目活动进展，并引导他们思考如何将AI技术与咖啡文化结合以提供更具创新性的产品和服务，鼓励他们通过在线协作和资源共享来维持和发展他们的创新项目。

1.持续研究——激发内在动机

开完作品发布会不代表结束，而是开始。学生深切体会到，在人工智能时代，产品的更新有多迅猛。每个项目都是可以不断深化和扩展的研究课题。例如，学生觉得制作好的咖啡可以改用传送带自主派发。为实现新的创意，学生就要注意传送带的速度和时间，将分拣和智能小车的通信模块在使用前进行配对。

2.发展观点——延迟满足

笔者引导学生从已参与的活动中发展自己的观点。例如，在笔者引导下，学生发现该项目的成果可以迁移到垃圾智能分类系统、智能物流系统、智能售货机等。智能物流系统包括货物上料、识别分拣卸货和货物打包配送三个任务，针对其中第一、第二个任务就可以有效迁移与拓展。

3.游戏精神——保持不竭动力

在“数字咖啡屋”实践活动中，笔者设计了一些富有竞争性或协同性的任务。例如，小组之间比拼谁的“数字咖啡屋”设计方案更受欢迎。笔者通过设置评价系统，让每项技术创新都能对应一定的积分奖励，以此激发学生的积极性和团队协作精神。同时，也鼓励学生在游戏中找到乐趣，将挑战视为进步的动力，始终保持对创新工作的热情，持续投入。

四、智能时代创造力培养的实效与经验

笔者采取“四趣”策略并应用人工智能等技术开展数字化教学，提高了学生的创造力。数字化教学不仅为学生提供了更多的学习资源和创新空间，而且有助于激发学生的创新兴趣和动力。近三年，笔者所在学校积极组织学生参加校外活动，获得不少奖项：全国性创新创造竞赛累计获奖2人次，省级获奖17人次，其中，参与全国中小学信息技术创新与实践大赛获一等奖，参与浙江省机器人挑战赛获小学组二等奖等。学生不仅在合作意识、独立思考、跨学科融合等方面取得了长足进步，而且在自我驱动学习、创新思维和持之以恒的精神面貌上有积极而显著的变化。

（一）自主探究，创设主题

六年级学生已有合作意识，具备独立思考能力，同时又追求个性化。学生在一定程度上可以自主建队，创设主题，研究创造。一学年内，学生将课内所学进行迁移应用，不断辐射，课外则自主开发更多有趣的作品。学生共同设计并研究过的主题活动累计32项。

（二）喜欢思考，留有痕迹

学生是好动的，尤其是遇到好玩的实践操作，这是他们的优势。但是，如果仅仅停留在操作层面，容易“玩物丧志”。除了产品发布会，教师还要利用各种图文材料（工具），让学生那有趣的灵魂留下痕迹，如项目操作手册、KWL表、阶段分析表、行为观察清单等。

（三）融会贯通，保持动力

在玩转人工智能时，学生借助机械臂及其配套的末端工具，有效模拟人手的操作。例如，对于表面光滑的物品，学生会使用吸盘，利用大气压强使真空吸盘和物体吸附在一起，再通过编程，将物品从起始点移到目的地。对于表面不规则的物品，学生会使用柔性手爪，模拟人类手指并利用摩擦原理，将物体抓取到合适的位置释放。为了使活动更丰富、更精彩，学生还会自制道具。例如，学生利用“机械臂+柔性手爪+DIY奖品包装”自制抓奖品机。笔者编写项目操作手册，采用“四趣”策略开展教学有条不紊完成了产品的制作，并“兜售”给其他学科教师使用。

（四）倾向测量，特质明显

学生有趣的灵魂还体现在项目活动外，分析“威廉斯创造力倾向测量表”后发现：学生的好奇心这个特质在研究前后一直保持高分，这是很宝贵的资源，需要努力保护；冒险性、挑战性是研究前后差距最大的特质，说明学生参与实践活动更趋于冒险、勇于挑战未知，遇到挫折与批评更有韧性，这也说明他们更加信任同伴、更加信任自己；想象力的丰富度还有待改善，这给后续教学研究指明了方向。

笔者分析各组四位成员的个人雷达图发现，组长的变化是最明显的。虽然一开始，组长表现并不突出，但是每个阶段他都会有明显提升，这在一定程度上说明，责任与担当在创造力提升过程中占有一定的地位。小组其他成员虽有提升，但是每个阶段的测试结果存在叠加现象，在完成3个项目后呈现出停滞不前的状态，甚至有成员出现回落现象，这在一定程度上说明，项目过程中学生比较团结，能够专注于项目活动，但是一旦结束似乎就停止了，延续性、驱动力、自主性还有待加强。

人工智能时代，培养学生的创造力是一项紧迫而重要的任务。笔者愿意和同仁一道继续深化“四趣”策略的研究与实践，探索更多有效的创造力培养方法，为培养新时代的创新人才贡献力量。

（作者周娇蓉系浙江省杭州市安吉路教育集团新天地实验学校教师；王盛之系浙江省杭州市安吉路教育集团校长、正高级教师、特级教师）

责任编辑：祝元志