张向梨

（西安高新国际学校 陕西西安 710119）

一、引言

人工智能与智慧教育引领教育教学的创新,已经成为教育信息化发展的必然趋势[1]。人工智能课程内容建设是影响中小学人工智能教育水平的关键因素,对中小学人工智能教育的发展具有重要意义[2]。指导小学人工智能课程开发的课程标准尚未出台,只有少数发达地区开发了机器人教育校本课程。因此,在小学领域开发人工智能校本课程十分重要[3]。STEAM教育着眼于对复合型创新性人才的培养,知识结构上强调的是学科间的融合,能力培养上注重的是学生创新精神与实践能力相结合。因此将STEAM教育理念运用到我国中学人工智能课程教学设计之中有着重要的教学实践意义[4]。综上，寻找适合小学人工智能课程的设计模式迫在眉睫。

二、项目背景

《创意地震装置》属于智慧生活主题的一个项目,来源于《信息课程标准》小学阶段教学目标“在条件具备的情况下，初步了解计算机程序设计的一些简单知识”，引导学生基于生活情景，先通过数字钢球倾角传感器和数字震动传感器控制灯的亮灭，理解基本的编程思路，学会连接简单的硬件，初步了解人工智能知识，培养学生的编程思维，促使学生带着浓厚的兴趣开始探究硬件与编程，围绕真实的项目开发环境结合小组人员自身特点设计实践，凸显科学、工程、数学、技术和艺术的融合，用技术孵化梦想，用智慧触发创新。

三、课程设计过程

（一）发现——大开眼界

①播放地震灾难的视频。视频中展示一位老人发明了一项救生床，引导学生思考：地震灾难来临，你有什么应对措施？这段视频选取现实中已经发明的智能地震应急产品，通过学生的观看和思考，为下一个环节铺垫。

②学生回答。可能涉及的答案会有灾难预警、应急、灾后重建等措施等，教师需及时点评，同时通过梳理学生的体会，顺势引出探究任务。

③引出课题。创意地震装置。

（二）设计——搭建学习支架

①出示地震阅读资料（见附1）。我们要进行发明，首先要了解地震。提问：关于地震，人们发明了各种智能装置，你有什么样的想法？让学生带着思考去阅读，完成后，通过问题检测学生阅读情况。

②学习硬件。通过阅读资料，我们了解到地震主要分为横波和纵波，来自地下的纵波引起地面上下颠簸振动，来自地下的横波能引起地面的水平晃动。

③发布项目：请各项目研发小组分别设计开发一款创意地震装置，采用头脑风暴，用户角度来确定研发方向。

④小组讨论：设计中需要考虑哪些因素？学生分享回答结果，包括调研市场，调研人群，了解需求等内容，在这个过程中可以采用投屏方式展示学生思维活动，同时教师巡视深入到各个小组中，进行适当的引导和启发。

⑤设计创意地震装置：打开思维，完成项目活动单——产品开发开发手册。

（三）实践——研发产品

①外形设计师依据用户需求绘制设计图纸，并在图纸中标出尺寸以及各部分材料名称（技术方式）。◆使用指定图纸，标注现有技术可以实现的部分。◆作品外形美观合理，有艺术性与设计感。

②核心功能设计师研发程序功能。问题设计：◆需要的基本硬件包括几类？◆制作过程中遇到的问题是如何解决的？◆制作过程中做了哪些改变和调整？

③项目自检，完善开发手册。◆功能实现情况。运用实际操作检验创意智能灯的功能是否实现。◆外形设计情况。外形设计是否美观，具有创意。◆开发进程反馈合作情况。

各研发小组依据方案，分工协作实践的过程中，老师需要巡视询问项目的进展，并提供补给材料、点播设计思路等帮助。

（四）分享——产品介绍和互动推广

举行小型产品发布会，分享各种研发产品。

①环节一

研发小组汇报：（根据产品开发手册准备发布内容）

创意发布（设计图纸+核心功能）

内测模型发布（设计图纸+核心功能+模型）

参考话术模板：

◆我们研发组打算为 设计一个创意地震装置，这款创意地震装置的特点是： 。

◆我们要实现 功能，现在已实现 功能。

◆产品的推广语： 。

教师可以根据各组的分享情况适当提问在制作过程中遇到的苦难以及解决的方法。引导其他小组抓住研发小组的不同特点及时点评，鼓励各研发团队要根据需求不断升级迭代产品。同时引导研发团队之间通过优势互补合作共赢。

②环节二

产品推广：采用众筹模式（天使投资人），推广产品。根据现场观众举手计数的形式进行反馈。引导学生进一步进行产品的迭代设计。

（五）拓展——智慧触发

①用技术孵化梦想，继续推进创意地震装置项目，迭代产品。

②回归现实，提问：假如地震真的来临，我们该怎么办？

四、结束语

本文应用了人工智能五环节开发模式进行了教学设计，并详细阐述了教学模式下的环节设计。以期起到抛砖引玉的作用，供一线教师进行参考。