小学生人工智能教育

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小学生人工智能教育范文第1篇

关键词 机器人与数学 乐高机器人 情境教学

中图分类号：G424 文献标识码：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

当前，已经有越来越多的英国教育专家强调指出，以往小学数学内容枯燥，缺乏适宜的教学方法，很难激励孩子们的学习兴趣。①对于我国来说，在新课改之前存在同样的情形。但随着近年来课程改革的不断进展，数学的新课标强调重视学生的经验、强调数学内容要通过问题情境引入、强调让学生经历解决问题的过程，这就使得数学的应用，从传统上数学课程内容的终端，一下子置换到了起点。②秉着新课程的这个理念下，笔者尝试将中小学盛行的机器人融入到小学数学的教学中，以此来讨论机器人对提高学生数学学习兴趣和促进数学知识理解和应用方面的影响。

1 机器人与数学整合的理念

1.1 机器人做中学的理念

随着近年来，机器人教育在我国基础教育的不断探索与实践，机器人教育从机器人竞赛逐渐走向了机器人教学与教育研究。机器人的教育价值使它既可以作为家庭的益智玩具，也可以作为学校课外活动的载体，还可以作为基础教育课程的载体。③建构主义是指从自己的经历和思考中建立自己的知识和表征的观点。④这启示我们，在数学的学习过程，也应该提供给学生去经历、去思考的平台和机会，在已有经验的基础上建构起新的知识体系。而机器人活动不仅让学生拥有高昂的学习乐趣，更提供了他们进行主动建构知识的平台。

1.2 在有意义的情境中学习数学

贾斯珀系列（Jasper series）是20世纪80年代以来美国建构主义教学模式的典范案例之一。其中，他们提出了惰性知识的概念：指人们刻意回忆时能够回忆起来的知识，但这种知识却不能被自发地用来解决问题。而克服惰性知识的形成的其中一个手段就是在有意义的情境中学习。⑤因此，如果还沿用传统的数学教学模式，无疑产生了大量的惰性知识。

机器人与数学课程的整合理念恰恰就是想让孩子们把学到的数学惰性知识通过应用转化成活的知识，去解决生活的问题。我们不在于让学生只学数学，而在于教他们用数学去解决他们的问题。

2 机器人与数学的课程设计

表1 机器人与数学课程目录

选择乐高这一国际品牌的教育机器人套装的NXT蓝牙机器人系列，以及配套的图形化编程软件作为开展此活动的机器人载体。在研读小学数学三年级至六年级的课本，以及教学参考书和新课程小学数学标准，了解小学生数学知识应用状况的基础上，选择适合与机器人教学融合的教学内容，设计出基于数学任务情境下的机器人教学课题，如表1所示。

第一章主要任务是：制作一台机器人，并编写一个程序，让机器人逐步完成自动计时、测距、计速的功能，并将结果转换成一定的单位显示到NXT控制器的屏幕上。掌握这些之后，进行出租车计价器的综合设计，应用路程与单价的关系简单地实现价格的计算，并同步在屏幕上显示（如图1）。本章涉及到的数学知识：圆的周长（小学数学六年级上册）、乘（小数）、除（小数）、毫秒、路程、速度等数学概念和公式，应用到的编程模块有：定时器模块、变量模块、数学模块、数字转文本模块，以及各模块之间数据连接。自动测距的参考程序如图2所示。

图1 出租车计价器在NXT屏幕显示的效果及公式

图2 自动测距参考程序

第二章主要任务是：制作一台可以数出地上有几条黑线的机器人。设计思路是机器人采集到黑线后变量自动加一，然后循环进行，实现变量中的数字不断累加（程序如图3）。在实现数线的基础上增加数字判断：进行定线举旗、定线踢球等趣味性、竞争性的活动。

图3 机器人数线、并进行定线举旗的参考程序

第三部分主要任务是：在NXT控制器屏幕上显示点、线、图形，以及动态地显示动画形象。本节最主要涉及到的数学知识：位置（六年级上册第一单元），而这个知识为以后学习坐标、函数的学习做很大的铺垫。比如一个点的坐标是A（x,y），当y不变，x循环加一，这个点的运动轨迹就是一条横线，那如何让轨迹就变成一条竖线呢？如果x+1，y+1，或者x+1，y+2进行循环累加呢？如果把点换成一只小鸟，一个小人又会怎样呢？这样就激发了学生的大胆想象，各种有趣的动画就产生了。这里需要第三方开发的一个共享软件nxtRICedit.exe，可以随意画出自己的图片素材和中文，然后导出、添加到NXT软件目录下的图片库中即可实现编程了（图4）。

图4 学生在nxtRICedit软件中设计 “愤怒的小鸟”形象

第四部分主要任务是回顾前面所学的各种数学知识和编程知识，提出自己的设计项目然后在团队合作下实现它。例如：同学进行了愤怒小鸟简单版游戏的设计、打地鼠游戏、自动升旗装置、出租车计价器升级版等作品。

3 机器人与数学课程的实施建议

《机器人与数学》是在数学任务情境的驱动下，以机器人课程的形式，学生通过机器人平台、搭建机器人模型、设计程序，应用数学知识完成任务的课程。实施本课程过程中，需要考虑以下条件：

（1）设备的要求。NXT机器人套装数目根据学生人数配备，两人一套，尽量采用小班化教学，以不超过20人为宜。

（2）对学生能力的要求。要求学生在乐高机器人结构搭建和基础编程方面有一定基础，学段最好在四年级以上。

（3）对工程手册的要求。一个团队的整个工程设计过程是非常重要的。因此要求每位学生每堂课都要填写工程手册，包含以下内容：本节课任务、可能用到的数学知识和编程知识、程序流程图、设计进展和过程、成果描述、自我评价、家长评价、指导教师评语。

（4）课程环节力求能够做到贯穿于课前、课中、课后。课前预习，通过搜集资料寻找解决问题需要的数学知识。课中分享与应用，在师生的头脑风暴下分析问题，在机器人设备的支持下解决问题。课后反思：教师上传课堂照片、课程资料等到各学生博客上，以供学生和家长在博客上提出问题、写感受、写评价等。

4 总结与反思

本课程已经在福州市创未来机器人培训学校的课程中进行了实施。通过教师的多次实践和改进，本课程获得了一定的成效，总结在以下几方面起到了积极的作用：运用机器人教学设备提供的亲身搭建、感知，团队合作，逼真的数学学习情境，使学生在不断的任务解决中，实现对数学知识的应用；通过不断的提出问题与解决问题，从而建构出分析、解决问题的方法；通过不断地提出一些挑战性的问题，鼓励学生不断的提出自己的学习目标；通过复杂的任务情境，将分散的数学知识点串联起来，进行数学知识的综合应用；在头脑风暴的学习氛围中，学会互相尊重，学会团队合作与沟通。

同时，本课程存在着一定的局限性。正如格拉摩根大学一位专家家指出，虽然教学实践表明人工智能机器人肯定能吸引小学生积极参与和有目的探究相关的数学知识，但这并不是说，机器人必然会永远保持高度吸引力。⑥我们教师在尝试把机器人作为吸引他们兴趣、承载知识的一个载体，但是它不是学习目的。而本文提出的机器人与数学课程存在内容还不够丰富，与数学知识的整合还不够全面，机器人编程难度较大等问题，在此希望其他一线教师和业内人士予以补充、指正，使机器人与学科的整合能够得到更好的发展。

注释

①⑥章鹏远.人工智能机器人与小学数学教学[J].小学教学研究,2005(6)

② 余文森.个体知识与公共知识――课程变革的知识基础研究[M].北京:教育科学出版社,2010.4:252.

③ ,张剑平.美国机器人教育的特点及其启示[J],现代教育技术,2007(11).

小学生人工智能教育范文第2篇

一、工作思路

以新时代中国特色社会主义思想为指导，全面落实党的和二中、三中、四中全会精神,深入贯彻关于安全生产重要论述,坚决扛起维护校园安全的政治责任，牢固树立以师生为中心的安全发展思想，筑牢防线、织密网线、严守底线，大力防范化解影响师生人身财产安全的重大安全风险，防范遏制各类安全事故发生，为新时代教育事业高质量发展提供更加坚实有力的安全保障，切实提高广大师生的获得感、幸福感、安全感。

二、工作目标

坚持以关于安全生产重要论述武装头脑、指导实践，把安全工作摆在重要位置，切实解决思想认识不足、安全发展理念不牢和抓落实存在较大差距等问题，坚持问题导向、目标导向和结果导向,深化源头治理、系统治理和综合治理，在强基础、补短板、建机制、控源头方面狠下功夫，扎实推进我区校园安全治理体系和治理能力。通过开展三年专项行动，推动各学校树牢安全发展理念，强化安全底线思维和红线意识，完善和落实重在从根本上消除教育系统事故隐患的责任链条、制度成果、管理办法、重点工程、工作机制和预防控制体系，全面加强教育系统安全风险管控和隐患治理，使师生安全意识和防范能力明显提升，校园安全突出风险明显整治，校园安全基础建设水平明显提高，校园及周边安全环境明显改善，校园安全长效机制明显健全，校园安全形势明显向好，校园安全事故明显减少，实现教育系统安全发展、高质量发展。

三、主要任务

（一）学习宣传贯彻关于安全生产重要论述专题。一是组织开展学习教育活动。各学校要及时传达学习关于安全生产的最新指示要求，区教育党委每年至少安排一次关于安全生产重要论述集中学习。集中组织观看学习“生命重于泰山——学习关于安全生产重要论述”电视专题片。二是组织开展事故警示教育。深刻汲取典型事故教训，以案说法、以案警示、以案促改，组织开展事故警示教育。各学校组织全体教职员工，至少开展一次集中警示教育。各地、各学校要结合实际制作事故警示教育片，印制警示教育资料，举办警示教育展览。三是组织开展对话谈心活动。每年组织开展一次安全对话谈心活动，各学校主要负责人与教职员工谈心，深入学习关于安全生产重要论述，强化安全生产责任措施落实。(牵头股室:办公室、校安办、教育股，配合部门：各乡镇教管中心、区属中小学、幼儿园、各职业学校)

（二）全面落实教育系统安全责任体系。一是全面落实学校安全主体责任。推动学校牢固树立安全发展理念，建立“人人有责、层层负责、各负其责”的全员安全责任体系，健全“明责、知责、履责、问责”的安全责任运行机制。二是落实教育行政部门监管责任。教育局指导督促学校加强安全管理，建立规范化标准化监管机制，推动学校落实安全防范措施，着力消除盲区漏洞。三是落实领导责任。贯彻落实《省党政领导干部安全生产责任实施细则》，按照“党政同责、一岗双责、齐抓共管、失职追责”的要求，进一步落实教育局、各学校党政领导干部安全责任，坚决扛起防范化解重大安全风险的政治责任。四是强化督查督办。加强督查检查力度，充分利用通报警示约谈问责等工作方式，强化安全责任落实。(牵头股室：督导室、监察室、校安办，配合部门：各乡镇教管中心、区属中小学、幼儿园、各职业学校)

（三）不断完善风险隐患防范治理体系。坚持问题导向,突出重点领域、部位、环节、群体等,全面排查整治各类安全隐患。春、秋季开学前,紧盯三防建设、校舍建筑、教育教学设施、消防取暖、食堂食品卫生、交通校车、实验室及危化建品安全、校园周边安全等各个方面,集中组织开展一次安全隐行患排查整治活动,形成安全风险隐患清单,落实防范管控措施,实现隐患排查、登记、整治、报告、销账闭环管理。春、秋季开学后，紧盯学生欺凌暴力和矛盾纠纷线索,以及特异体质、心理疾病、单亲家庭、离异家庭、学习困难和情感困惑等方面学生思想表现和行为动态等情况,集中组织开展一次线索、问题排查化解工作,并采取“一对一、多对一”的模式,定期开展谈心谈话，加强对特殊群体学生的关心关爱和帮扶疏导。同时,按照日巡查、周排查、月报告制度要求,每月上旬报送学校安全风险隐患排查整治清单和学校重点关注学生排查帮扶工作清单。进一步建立健全安全风险隐患排查联动机制,开展“安全你我他、师生家长共排查”“风险隐患大家防”等活动，鼓励引导师生、家长、社会公众举报隐患、反映问题，营造人人关心校园安全、全力消除安全隐患的良好氛围。(牵头股室:校安办、教育股，配合部门：各乡镇教管中心、区属中小学、幼儿园、各职业学校)

（四）实施安全素质提升工程。一是深入开展安全教育。发挥课堂教学主渠道作用,推动安全教育进课堂、进教材、进头脑，落实安全教育课时、教材、经费、师资。中小学每学年不少于12个课时,职业教育把安全教育纳入教学计划，设置学分，进行系统化安全教育。充分利用消防日、安全生产月等契机，开展科普讲座、亲身体验、专题专栏等多种形式的安全教育宣传活动，有针对性地开展防灾减灾、消防、食品、交通、防溺水、防踩踏、反欺凌、反暴力、反恐怖、扫黑除恶等专题教育。二是强化安全教育实践环节。加强安全应急演练，中小学每月、幼儿园每季度至少组织一次应急疏散演练;职业学校按照实际，组织好应急疏散演练。强化安全教育实践基地建设，支持推动建设一批集场景模拟、新媒体技术、互动体验等形式于一体的学生安全教育体验馆、体验教室建设。建设一批安全管理在线开放课程，运用虚拟仿真技术开展学校安全教育，强化案例警示教育和沉浸式互动体验，提高安全教育的针对性、操作性、实效性。三是提升安全教育师资的专业水平。实施安全教育教师专项培训，提高安全教育教师队伍水平。四是提升管理人员素质能力。分级分批组织学校负责人、安全管理人员开展培训，采取业务轮训、专题培训、研修培训等多种方式，全面提升安全管理干部能力素质。加强安全学科建设和人才培养,提高从业人员素质。(牵头股室:教育股，校安办、人事股，配合部门：各乡镇教管中心、区属中小学、幼儿园、各职业学校)

（五）实施提升安全基础支撑保障能力工程。一是加强安全防范基础建设。落实区平安建设工作领导小组办公室关于平安建设方案，强化学校人防物防技防建设，全面提升各级各类学校安全防范建设整体水平。中小学、幼儿园认真落实区教育区“校安工程”校园监控建设，制定路线图、时间表，推进行动计划按步骤实施。校园重点部位、重点区域、重点场所安装视频监控并接入公安机关、教育部门的监控或报警平台。二是提升安全科技化和信息化水平。推动学校建设安全物联网监控系统和安全管理平台，积极推广应用温度传感、烟雾报警、视频监控等技术，加强安全监测预警信息化建设，建立健全运用互联网、大数据、人工智能等科技手段进行安全监督管理的制度。三是加强学校建筑及设施设备安全管理。建立校舍及内部设施定期检查报告、维护维修、改造验收制度。指导学校全面排查建筑物安全隐患，查找并整治违法建设、违规改变建筑主体结构或使用功能等造成的安全隐患，落实学校建筑所有权人承担使用安全主体责任。校内无D级危房、危墙、违章搭建彩钢板临时建筑等。全面开展设施设备专项体验，查找设施设备安全隐患和突出短板,设施设备必须符合国家有关质量标准。四是强化学校应急处置能力建设。督促各类学校制定突发事件应急预案，严格落实值班和信息报告制度，推动与学校周边重点救援力量建立应急联动机制，加强学校应急保障队伍建设及应急物资储备，完善应急管理分级响应制度和程序，定期开展应急演练，提升风险防范能力。根据学校实际和形势变化，适时修订应急预案。五是健全各项安全管理制度。推动学校按照有关法律法规，结合自身实际和风险，建立健全各项安全管理制度和规范标准，规范安全管理和监督行为，把安全生产贯穿学校发展全过程和各领域。落实教育系统安全管理统计分析制度，依法参加有关事故的调查处理，监督检查事故单位落实防范和整改措施情况。(牵头股室:校安办、电教馆、项目办，配合部门：各乡镇教管中心、区属中小学)

（六)加强重点领域安全管理

1.加强消防安全管理。一是推行消防安全标准化管理。建立完善教育系统消防安全管理规定，健全与消防救援机构协调联动工作机制，组织学校开展消防安全标准化管理，提升消防安全管理水平。二是加强消防宣传。将消防安全纳入教育宣传培训内容，积极推进消防宣传“进学校”，每年部署学校消防安全宣传教育工作，组织开展“消除家庭火灾隐患”“消防安全开学第一课”等专题教育活动，2020年将消防知识纳入中小学、幼儿园教学内容，2022年实现学校消防安全宣传教育全覆盖。三是加强人员培训。分批次、分类别组织学校消防安全责任人和管理人开展消防教育培训,2022年底实现培训全覆盖。学校建立常态化全员消防培训制度,落实入职必训、定期培训、转岗轮训等要求,全面提升教职员工消防安全意识。四是集中整治行业消防安全问题。2020年组织各类学校集中开展消防安全隐患排查整治，对高层建筑开展消防安全综合整治，及时消除隐患。加强学校电气安全隐患排查整治，完善落实用电安全管理制度，规范电器设备设置和电气线路敷设，积极应用电气火灾监控系统。对一时难以整改的隐患，列出整改计划，明确整改时限，力争在三年内基本整改完毕。(牵头股室:校安办、教育股，人事股，配合部门：各乡镇教管中心、区属中小学)

2.加强学校食堂和食品安全管理。健全并落实校长陪餐、从业人员健康体检、原材料索证索票、食品留样等学校食堂及食品安全管理制度。加大对学校炊管人员、从业人员全员培训力度，加强对在校师生的食品安全和膳食营养的宣传教育。定期开展食品安全自查自纠，降低食品安全风险、及时消除食品安全隐患。按照“中小学校食堂等级量化评分细则”，对学校食堂硬件设施及管理进一步规范。加大学校食堂“明厨亮灶”建设，并在2020年底前基本完成中小学校、幼儿园食堂“互联网+明厨亮灶”建设任务。(牵头股室:资助中心、校安办，配合部门：各乡镇教管中心、区属中小学)

3.加强校车交通安全管理。协调相关部门，严格落实《校车安全管理条例》，督促指导学校和校车服务提供者严格落实校车安全管理制度，完善服务方案，强化源头管理、动态监管，保障校车通行安全。改善校车通行条件，加强校车通行管理，提升校车通行安全水平。加强校车驾驶人常态化培训教育，利用典型事故案例进行警示教育。加强学生交通安全教育和随车照管人员安全教育培训。依法严查严处校车超速、超员、疲劳驾驶、动态监控装置应装未装、人为关闭等违法违规行为,坚决清查“黑校车”。加强与应急管理、公安、交通等相关部门的沟通，完善联动工作机制。(牵头股室:校安办，配合部门：各乡镇教管中心、区属中小学)

4.加强实验室危险化学品和特种设备安全管理。健全实验室及危险化学品安全分级管理责任体系和监督体系，建立实验室人员安全培训机制。全面开展危险化学品排查工作，建立危险源全周期管理制度。加强实验室安全教育，开设实验室安全相关专业及课程，把实验室安全教育纳入相关人才培养方案。加强锅炉、电梯、压力容器、管道以及气体钢瓶、高压灭菌锅等特种设备的安全管理，特种设备管理人员须持证上岗，加强对特种设备日常检查保养。(牵头股室:项目办、校安办，配合部门：各乡镇教管中心、区属中小学)

5.净化校园周边环境。推动相关部门加强校园周边200米安全区建设，加强对安全区内有关经营服务场所、经营活动的管理和监督，落实“四个禁止”，即禁止设立上网服务场所、禁止设立歌舞厅、游戏厅等娱乐场所、禁止设立彩票专营场所、禁止设立存在安全隐患的场所。协调相关部门清理整顿校园周边非法经营商贩、摊点、违章建筑等；严格整治向学生出售非法出版物、贩卖“三无”、“五毛”食品等突出问题。(牵头股室:行政审批股、校安办。配合部门：各乡镇教管中心、区属中小学)

6.加强其它安全管理。一是开展预防未成年人溺亡专项治理。联合省委政法委等部门，深入开展预防未成年人溺亡专项治理工作，推动各级政府和相关职能部门及学校落实工作职责。深入开展防溺水教育，教育引导学生掌握防溺水知识。组织发放《致全国中小学生家长的一封信》，提醒家长加强对孩子的防溺水教育和监管。二是做好学生欺凌防范工作。按照省教育厅等九部门《转发教育部等九部门<关于防治中小学生欺凌和暴力的指导意见>的通知》精神，切实加强中小学生思想道德教育、法治教育和心理健康教育，建立早期预警、事中处理及事后干预机制，做好学生欺凌排查、防范和处置工作。密切家校联系，共同防范欺凌事件的发生。三是加强防灾减灾工作。切实加强防灾减灾救灾宣传教育和应急演练，着力提升灾害防范预警能力，切实增强学校防御自然灾害能力。会同有关部门深入开展校园及周边地质灾害隐患排查和治理工作，建立健全校舍年检、预警、信息监测公告、隐患排除和责任追究等制度，构建保障校舍安全的制度体系。四是深入开展扫黑除恶专项斗争。组织全区教育系统开展扫黑除恶攻坚专项整治行动，深入开展涉黑涉恶线索排查工作，根除影响师生安全和学校稳定的黑恶隐患,建立健全长效工作机制。五是做好反恐怖工作。开展反恐怖专项行动，提升教育系统反恐怖综合能力和治理水平。(牵头股室:校安办、教育股。配合部门：各乡镇教管中心、区属中小学)

四、时间安排

从2020年6月至2022年12月,分四个阶段进行。

(一)动员部署(2020年6月)。按照市教育局和区安委会安排，结合实际，组织制定细化本地、本校实施方案，进一步明确治理目标、重点任务、责任分工、工作措施、治理时限等内容，全面做好本地、本校专项行动的动员部署工作。

（二）排查整治（2020年6月至2020年12月底)。各学校按照本方案和本学校实施方案，全面排查本地、本校安全风险隐患,建立问题隐患和整改“两个清单”,明确排查时间表、整改路线图、工作责任人,积极发动各方面力量，加快实施，精准推进各项排查任务落实，确保取得初步成效。

(三)集中攻坚(2021年全年)。各地、各学校对照前期排查的“两个清单”,坚持由表及里、由易到难,细化各项治理举措。针对重点、难点问题，通过推进会、挂牌督办、跟踪整治等措施，加大专项整治攻坚力度，确保整治工作取得明显成效,达到预期治理效果。

(四)巩固提升(2022年全年)。在推进校园安全突出风险隐患整改的同时,深入分析共性问题,深挖背后的深层次矛盾和原因，总结梳理专项整治中行之有效的做法和经验，及时上升为制度规范，形成长效机制，建立健全防范化解校园安全风险的系统性、机制性治理举措，提升整体治理水平。

各学校要每年对专项行动工作进行总结，形成年度工作报告，2022年底形成三年行动报告，分别于每年12月15日前，报教育局校安办。

五、保障措施

(一)加强组织领导。各学校要从增强“四个意识”、坚定“四个自信”、做到“两个维护”的政治高度，深刻认识开展教育系统专项整治三年行动的重要性，树牢安全发展理念。要强化领导责任,勇于担当作为，主要领导亲自研究、分管领导具体主抓,及时研究解决重大校园安全问题。要成立相应领导机构和工作专班,定期听取整治情况汇报,研究推动工作措施,确保各项任务按步推进、按期完成。