“农村娃”也能玩转人工智能
——农村小学人工智能教育的“青小路径”

江苏省苏州市吴江区青云小学 杨云妹 沈峥嵘

《新一代人工智能发展规划》把全面推进新一代人工智能提升到国家战略高度，指出在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育；建设人工智能学科，培养复合型人才，形成我国人工智能人才高地等。在这种新的时代背景下，学校教育需要做出相应的改变，才能满足社会需求和学生发展需要。而对于青云小学——一所农村小学来说，最好的切入点则是将其纳入现有的学校科技教育体系中，因地制宜地结合农村学校的学情和校情，有针对性地完善课程体系，开展人工智能项目学习活动，为农村科技教育注入新的发展活力。

一、问题与困惑：农村小学开展人工智能教育现状

（一）农村小学生人工智能学习方面存在的问题

为了更深入地了解学情，把握学校在开展人工智能教育方面的实际情况，学校曾以网络问卷的形式对五、六年级学生进行了一次问卷调查。根据对调查结果进行分析，学生在人工智能学习方面主要存在以下问题：

1.学生对人工智能的概念认识模糊

学校仅有30.8%的学生听说过“人工智能”这个概念，6.4%的学生能够说出两个基于人工智能技术的应用。这在客观上就需要学校补充人工智能的教学，以使学生适应社会的需求。

2.学生对于学习人工智能的目的理解尚不到位

调查显示，学校有62.3%的学生学习人工智能的目的仅仅停留在拓宽视野的层面上，大部分学生都没有认识到学习人工智能知识能够让他们未来更好地适应智能时代的快速发展。

3.学生获取人工智能知识的渠道不足

调查显示，学校有86.8%的学生都表示对学习人工智能有兴趣，但选择“不知道从哪里学”的学生占比高达64%。从理论上来说，学生可以上网查阅到关于人工智能的很多知识，但如果以“人工智能”为关键词在网络上搜索，出现在前几页的大部分内容都是广告，还有很多是小学生很难理解的内容。从客观上说，一个小学生，从网络上很难获取与他年龄相匹配的人工智能知识。

（二）农村小学在实施人工智能教育方面存在的困惑

1．专业教师匮乏

学校能够承担人工智能教学任务的教师主要是信息科技学科教师。学校共有专职信息技术教师2人，只有1个接受过人工智能教学培训，这成为农村和边远地区的共性问题，是学校开展人工智能教育面临的最大挑战。

2．课程资源短缺

在小学实施人工智能教育，没有统一的课程标准，在课程构建过程中，教学目标的确定、教学内容的选择、教学课时的安排和调整、教学模式和教学策略的选用、课程评价和综合教学场地的建设等方面，都存在着或大或小的分歧。

3．课时难以保障

目前，很多学校的人工智能教学都放在信息技术课上完成。但仅靠信息技术的课时量，是难以承担这项新的教育任务的。很多学校每周只有1课时的信息技术课，还需要完成大纲规定的教学任务，显然难以满足学生对人工智能教学的需要。

以上的困惑一直困扰着我们，但我们仍然认定农村学生也有接受人工智能创新教育的必要。因此，我们努力克服困难、争取支持，形成了独具特色的农村小学人工智能教育的“青小路径”。

二、实践与行动：农村小学人工智能教育“青小路径”

（一）构建“1+2+N”人工智能教育模式，助推学生信息素养发展

学校成立了人工智能教育行动研究小组，创造了“1+2+N”模式（见图1）。在“1+2+N”模式中，“1”是指人工智能必修课程，在常规课堂开展人工智能必修课程，按照国家信息科技课程实施。“2”是指兼具拓展性与研究性特点的思维课程和实践课程，属于选修课程，思维课程培养学生计算思维，包括图形化编程、Python课程；实践课程是指注重智能软硬件结合，动手实践创作智能作品的课程。“N”是指将人工智能教育融入学校所有学科。与此同时，学校还不定期举办人工智能开放日，拓宽学生视野，激发学习热情。必修课程与拓展课程互相联系、互相补充，形成了“知识拓展—思维训练—创新实验”三部曲。

图1

（二）因地制宜开发人工智能教育资源，破解人工智能学习困境

实验教学是小学人工智能教育的重要方法，对学生的信息素养提升具有举足轻重的作用。2022年4月，教育部正式公布了信息科技新课标，其中强调了人工智能实验教学的重要性，这与青云小学前两年的实践不谋而合。人工智能实验教学具有天然优势，它为发展学生利用计算思维设计、实现实际方案的能力提供了自主、探究、开放的学习场域。青云小学找准定位，多方推进，逐步构建了合理的人工智能课程群生态。

1.构建“学习村落”，创设个性化的学习体验

学习是社会环境或特定情境中的知识建构。青云小学打破了原有的“车间式”教室布局，将“墙”打破、打通，把“教育工厂”变成“学习村落”，学生的学习空间发生了一场重要变革，不再是完全固定的，而是多元的。除此之外，学校有效地进行了功能重组，构建了六大功能区，有探究区、发展区、交流区、合作区、展示区和创造区，既可以满足教师讲、学生听的传统教学，也可以满足主题式、项目式、探究性、大单元等不同教学方式，并提供配套资源和技术工具。这里的学习中心可以实现校园的万物互联和智慧感知，校园的一花、一草、一木、土壤、空气、水源等，都可以成为人工智能实践的对象。如用人工智能技术实现智能浇花、防大树淹死智能保护、校园内种植区植物的生长数据监测等，这种真实的学习、真实的实践、真实的动手、真实的探究，为学生人工智能教育提供了落地的支架，是教育哲学的转型。

2.开发教材资源，创造性地构建人工智能学习活动

信息技术日新月异，写进教材中的人工智能教学模块，由于有地域、目标、篇幅和结构的限制，对于人工智能教育的内容只是点到为止，给教师呈现的课程也只是提供了一个大概的框架。为了更好地实践人工智能中涉及的体验、验证与实现、应用部署等不同任务的实验教学，青云小学尝试从设计微项目入手，利用一系列人工智能编程软件与教学平台进行开发。这些人工智能编程软件除了具有图形化编程功能之外，还涵盖了许多实用的机器学习、语音识别、人脸识别、文字识别等人工智能模块，这些都为青云小学师生体验人工智能技术提供了良好的实验平台。

3.开发学生资源，在主动建构中设计人工智能实验

学校在选择和设计人工智能实验时，一是抓住学生的兴趣点，引发学生的创造动机；二是结合生活需求。如青云小学处于农村地区，电瓶车、摩托车是家长接送孩子上下学时的主要交通工具。我们通过日常观察发现，家长和学生对戴头盔的安全意识还比较淡薄。基于此，学校以解决这一实际生活安全问题为导向，将来源于实际生活需求的创意引入，借助学生已有的生活经验，引导学生设计和制作智能头盔。学生在这个过程中，解决了真实的生活问题，体验了创造的乐趣，感悟到了人工智能的力量。学校也形成了“源于生活—融合创造—用于生活”的人工智能教育生态。

（三）建构了农村小学生“项目驱动”学习模式，促进学生创造力发展

如何更好地实践人工智能中涉及的体验、验证与实现、应用部署等不同任务的学习活动呢？青云小学尝试从设计基于农村生活经验的项目入手，利用人工智能开放平台资源开展“项目驱动”学习活动新模式，有效破解了人工智能学习活动开展的困境。青云小学基于农村实际状况出发开展学习活动设计，而不是照搬基于城市情境的学习活动设计。

“项目驱动”人工智能学习活动新模式主要是让学生围绕着真实项目开展活动，包括项目分析、设计解决方案、实现解决方案和项目反思四个阶段。在具体的项目教学实施过程中，我们努力让学生沉浸在理解、设计和建造一个新系统的创造性过程中，驱动农村学生的内在动力，让他们有成就感。如青云小学所处的农村，有许多空巢老人，而且他们大多是文盲，不会操作智能手机。随着年龄的增加，各种疾病也会增多，有很多老人一天内往往要口服很多药，但是在服药过程中往往搞不清如何准时按量服药。通过这一生活情境，教师让学生以周边老年人服药情况为调查样本，进行问卷调查。经过前期调查、数据汇总、创意构思，让学生给老人设计智能机器人，通过药品盒子上的文字识别，结合他们自己录制的“方言”，完成语音输出实验，最后开发出老人使用时只需扫描相应的药片包装文字，即可播报学生事先录制的服药剂量家乡话的人工智能伴侣。项目驱动的人工智能学习和实践，不仅培养了学生们的计算思维，发展了核心素养，最重要的是让学生们亲历了设计与实现简单智能系统的基本过程。

（四）设计跨学科项目，夯实核心素养

人工智能是一门综合类课程，有着非常强的吸纳能力，教师要善于从其他学科的课程中发现与人工智能教学有关的因素，进行跨学科的整合，使项目式教学资源最大化、最优化。

例如，在《江南》这首古诗的场景中，如何让画中的鱼儿具有灵性，能听懂我们的语言呢？对着鱼儿说 “鱼戏莲叶东”，鱼儿就会往右边游；说“鱼戏莲叶西”鱼儿就会往左边游……”通过AI语音识别模块结合广播等方式，就能轻松实现创意设计，享受人工智能带来的快乐。当学生用自己的智慧，将一首首古诗，如《敕勒歌》《村居》《清明》《所见》等变成互动的人工智能作品时，学生亲历了人工智能实验的应用场景、算法、计算思维、语音识别，让学生在具体的微项目实践过程中学习人工智能，这样的教学方法不仅能培养学生学习人工智能的兴趣，让学生在实验的过程中获得智慧，还能有效地促进人工智能应用的发展。

人工智能教育的全面开展为学校创造了凸显创新实践特色的农村小学人工智能教育新形态，为农村学生带来了“后发优势”，在创新实践中将农村生活经验与新兴科技创新融合，有效驱动了学生的认知内驱力，激发了各学科在实际应用中的知识需求，形成了强烈的学习动机，促进了高阶思维、核心素养和创新能力的有效提升和发展。学生不再是浅尝辄止地体验人工智能技术，而是尝试基于人工智能技术审视生活中的现象和问题，根据真实生活的需要，运用知识迁移能力和学科思维来解决实现问题。学生的信息意识、数字化学习与创新、计算思维、信息社会责任等方面的素养都得到了夯实和发展。