小學生人工智能教育

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小學生人工智能教育范文第1篇

關鍵詞 機器人與數學 樂高機器人 情境教學

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

Lego Robotics Course Based on Mathematical Task Situation

QIU Yafan

(School of Education, Fujian Normal University, Fuzhou, Fujian 350007)

Abstract Robotics education in basic education in China continues to explore and practice, the robot into the primary and secondary school classroom, into the different disciplines. Through the study of elementary school mathematics textbooks, the new curriculum standards based on the combination of mathematics and robot teaching robotics curriculum design based on the context of mathematical tasks, designed to allow students to be completed by robot production and tasks, the formation of mathematics learning enthusiasm and initiative. First-line robot education teachers with a certain reference value and practical significance.

Key words robot and mathematics; Lego Robotics; situational teaching

當前，已經有越來越多的英國教育專家強調指出，以往小學數學內容枯燥，缺乏適宜的教學方法，很難激勵孩子們的學習興趣。①對于我國來說，在新課改之前存在同樣的情形。但隨著近年來課程改革的不斷進展，數學的新課標強調重視學生的經驗、強調數學內容要通過問題情境引入、強調讓學生經歷解決問題的過程，這就使得數學的應用，從傳統上數學課程內容的終端，一下子置換到了起點。②秉著新課程的這個理念下，筆者嘗試將中小學盛行的機器人融入到小學數學的教學中，以此來討論機器人對提高學生數學學習興趣和促進數學知識理解和應用方面的影響。

1 機器人與數學整合的理念

1.1 機器人做中學的理念

隨著近年來，機器人教育在我國基礎教育的不斷探索與實踐，機器人教育從機器人競賽逐漸走向了機器人教學與教育研究。機器人的教育價值使它既可以作為家庭的益智玩具，也可以作為學校課外活動的載體，還可以作為基礎教育課程的載體。③建構主義是指從自己的經歷和思考中建立自己的知識和表征的觀點。④這啟示我們，在數學的學習過程，也應該提供給學生去經歷、去思考的平臺和機會，在已有經驗的基礎上建構起新的知識體系。而機器人活動不僅讓學生擁有高昂的學習樂趣，更提供了他們進行主動建構知識的平臺。

1.2 在有意義的情境中學習數學

賈斯珀系列（Jasper series）是20世紀80年代以來美國建構主義教學模式的典范案例之一。其中，他們提出了惰性知識的概念：指人們刻意回憶時能夠回憶起來的知識，但這種知識卻不能被自發地用來解決問題。而克服惰性知識的形成的其中一個手段就是在有意義的情境中學習。⑤因此，如果還沿用傳統的數學教學模式，無疑產生了大量的惰性知識。

機器人與數學課程的整合理念恰恰就是想讓孩子們把學到的數學惰性知識通過應用轉化成活的知識，去解決生活的問題。我們不在于讓學生只學數學，而在于教他們用數學去解決他們的問題。

2 機器人與數學的課程設計

表1 機器人與數學課程目錄

選擇樂高這一國際品牌的教育機器人套裝的NXT藍牙機器人系列，以及配套的圖形化編程軟件作為開展此活動的機器人載體。在研讀小學數學三年級至六年級的課本，以及教學參考書和新課程小學數學標準，了解小學生數學知識應用狀況的基礎上，選擇適合與機器人教學融合的教學內容，設計出基于數學任務情境下的機器人教學課題，如表1所示。

第一章主要任務是：制作一臺機器人，并編寫一個程序，讓機器人逐步完成自動計時、測距、計速的功能，并將結果轉換成一定的單位顯示到NXT控制器的屏幕上。掌握這些之后，進行出租車計價器的綜合設計，應用路程與單價的關系簡單地實現價格的計算，并同步在屏幕上顯示（如圖1）。本章涉及到的數學知識：圓的周長（小學數學六年級上冊）、乘（小數）、除（小數）、毫秒、路程、速度等數學概念和公式，應用到的編程模塊有：定時器模塊、變量模塊、數學模塊、數字轉文本模塊，以及各模塊之間數據連接。自動測距的參考程序如圖2所示。

圖1 出租車計價器在NXT屏幕顯示的效果及公式

圖2 自動測距參考程序

第二章主要任務是：制作一臺可以數出地上有幾條黑線的機器人。設計思路是機器人采集到黑線后變量自動加一，然后循環進行，實現變量中的數字不斷累加（程序如圖3）。在實現數線的基礎上增加數字判斷：進行定線舉旗、定線踢球等趣味性、競爭性的活動。

圖3 機器人數線、并進行定線舉旗的參考程序

第三部分主要任務是：在NXT控制器屏幕上顯示點、線、圖形，以及動態地顯示動畫形象。本節最主要涉及到的數學知識：位置（六年級上冊第一單元），而這個知識為以后學習坐標、函數的學習做很大的鋪墊。比如一個點的坐標是A（x,y），當y不變，x循環加一，這個點的運動軌跡就是一條橫線，那如何讓軌跡就變成一條豎線呢？如果x+1，y+1，或者x+1，y+2進行循環累加呢？如果把點換成一只小鳥，一個小人又會怎樣呢？這樣就激發了學生的大膽想象，各種有趣的動畫就產生了。這里需要第三方開發的一個共享軟件nxtRICedit.exe，可以隨意畫出自己的圖片素材和中文，然后導出、添加到NXT軟件目錄下的圖片庫中即可實現編程了（圖4）。

圖4 學生在nxtRICedit軟件中設計 “憤怒的小鳥”形象

第四部分主要任務是回顧前面所學的各種數學知識和編程知識，提出自己的設計項目然后在團隊合作下實現它。例如：同學進行了憤怒小鳥簡單版游戲的設計、打地鼠游戲、自動升旗裝置、出租車計價器升級版等作品。

3 機器人與數學課程的實施建議

《機器人與數學》是在數學任務情境的驅動下，以機器人課程的形式，學生通過機器人平臺、搭建機器人模型、設計程序，應用數學知識完成任務的課程。實施本課程過程中，需要考慮以下條件：

（1）設備的要求。NXT機器人套裝數目根據學生人數配備，兩人一套，盡量采用小班化教學，以不超過20人為宜。

（2）對學生能力的要求。要求學生在樂高機器人結構搭建和基礎編程方面有一定基礎，學段最好在四年級以上。

（3）對工程手冊的要求。一個團隊的整個工程設計過程是非常重要的。因此要求每位學生每堂課都要填寫工程手冊，包含以下內容：本節課任務、可能用到的數學知識和編程知識、程序流程圖、設計進展和過程、成果描述、自我評價、家長評價、指導教師評語。

（4）課程環節力求能夠做到貫穿于課前、課中、課后。課前預習，通過搜集資料尋找解決問題需要的數學知識。課中分享與應用，在師生的頭腦風暴下分析問題，在機器人設備的支持下解決問題。課后反思：教師上傳課堂照片、課程資料等到各學生博客上，以供學生和家長在博客上提出問題、寫感受、寫評價等。

4 總結與反思

本課程已經在福州市創未來機器人培訓學校的課程中進行了實施。通過教師的多次實踐和改進，本課程獲得了一定的成效，總結在以下幾方面起到了積極的作用：運用機器人教學設備提供的親身搭建、感知，團隊合作，逼真的數學學習情境，使學生在不斷的任務解決中，實現對數學知識的應用；通過不斷的提出問題與解決問題，從而建構出分析、解決問題的方法；通過不斷地提出一些挑戰性的問題，鼓勵學生不斷的提出自己的學習目標；通過復雜的任務情境，將分散的數學知識點串聯起來，進行數學知識的綜合應用；在頭腦風暴的學習氛圍中，學會互相尊重，學會團隊合作與溝通。

同時，本課程存在著一定的局限性。正如格拉摩根大學一位專家家指出，雖然教學實踐表明人工智能機器人肯定能吸引小學生積極參與和有目的探究相關的數學知識，但這并不是說，機器人必然會永遠保持高度吸引力。⑥我們教師在嘗試把機器人作為吸引他們興趣、承載知識的一個載體，但是它不是學習目的。而本文提出的機器人與數學課程存在內容還不夠豐富，與數學知識的整合還不夠全面，機器人編程難度較大等問題，在此希望其他一線教師和業內人士予以補充、指正，使機器人與學科的整合能夠得到更好的發展。

注釋

①⑥章鵬遠.人工智能機器人與小學數學教學[J].小學教學研究,2005(6)

② 余文森.個體知識與公共知識――課程變革的知識基礎研究[M].北京:教育科學出版社,2010.4:252.

③ ,張劍平.美國機器人教育的特點及其啟示[J],現代教育技術,2007(11).

小學生人工智能教育范文第2篇

一、工作思路

以新時代中國特色社會主義思想為指導，全面落實黨的和二中、三中、四中全會精神,深入貫徹關于安全生產重要論述,堅決扛起維護校園安全的政治責任，牢固樹立以師生為中心的安全發展思想，筑牢防線、織密網線、嚴守底線，大力防范化解影響師生人身財產安全的重大安全風險，防范遏制各類安全事故發生，為新時代教育事業高質量發展提供更加堅實有力的安全保障，切實提高廣大師生的獲得感、幸福感、安全感。

二、工作目標

堅持以關于安全生產重要論述武裝頭腦、指導實踐，把安全工作擺在重要位置，切實解決思想認識不足、安全發展理念不牢和抓落實存在較大差距等問題，堅持問題導向、目標導向和結果導向,深化源頭治理、系統治理和綜合治理，在強基礎、補短板、建機制、控源頭方面狠下功夫，扎實推進我區校園安全治理體系和治理能力。通過開展三年專項行動，推動各學校樹牢安全發展理念，強化安全底線思維和紅線意識，完善和落實重在從根本上消除教育系統事故隱患的責任鏈條、制度成果、管理辦法、重點工程、工作機制和預防控制體系，全面加強教育系統安全風險管控和隱患治理，使師生安全意識和防范能力明顯提升，校園安全突出風險明顯整治，校園安全基礎建設水平明顯提高，校園及周邊安全環境明顯改善，校園安全長效機制明顯健全，校園安全形勢明顯向好，校園安全事故明顯減少，實現教育系統安全發展、高質量發展。

三、主要任務

（一）學習宣傳貫徹關于安全生產重要論述專題。一是組織開展學習教育活動。各學校要及時傳達學習關于安全生產的最新指示要求，區教育黨委每年至少安排一次關于安全生產重要論述集中學習。集中組織觀看學習“生命重于泰山——學習關于安全生產重要論述”電視專題片。二是組織開展事故警示教育。深刻汲取典型事故教訓，以案說法、以案警示、以案促改，組織開展事故警示教育。各學校組織全體教職員工，至少開展一次集中警示教育。各地、各學校要結合實際制作事故警示教育片，印制警示教育資料，舉辦警示教育展覽。三是組織開展對話談心活動。每年組織開展一次安全對話談心活動，各學校主要負責人與教職員工談心，深入學習關于安全生產重要論述，強化安全生產責任措施落實。(牽頭股室:辦公室、校安辦、教育股，配合部門：各鄉鎮教管中心、區屬中小學、幼兒園、各職業學校)

（二）全面落實教育系統安全責任體系。一是全面落實學校安全主體責任。推動學校牢固樹立安全發展理念，建立“人人有責、層層負責、各負其責”的全員安全責任體系，健全“明責、知責、履責、問責”的安全責任運行機制。二是落實教育行政部門監管責任。教育局指導督促學校加強安全管理，建立規范化標準化監管機制，推動學校落實安全防范措施，著力消除盲區漏洞。三是落實領導責任。貫徹落實《省黨政領導干部安全生產責任實施細則》，按照“黨政同責、一崗雙責、齊抓共管、失職追責”的要求，進一步落實教育局、各學校黨政領導干部安全責任，堅決扛起防范化解重大安全風險的政治責任。四是強化督查督辦。加強督查檢查力度，充分利用通報警示約談問責等工作方式，強化安全責任落實。(牽頭股室：督導室、監察室、校安辦，配合部門：各鄉鎮教管中心、區屬中小學、幼兒園、各職業學校)

（三）不斷完善風險隱患防范治理體系。堅持問題導向,突出重點領域、部位、環節、群體等,全面排查整治各類安全隱患。春、秋季開學前,緊盯三防建設、校舍建筑、教育教學設施、消防取暖、食堂食品衛生、交通校車、實驗室及危化建品安全、校園周邊安全等各個方面,集中組織開展一次安全隱行患排查整治活動,形成安全風險隱患清單,落實防范管控措施,實現隱患排查、登記、整治、報告、銷賬閉環管理。春、秋季開學后，緊盯學生欺凌暴力和矛盾糾紛線索,以及特異體質、心理疾病、單親家庭、離異家庭、學習困難和情感困惑等方面學生思想表現和行為動態等情況,集中組織開展一次線索、問題排查化解工作,并采取“一對一、多對一”的模式,定期開展談心談話，加強對特殊群體學生的關心關愛和幫扶疏導。同時,按照日巡查、周排查、月報告制度要求,每月上旬報送學校安全風險隱患排查整治清單和學校重點關注學生排查幫扶工作清單。進一步建立健全安全風險隱患排查聯動機制,開展“安全你我他、師生家長共排查”“風險隱患大家防”等活動，鼓勵引導師生、家長、社會公眾舉報隱患、反映問題，營造人人關心校園安全、全力消除安全隱患的良好氛圍。(牽頭股室:校安辦、教育股，配合部門：各鄉鎮教管中心、區屬中小學、幼兒園、各職業學校)

（四）實施安全素質提升工程。一是深入開展安全教育。發揮課堂教學主渠道作用,推動安全教育進課堂、進教材、進頭腦，落實安全教育課時、教材、經費、師資。中小學每學年不少于12個課時,職業教育把安全教育納入教學計劃，設置學分，進行系統化安全教育。充分利用消防日、安全生產月等契機，開展科普講座、親身體驗、專題專欄等多種形式的安全教育宣傳活動，有針對性地開展防災減災、消防、食品、交通、防溺水、防踩踏、反欺凌、反暴力、反恐怖、掃黑除惡等專題教育。二是強化安全教育實踐環節。加強安全應急演練，中小學每月、幼兒園每季度至少組織一次應急疏散演練;職業學校按照實際，組織好應急疏散演練。強化安全教育實踐基地建設，支持推動建設一批集場景模擬、新媒體技術、互動體驗等形式于一體的學生安全教育體驗館、體驗教室建設。建設一批安全管理在線開放課程，運用虛擬仿真技術開展學校安全教育，強化案例警示教育和沉浸式互動體驗，提高安全教育的針對性、操作性、實效性。三是提升安全教育師資的專業水平。實施安全教育教師專項培訓，提高安全教育教師隊伍水平。四是提升管理人員素質能力。分級分批組織學校負責人、安全管理人員開展培訓，采取業務輪訓、專題培訓、研修培訓等多種方式，全面提升安全管理干部能力素質。加強安全學科建設和人才培養,提高從業人員素質。(牽頭股室:教育股，校安辦、人事股，配合部門：各鄉鎮教管中心、區屬中小學、幼兒園、各職業學校)

（五）實施提升安全基礎支撐保障能力工程。一是加強安全防范基礎建設。落實區平安建設工作領導小組辦公室關于平安建設方案，強化學校人防物防技防建設，全面提升各級各類學校安全防范建設整體水平。中小學、幼兒園認真落實區教育區“校安工程”校園監控建設，制定路線圖、時間表，推進行動計劃按步驟實施。校園重點部位、重點區域、重點場所安裝視頻監控并接入公安機關、教育部門的監控或報警平臺。二是提升安全科技化和信息化水平。推動學校建設安全物聯網監控系統和安全管理平臺，積極推廣應用溫度傳感、煙霧報警、視頻監控等技術，加強安全監測預警信息化建設，建立健全運用互聯網、大數據、人工智能等科技手段進行安全監督管理的制度。三是加強學校建筑及設施設備安全管理。建立校舍及內部設施定期檢查報告、維護維修、改造驗收制度。指導學校全面排查建筑物安全隱患，查找并整治違法建設、違規改變建筑主體結構或使用功能等造成的安全隱患，落實學校建筑所有權人承擔使用安全主體責任。校內無D級危房、危墻、違章搭建彩鋼板臨時建筑等。全面開展設施設備專項體驗，查找設施設備安全隱患和突出短板,設施設備必須符合國家有關質量標準。四是強化學校應急處置能力建設。督促各類學校制定突發事件應急預案，嚴格落實值班和信息報告制度，推動與學校周邊重點救援力量建立應急聯動機制，加強學校應急保障隊伍建設及應急物資儲備，完善應急管理分級響應制度和程序，定期開展應急演練，提升風險防范能力。根據學校實際和形勢變化，適時修訂應急預案。五是健全各項安全管理制度。推動學校按照有關法律法規，結合自身實際和風險，建立健全各項安全管理制度和規范標準，規范安全管理和監督行為，把安全生產貫穿學校發展全過程和各領域。落實教育系統安全管理統計分析制度，依法參加有關事故的調查處理，監督檢查事故單位落實防范和整改措施情況。(牽頭股室:校安辦、電教館、項目辦，配合部門：各鄉鎮教管中心、區屬中小學)

（六)加強重點領域安全管理

1.加強消防安全管理。一是推行消防安全標準化管理。建立完善教育系統消防安全管理規定，健全與消防救援機構協調聯動工作機制，組織學校開展消防安全標準化管理，提升消防安全管理水平。二是加強消防宣傳。將消防安全納入教育宣傳培訓內容，積極推進消防宣傳“進學校”，每年部署學校消防安全宣傳教育工作，組織開展“消除家庭火災隱患”“消防安全開學第一課”等專題教育活動，2020年將消防知識納入中小學、幼兒園教學內容，2022年實現學校消防安全宣傳教育全覆蓋。三是加強人員培訓。分批次、分類別組織學校消防安全責任人和管理人開展消防教育培訓,2022年底實現培訓全覆蓋。學校建立常態化全員消防培訓制度,落實入職必訓、定期培訓、轉崗輪訓等要求,全面提升教職員工消防安全意識。四是集中整治行業消防安全問題。2020年組織各類學校集中開展消防安全隱患排查整治，對高層建筑開展消防安全綜合整治，及時消除隱患。加強學校電氣安全隱患排查整治，完善落實用電安全管理制度，規范電器設備設置和電氣線路敷設，積極應用電氣火災監控系統。對一時難以整改的隱患，列出整改計劃，明確整改時限，力爭在三年內基本整改完畢。(牽頭股室:校安辦、教育股，人事股，配合部門：各鄉鎮教管中心、區屬中小學)

2.加強學校食堂和食品安全管理。健全并落實校長陪餐、從業人員健康體檢、原材料索證索票、食品留樣等學校食堂及食品安全管理制度。加大對學校炊管人員、從業人員全員培訓力度，加強對在校師生的食品安全和膳食營養的宣傳教育。定期開展食品安全自查自糾，降低食品安全風險、及時消除食品安全隱患。按照“中小學校食堂等級量化評分細則”，對學校食堂硬件設施及管理進一步規范。加大學校食堂“明廚亮灶”建設，并在2020年底前基本完成中小學校、幼兒園食堂“互聯網+明廚亮灶”建設任務。(牽頭股室:資助中心、校安辦，配合部門：各鄉鎮教管中心、區屬中小學)

3.加強校車交通安全管理。協調相關部門，嚴格落實《校車安全管理條例》，督促指導學校和校車服務提供者嚴格落實校車安全管理制度，完善服務方案，強化源頭管理、動態監管，保障校車通行安全。改善校車通行條件，加強校車通行管理，提升校車通行安全水平。加強校車駕駛人常態化培訓教育，利用典型事故案例進行警示教育。加強學生交通安全教育和隨車照管人員安全教育培訓。依法嚴查嚴處校車超速、超員、疲勞駕駛、動態監控裝置應裝未裝、人為關閉等違法違規行為,堅決清查“黑校車”。加強與應急管理、公安、交通等相關部門的溝通，完善聯動工作機制。(牽頭股室:校安辦，配合部門：各鄉鎮教管中心、區屬中小學)

4.加強實驗室危險化學品和特種設備安全管理。健全實驗室及危險化學品安全分級管理責任體系和監督體系，建立實驗室人員安全培訓機制。全面開展危險化學品排查工作，建立危險源全周期管理制度。加強實驗室安全教育，開設實驗室安全相關專業及課程，把實驗室安全教育納入相關人才培養方案。加強鍋爐、電梯、壓力容器、管道以及氣體鋼瓶、高壓滅菌鍋等特種設備的安全管理，特種設備管理人員須持證上崗，加強對特種設備日常檢查保養。(牽頭股室:項目辦、校安辦，配合部門：各鄉鎮教管中心、區屬中小學)

5.凈化校園周邊環境。推動相關部門加強校園周邊200米安全區建設，加強對安全區內有關經營服務場所、經營活動的管理和監督，落實“四個禁止”，即禁止設立上網服務場所、禁止設立歌舞廳、游戲廳等娛樂場所、禁止設立彩票專營場所、禁止設立存在安全隱患的場所。協調相關部門清理整頓校園周邊非法經營商販、攤點、違章建筑等；嚴格整治向學生出售非法出版物、販賣“三無”、“五毛”食品等突出問題。(牽頭股室:行政審批股、校安辦。配合部門：各鄉鎮教管中心、區屬中小學)

6.加強其它安全管理。一是開展預防未成年人溺亡專項治理。聯合省委政法委等部門，深入開展預防未成年人溺亡專項治理工作，推動各級政府和相關職能部門及學校落實工作職責。深入開展防溺水教育，教育引導學生掌握防溺水知識。組織發放《致全國中小學生家長的一封信》，提醒家長加強對孩子的防溺水教育和監管。二是做好學生欺凌防范工作。按照省教育廳等九部門《轉發教育部等九部門<關于防治中小學生欺凌和暴力的指導意見>的通知》精神，切實加強中小學生思想道德教育、法治教育和心理健康教育，建立早期預警、事中處理及事后干預機制，做好學生欺凌排查、防范和處置工作。密切家校聯系，共同防范欺凌事件的發生。三是加強防災減災工作。切實加強防災減災救災宣傳教育和應急演練，著力提升災害防范預警能力，切實增強學校防御自然災害能力。會同有關部門深入開展校園及周邊地質災害隱患排查和治理工作，建立健全校舍年檢、預警、信息監測公告、隱患排除和責任追究等制度，構建保障校舍安全的制度體系。四是深入開展掃黑除惡專項斗爭。組織全區教育系統開展掃黑除惡攻堅專項整治行動，深入開展涉黑涉惡線索排查工作，根除影響師生安全和學校穩定的黑惡隱患,建立健全長效工作機制。五是做好反恐怖工作。開展反恐怖專項行動，提升教育系統反恐怖綜合能力和治理水平。(牽頭股室:校安辦、教育股。配合部門：各鄉鎮教管中心、區屬中小學)

四、時間安排

從2020年6月至2022年12月,分四個階段進行。

(一)動員部署(2020年6月)。按照市教育局和區安委會安排，結合實際，組織制定細化本地、本校實施方案，進一步明確治理目標、重點任務、責任分工、工作措施、治理時限等內容，全面做好本地、本校專項行動的動員部署工作。

（二）排查整治（2020年6月至2020年12月底)。各學校按照本方案和本學校實施方案，全面排查本地、本校安全風險隱患,建立問題隱患和整改“兩個清單”,明確排查時間表、整改路線圖、工作責任人,積極發動各方面力量，加快實施，精準推進各項排查任務落實，確保取得初步成效。

(三)集中攻堅(2021年全年)。各地、各學校對照前期排查的“兩個清單”,堅持由表及里、由易到難,細化各項治理舉措。針對重點、難點問題，通過推進會、掛牌督辦、跟蹤整治等措施，加大專項整治攻堅力度，確保整治工作取得明顯成效,達到預期治理效果。

(四)鞏固提升(2022年全年)。在推進校園安全突出風險隱患整改的同時,深入分析共性問題,深挖背后的深層次矛盾和原因，總結梳理專項整治中行之有效的做法和經驗，及時上升為制度規范，形成長效機制，建立健全防范化解校園安全風險的系統性、機制性治理舉措，提升整體治理水平。

各學校要每年對專項行動工作進行總結，形成年度工作報告，2022年底形成三年行動報告，分別于每年12月15日前，報教育局校安辦。

五、保障措施

(一)加強組織領導。各學校要從增強“四個意識”、堅定“四個自信”、做到“兩個維護”的政治高度，深刻認識開展教育系統專項整治三年行動的重要性，樹牢安全發展理念。要強化領導責任,勇于擔當作為，主要領導親自研究、分管領導具體主抓,及時研究解決重大校園安全問題。要成立相應領導機構和工作專班,定期聽取整治情況匯報,研究推動工作措施,確保各項任務按步推進、按期完成。