创意智造提高学生创新能力

【摘要】大数据的广泛运用、人工智能领域的开发，给学校教育带来了新的挑战。建立以创意智造为重点的创客空间，把小学生天马行空的创意思想引导到现实智造，通过创客和人工智能教育，从小培养学生的创新意识和创新思维。【关键词】创意智造;人工智能;创新能力大数据的广泛运用、人工智能领域的开发，给学校教育带来了新的挑战。近几年，笔者所在学校在创客、人工智能教育方面做了大量工作。依托“互联网创未来”“少年硅谷”项目，开设了创客校本课程，建立了“手工制作+趣味编程+创意智造+3D打印+人工智能”为一体的学校创客空间。利用信息技术开展创意智造，把小学生天马行空的创意思想，引导到现实智造，通过创客教育和人工智能，从小培养学生的创新意识和创新思维。Scratch少儿编程启蒙小学生创新能力Scratch少儿编程教材为学生基础学科学习提供了学习方法的引导，也为学生核心素养教育提供了一种新的教育思路。对于初次接触创客教育的小学生，Scratch少儿编程能很有效地培养学生创客学习的兴趣。例如，我在指导学生设计“智能红绿灯”时，首先设计了以下背景：马路上车来车往，小明看到斑马线旁有个控制器，于是他就想，要是按一下控制器，让绿灯马上变成红灯，就可以安全地过马路了。基于这样的背景，我们就开始了设计，首先要绘制行车道和斑马线，其次进行角色设计。第一步：从文件夹中选择新的角色;第二步：选择一辆你喜欢的汽车，并把它调整到合适的大小;第三步：尝试为汽车添加前进脚本，并注意调整车速;第四步：用给定的几条组合语句控制这辆汽车在正确的车道上行驶。通过反复改进和完善编程，逐步达成了上述目的，较好地激发了学生创客学习的兴趣。造物离子Mind+编程发展孩子的创新思维造物离子Mind+编程既涵盖了信息技术的程序创编，又包含了创意智做和语文书写;既发展了学生的创新思维，又树立了学生设计、发明的意识。例如，我在指导学生设计“自动控制门”时，首先设计了以下背景：门口传来门铃声，一个走路的老奶奶听到门铃声从屋里走出来，一步一步艰难地向大门口走去。学生们发言积极，有的同学说老奶奶太孤单了，一个人住这么大院子，摔倒了怎么办。有的同学说老奶奶本来就行走不便，出来开门太麻烦了。有的同学说我们帮老奶奶设计一款自动感应门吧。然后，我提出了以下问题：我们的器材盒里有能实现自动旋转的器材吗？用什么控制旋转？怎样的程序能自动工作？学生们带着这些问题开始了学习和研究，首先仔细地阅读器材说明书，知道了舵机能旋转到特定角度（0-180°或0-360°），其特点是转速比电动机慢，但力量更大，机械臂能完成更灵活、高难度的动作，可以让机械装置更加精确运动。其次，知道了运动传感器可以及时监测到人体发出的热源信号，一定范围内，只要有人出现，它就能立即将信号传递。最后通过问题驱动，学生们小组合作、交流、探索，设计程序实现当有人到门口时，自动传感器控制舵机实现自动旋转，把门打开。通过这样的设计、智造活动，不仅让学生掌握各个器材的功能及使用原理，还有效地解决了生活中的实际问题，让学生真正体会到了创客智造的应用价值，较好地培养了学生的创新思维。智能制作培养孩子的创造能力智能制作是通过项目设计、动手制造、创意编程，验证各种奇妙想法的过程。智能制作能激发学生对创新实践活动的兴趣，提高和同伴的协作、沟通能力，培养创造、批判性思维，提高学生的问题解决能力。例如，我在指导学生设计“感应收费自动化无人游乐场”时，首先设计了以下背景：我们这里是旅游胜地，一到节假日，家长们都会带孩子来游乐场玩，为了尽可能地降低成本，我们想给他们设计一种自动收费装置，最终实现无人化。基于以上目的，学生们开始寻找合适的材料，他们从旧玩具中拆下电动机、电池盒、齿轮，又收集了塑料瓶、支架、太阳能板等器材。然后，在老师的指导下，一部分孩子负责编写舵机程序，另一部分孩子利用收集到的器材进行创意智做。做出了摩天轮、橡皮筋动力过山车、空中飞舞、游艇、潜艇、太阳能自行车等，然后组成了一个大型游乐园，最后安装了城堡模型门，按钮控制舵机，制成了自动收费感应门，最终实现了无人化。通過这样的设计、智做活动，不仅让学生学会了如何合理地收集和选择、使用器材，又较好地培养了孩子的创造能力。培养孩子发明创造的意识世界随着技术的进步变得越来越不可思议。自从个人电脑进入我们的生活以来，人与电脑交互的方式变得越来越简单、越来越自然。过去编程还只是在电脑上敲敲代码，让电脑输出文字、声音或图像结果，现在有了图形化的编程工具和便于老师和学生使用的即插即用设备，让每个孩子都能零基础地接触电脑编程。结合学生的特点，通过Mind+结合Micro：bit主控板，让学生接触电脑编程，鼓励学生活用科学，创造性地表达自己的想法，解决他们关心的问题。例如，我在指导学生设计“智能工厂”时，首先让学生学习“人工智能”程序和“少年硅谷”入门教程，其次让学生学习木工工具的使用方法，如机床、钻床、锯床、铣床、刨床等，然后让学生在网上寻找有关未来工厂的文字资料、图片等。在完成以上步骤后，我们开始了器材的搜集，学生们从学校创意工作坊找了一些木板、电机、电池盒、齿轮、支架、太阳能板等，在电脑上搜索工厂和机械臂模型，并根据需要画好图纸，利用木板做出模型，收集“人工智能”的相关原器件，并在旧玩具中找了几个电动机、电池盒、齿轮、塑料支架、太阳能板等当作辅材。接下来，学生们开始画图、剪裁木板、用塑胶枪进行粘贴组合，制作好模型后，孩子们根据设计目的，把相关原器件安装到模型当中，并用电脑中少年硅谷项目提供的“人工智能”编写程序，最终实现了按下控制键，中央机械臂立即开始自动工作，实现生产的智能化、数字化和自动化。通过这样的设计、智做活动，不仅让学生自觉地加入到了学校“少年硅谷”“智能工厂”“手工坊智做”项目中来，又较好地培养了孩子发明创造的意识。随着学校创客教育的蓬勃发展，大部分学生熟练掌握了趣味编程、自动化控制、智能智造、木工坊等基本原理。假期中孩子们还通过网课自觉学习BQ探月启蒙课程和人工智能编程。学校创客室购买了