創(chuàng)意智造提高學(xué)生創(chuàng)新能力

【摘要】大數(shù)據(jù)的廣泛運(yùn)用、人工智能領(lǐng)域的開發(fā)，給學(xué)校教育帶來了新的挑戰(zhàn)。建立以創(chuàng)意智造為重點(diǎn)的創(chuàng)客空間，把小學(xué)生天馬行空的創(chuàng)意思想引導(dǎo)到現(xiàn)實(shí)智造，通過創(chuàng)客和人工智能教育，從小培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維?！娟P(guān)鍵詞】創(chuàng)意智造;人工智能;創(chuàng)新能力大數(shù)據(jù)的廣泛運(yùn)用、人工智能領(lǐng)域的開發(fā)，給學(xué)校教育帶來了新的挑戰(zhàn)。近幾年，筆者所在學(xué)校在創(chuàng)客、人工智能教育方面做了大量工作。依托“互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)未來”“少年硅谷”項(xiàng)目，開設(shè)了創(chuàng)客校本課程，建立了“手工制作+趣味編程+創(chuàng)意智造+3D打印+人工智能”為一體的學(xué)校創(chuàng)客空間。利用信息技術(shù)開展創(chuàng)意智造，把小學(xué)生天馬行空的創(chuàng)意思想，引導(dǎo)到現(xiàn)實(shí)智造，通過創(chuàng)客教育和人工智能，從小培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維。Scratch少兒編程啟蒙小學(xué)生創(chuàng)新能力Scratch少兒編程教材為學(xué)生基礎(chǔ)學(xué)科學(xué)習(xí)提供了學(xué)習(xí)方法的引導(dǎo)，也為學(xué)生核心素養(yǎng)教育提供了一種新的教育思路。對于初次接觸創(chuàng)客教育的小學(xué)生，Scratch少兒編程能很有效地培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)客學(xué)習(xí)的興趣。例如，我在指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)“智能紅綠燈”時(shí)，首先設(shè)計(jì)了以下背景：馬路上車來車往，小明看到斑馬線旁有個控制器，于是他就想，要是按一下控制器，讓綠燈馬上變成紅燈，就可以安全地過馬路了?；谶@樣的背景，我們就開始了設(shè)計(jì)，首先要繪制行車道和斑馬線，其次進(jìn)行角色設(shè)計(jì)。第一步：從文件夾中選擇新的角色;第二步：選擇一輛你喜歡的汽車，并把它調(diào)整到合適的大小;第三步：嘗試為汽車添加前進(jìn)腳本，并注意調(diào)整車速;第四步：用給定的幾條組合語句控制這輛汽車在正確的車道上行駛。通過反復(fù)改進(jìn)和完善編程，逐步達(dá)成了上述目的，較好地激發(fā)了學(xué)生創(chuàng)客學(xué)習(xí)的興趣。造物離子Mind+編程發(fā)展孩子的創(chuàng)新思維造物離子Mind+編程既涵蓋了信息技術(shù)的程序創(chuàng)編，又包含了創(chuàng)意智做和語文書寫;既發(fā)展了學(xué)生的創(chuàng)新思維，又樹立了學(xué)生設(shè)計(jì)、發(fā)明的意識。例如，我在指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)“自動控制門”時(shí)，首先設(shè)計(jì)了以下背景：門口傳來門鈴聲，一個走路的老奶奶聽到門鈴聲從屋里走出來，一步一步艱難地向大門口走去。學(xué)生們發(fā)言積極，有的同學(xué)說老奶奶太孤單了，一個人住這么大院子，摔倒了怎么辦。有的同學(xué)說老奶奶本來就行走不便，出來開門太麻煩了。有的同學(xué)說我們幫老奶奶設(shè)計(jì)一款自動感應(yīng)門吧。然后，我提出了以下問題：我們的器材盒里有能實(shí)現(xiàn)自動旋轉(zhuǎn)的器材嗎？用什么控制旋轉(zhuǎn)？怎樣的程序能自動工作？學(xué)生們帶著這些問題開始了學(xué)習(xí)和研究，首先仔細(xì)地閱讀器材說明書，知道了舵機(jī)能旋轉(zhuǎn)到特定角度（0-180°或0-360°），其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速比電動機(jī)慢，但力量更大，機(jī)械臂能完成更靈活、高難度的動作，可以讓機(jī)械裝置更加精確運(yùn)動。其次，知道了運(yùn)動傳感器可以及時(shí)監(jiān)測到人體發(fā)出的熱源信號，一定范圍內(nèi)，只要有人出現(xiàn)，它就能立即將信號傳遞。最后通過問題驅(qū)動，學(xué)生們小組合作、交流、探索，設(shè)計(jì)程序?qū)崿F(xiàn)當(dāng)有人到門口時(shí)，自動傳感器控制舵機(jī)實(shí)現(xiàn)自動旋轉(zhuǎn)，把門打開。通過這樣的設(shè)計(jì)、智造活動，不僅讓學(xué)生掌握各個器材的功能及使用原理，還有效地解決了生活中的實(shí)際問題，讓學(xué)生真正體會到了創(chuàng)客智造的應(yīng)用價(jià)值，較好地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維。智能制作培養(yǎng)孩子的創(chuàng)造能力智能制作是通過項(xiàng)目設(shè)計(jì)、動手制造、創(chuàng)意編程，驗(yàn)證各種奇妙想法的過程。智能制作能激發(fā)學(xué)生對創(chuàng)新實(shí)踐活動的興趣，提高和同伴的協(xié)作、溝通能力，培養(yǎng)創(chuàng)造、批判性思維，提高學(xué)生的問題解決能力。例如，我在指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)“感應(yīng)收費(fèi)自動化無人游樂場”時(shí)，首先設(shè)計(jì)了以下背景：我們這里是旅游勝地，一到節(jié)假日，家長們都會帶孩子來游樂場玩，為了盡可能地降低成本，我們想給他們設(shè)計(jì)一種自動收費(fèi)裝置，最終實(shí)現(xiàn)無人化。基于以上目的，學(xué)生們開始尋找合適的材料，他們從舊玩具中拆下電動機(jī)、電池盒、齒輪，又收集了塑料瓶、支架、太陽能板等器材。然后，在老師的指導(dǎo)下，一部分孩子負(fù)責(zé)編寫舵機(jī)程序，另一部分孩子利用收集到的器材進(jìn)行創(chuàng)意智做。做出了摩天輪、橡皮筋動力過山車、空中飛舞、游艇、潛艇、太陽能自行車等，然后組成了一個大型游樂園，最后安裝了城堡模型門，按鈕控制舵機(jī)，制成了自動收費(fèi)感應(yīng)門，最終實(shí)現(xiàn)了無人化。通過這樣的設(shè)計(jì)、智做活動，不僅讓學(xué)生學(xué)會了如何合理地收集和選擇、使用器材，又較好地培養(yǎng)了孩子的創(chuàng)造能力。培養(yǎng)孩子發(fā)明創(chuàng)造的意識世界隨著技術(shù)的進(jìn)步變得越來越不可思議。自從個人電腦進(jìn)入我們的生活以來，人與電腦交互的方式變得越來越簡單、越來越自然。過去編程還只是在電腦上敲敲代碼，讓電腦輸出文字、聲音或圖像結(jié)果，現(xiàn)在有了圖形化的編程工具和便于老師和學(xué)生使用的即插即用設(shè)備，讓每個孩子都能零基礎(chǔ)地接觸電腦編程。結(jié)合學(xué)生的特點(diǎn)，通過Mind+結(jié)合Micro：bit主控板，讓學(xué)生接觸電腦編程，鼓勵學(xué)生活用科學(xué)，創(chuàng)造性地表達(dá)自己的想法，解決他們關(guān)心的問題。例如，我在指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)“智能工廠”時(shí)，首先讓學(xué)生學(xué)習(xí)“人工智能”程序和“少年硅谷”入門教程，其次讓學(xué)生學(xué)習(xí)木工工具的使用方法，如機(jī)床、鉆床、鋸床、銑床、刨床等，然后讓學(xué)生在網(wǎng)上尋找有關(guān)未來工廠的文字資料、圖片等。在完成以上步驟后，我們開始了器材的搜集，學(xué)生們從學(xué)校創(chuàng)意工作坊找了一些木板、電機(jī)、電池盒、齒輪、支架、太陽能板等，在電腦上搜索工廠和機(jī)械臂模型，并根據(jù)需要畫好圖紙，利用木板做出模型，收集“人工智能”的相關(guān)原器件，并在舊玩具中找了幾個電動機(jī)、電池盒、齒輪、塑料支架、太陽能板等當(dāng)作輔材。接下來，學(xué)生們開始畫圖、剪裁木板、用塑膠槍進(jìn)行粘貼組合，制作好模型后，孩子們根據(jù)設(shè)計(jì)目的，把相關(guān)原器件安裝到模型當(dāng)中，并用電腦中少年硅谷項(xiàng)目提供的“人工智能”編寫程序，最終實(shí)現(xiàn)了按下控制鍵，中央機(jī)械臂立即開始自動工作，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的智能化、數(shù)字化和自動化。通過這樣的設(shè)計(jì)、智做活動，不僅讓學(xué)生自覺地加入到了學(xué)?！吧倌旯韫取薄爸悄芄S”“手工坊智做”項(xiàng)目中來，又較好地培養(yǎng)了孩子發(fā)明創(chuàng)造的意識。隨著學(xué)校創(chuàng)客教育的蓬勃發(fā)展，大部分學(xué)生熟練掌握了趣味編程、自動化控制、智能智造、木工坊等基本原理。假期中孩子們還通過網(wǎng)課自覺學(xué)習(xí)BQ探月啟蒙課程和人工智能編程。學(xué)校創(chuàng)客室購買了