小学人工智能线上社团活动实践探索

【摘要】人工智能作为科技前沿领域，不断改变人们的生活，在教学中利用社团平台展开人工智能教育有助于发展学生的信息素养能力。如今线上线下融合的学习逐渐被证明其有效性。文章设计并实践了人工智能线上社团活动，总结了经验与问题，以期为教师开展线上社团提供参考。

【关键词】虚拟机器人；人工智能；无人驾驶；创新能力；信息素养

本文借助IRobtQ虚拟机器人学习平台，充分利用线上平台，以项目为驱动，以学生为中心，以实践为核心，开展线上人工智能社团活动，让学生在虚拟场景中模拟无人驾驶，了解并体验人工智能的应用。

一、社团活动整体设计

本活动围绕“虚拟搭建机器人，初体验无人驾驶”的主题，设计如下活动框架（如图1）。

通过活动，学生了解人工智能与无人驾驶的发展与现状，感受科技的发展以及人工智能对社会的影响，感知无人驾驶的原理；学生带着兴趣学习如何搭建一个有智慧的机器人，通过虚拟的形式初步体验无人驾驶的原理，体验机器赋能的过程；让机器人在仿真世界里行驶，不断地优化和改进，内化认知，体会无人驾驶应当遵循的社会准则，提升社会责任意识。

1.感知：走进人工智能与无人驾驶

本环节主要以云参观、线上分享的形式展开，初步感知无人驾驶的原理。在活动过程中尝试信息获取、收集、判断、整合，提高信息意识，了解人工智能及无人驾驶领域的概念和原理，提升计算思维，激发对人工智能和无人驾驶的学习兴趣，提升责任感与培养信息素养。

（1）云参观上海科技馆，微信群分享参观收获。学生自主进入上海科技馆小程序中参观，了解会跳舞的机器人、会拼魔方的机器人、会画画的机器人等为何能有这样的智慧。通过云参观，感受人工智能的魅力，初步感受机器人如何具有“智慧”，完成任务单，并通过微信群分享。

（2）网上查找收集资料，完成收集表任务单。教师利用企业微信群公告发布任务：利用线上资源以及老师分享的资料，了解人工智能与无人驾驶，完成以下学习单（如表1）。为方便收集与整合大家的学习成果，教师可利用企业微信收集表功能，收集大家的任务单。

（3）制作数字作品，交流学习成果。通过设计思维导图、PPT等数字作品的方式介绍自己的学习收获并在微信群中分享，同学间互相学习，互相评价，也可以和自己的家人分享，促进居家生活亲子间的交流互动。

2.体验：我的无人驾驶机器人

本环节以自主学习和线上互动的形式展开，在活动过程中，通过想一想、学一学、搭一搭、编一编四个子环节，学生经历初步设计构思、加强编程能力、合作“赋能”机器人的过程，从而实现计算思维、应用与创新、认知与整合、责任与态度等核心素养的提升，切实体会无人驾驶的原理。

子环节一：想一想

（1）直播互动，分析需求。通过企业微信直播功能，教师出示无人驾驶项目任务（如表2），展示虚拟城市场景，利用任务单，明确交流谈论内容，师生进行集体互动，分析任务需求。

任务单3：分析任务与场景

场景元素 需解决的问题 场景特点

（2）协同编辑，交流改进。互动结束后，学生基本了解了任务需求，利用腾讯共享文档，学生在文档中互相补充，思维碰撞，完善任务单，进一步明确无人驾驶的任务需求，初步形成用人工智能解决问题的思路。

子环节二：学一学

（1）自主学习线上微课。明确无人驾驶任务需求后，教师通过微信群发布学习任务，让学生带着目标学习资料、观看微课，自主学习各类传感器的作用和使用方法，学习如何实现自主行驶、如何检测行人、如何避让交汇车辆等内容。

（2）线上个性化指导。学生在学习过程中可以通过微信将完成的作品提交，并将遇到的问题反馈给老师，老师针对性指导，通过适当的引导，引发学生反思，提升解决问题的能力。

（3）线上会议集中互动。针对学生的典型问题，利用企业微信会议功能，通过共享屏幕、发言、批注等方式展开交流。

（4）参加智能创新大赛入围赛。每年5月份，全国青少年电子信息智能创新大赛入围赛如期举行。参与竞赛能够激发学生动力，同时此次比赛也是对本活动的阶段性成果考验。

子环节三：搭一搭

（1）构思机器人架构。学生根据机器人实现无人驾驶需解决的问题，通过小组讨论与合作，选择合适的控制器、传感器、安装块，尝试动手设计机器人基本架构。

（2）搭建无人驾驶机器人。学生根据构思和草图，尝试在软件中虚拟搭建机器人。然后在群中分享自己的设计，互相评价，比如距离传感器的角度、控制器的选择、红外传感器的数量等，取长补短，改进机器人设计。

子环节四：编一编

（1）设计程序方案，绘制流程图。根据城市场景，学生分成三个小组，交流讨论，绘制让机器人自动驾驶完成路线行驶的流程图并在群中分享设计。

（2）编写无人驾驶程序。根据设计方案，尝试编写程序。编写程序的过程中可以通过微信群交流自己的问题，也可以单独向老师提问，在不断的沟通中改进方案，在不断的交流与抉择中优化设计，同时也提升社会责任意识。

3.内化：奔跑吧，机器人

（1）虚拟体验无人驾驶。进入虚拟城市环境中，让机器人在道路中行驶，测试机器人和程序，在反复调试和改进中进一步体验无人驾驶的原理，感受机器人奔向终点成功自主驾驶的喜悦，点燃学生心中未来的科技梦想。

（2）专家培训，改进设计。在大家通过前期活动有了较为丰富的理论基础和扎实的编程能力后，由区级邀请资深工程师为大家进行线上培训，通过培训激发学生思考，延伸更多的设计方案，进一步改进设计。

4.学生评价

学生评价贯穿在整个社团活动过程中，结合自评、互评、师评的方式进行，以“摘星”的形式表现评价结果，评价内容围绕核心素养目标的达成，详细评价内容和依据如表3。

二、活动经验

为期半年的社团活动画上了圆满的句号，和同学们度过了充实有意义的线上时光，回顾活动过程，总结经验，以期提供一些活动设计参考。

1.家校协同，推进活动开展

本活动为期半年左右且在线上进行，能够顺利完成的关键是与家长建立良好的沟通关系。家长的支持与适当的督促，是学生坚持参与活动的动力之一。

2.整合资源，丰富活动形式

丰富的活动形式，能提高学生参与的热情，在线开展活动也不例外，有效利用和整合资源，可以让活动精彩充实，可以让学生自主搜索相关主题资源，打开眼界；利用各类App、小程序的线上展览平台，实现“零距离”云参观、云观摩；借助区平台和资源，联系相关专家，开展线上讲座；整合微课，提供自主学习资源；利用线上教学平台直播、会议的丰富功能，丰富交流形式。

3.借助工具，提高活动效率

（1）任务提交工具：活动中学生完成任务后的提交方式多样，为了提高效率，可以利用问卷星、腾讯共享文档，或者教学平台比如企业微信中的收集表功能，快速收集学生任务单，利用这些工具的数据分析功能也有助于教师更快捷地了解情况完成任务，作出反馈和评价。

（2）录屏与视频工具：有时候需要了解学生实践操作过程中的问题，可以利用录屏软件，学生将编写过程录制下来并提交，教师通过视频软件的倍速播放、快进等功能能够较快地发现学生在哪个环节遇到难题，从而作为案例与同学分享，让大家一起出谋划策，提出更好的解决方法。

（3）线上交流工具：利用线上互动平台中的投票、批注、屏幕共享等功能在提升学生参与兴趣的同时，也让互动更加高效。

4.关注习惯，注意保护视力

线上开展活动，主要依靠计算机或者平板、手机等数字设备，要提醒学生合理安排使用数字设备的时间，使用过程中保持正确的姿势，注意保护视力，养成好习惯。

5.有效评价，培养核心素养

评价的设计以认知与整合、信息意识、计算思维、应用与创新、责任与态度五个核心素养目标的达成情况展开。

总而言之，本活动充分利用、整合了线上平台、资源、工具，有效培养学生核心素养，达成活动目标，也从中发现了问题，进行反思，提出改进意见。

【参考文献】

[1]中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要[EB/OL].2021-03-13.