初探人工智能中scratch教学的研究
李增光
生成PDF 清样下载 引用

复制成功

导出题录

参考文献( GB/T 7714-2015 ) 复制

李增光,. 初探人工智能中scratch教学的研究[J]. 人工智能研究,2021.12. DOI:10.12721/ccn.2021.157064.
摘要: 人工智能作为一个研究领域,人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)出现于上个世纪的1956年。此后人工智能科学与技术不断发展,人们对它的研究逐渐深入,并赋予了它一些定义。这些定义大致可以分为两类,一类是从学科角度出发对人工智能进行概念界定,人工智能是智能科学中涉及研究、涉及和应用智能机器和智能系统,一个分支,智能科学是一门与计算机科学并行的学科。二类是从功能角度出发对人工智能做出的定义转移,如下:人工智能是指智能机器锁执行的与人类有关的功能,这些智能包括学习、感知、思考、识别、规划、推理、决策、抽象、学习、创造和问题求解,又称机器智能。针对现在小学生的现有能力和知识水平能力,我将从人工智能的功能角度出发,巧妙提升学生的编程思维、计算思维能力和拓展创新想象力。
关键词: 人工智能;scratch编程;研究;创作
DOI:10.12721/ccn.2021.157064
基金资助:

Scratch是由美国麻省理工学院的媒体实验室(MIT MediaLab)设计开发的一款面向儿童的简易编程语言,适合于面向青少年的程序设计教学和最初接触程序的人们。在小学阶段,Scratch软件是学生唯一接触到的编程软件,而编程软件的内容对于学生可以说是完全的陌生,并且学起来比较枯燥乏味,要想从一开始就调动学生的兴趣,能够让学生有兴趣的学习研究,就必须要从学生的生活中引入,结合生活实际,激发学生创作欲望。

一、通过各种实践操作,提升学生的编程思维

编程的核心是学习一种思维方式,Scratch虽然是以积木形式进行的编程,但它的10个编程部件都包含了常见的编程概念,如程序的三种基本结构:顺序结构、循环结构和选择结构,还有变量的定义和链表(数组)的使用等。在刚开始scratch编程的教学中,由于前期知识比较简单,大部分学生能够编出简单的程序命令,实现简单的动画效果。随着内容的增多,需要更多的模块命令,学生的编程思维就出现问题,经常会出现“老师我用的是这些模块命令呀,怎么不成”或“老师我不知道改怎么添加相应的模块命令”等等,遇到这些问题,主要是学生在前期的学习中,并没有形成编程思维,只是凑巧或是模仿编出一些简单的程序,脑子中的思维是混乱的。针对这些问题,我经常考虑,如何在教学中提高学生编程思维。

例如编写大鱼吃小鱼程序的过程中,学生直观分析出的思维就是大鱼能够吃到小鱼、碰到边缘就反弹、大鱼遇到鲨鱼就被吃掉和广播停止游戏,在这个程序的编写过程中,学生最容易丢失的命令就是“图片1.png6.png ”,出现这种情况的原因就是学生在分析程序设计的思维是不清晰的,没有思维分析的逻辑过程,学生看到什么动画效果,就分析出什么命令,并不是形成系统整体的编程思维,程序命令都是蹦着出来的,没有完整的逻辑顺序。如果一直按照这种思维方式进行下去,那么,在学生初高中学习人工智能的程序设计中,出现思维混乱,没有头绪,不能完整的编写出想要的程序。在以后的教学中,强调重点分析程序的过程,分析中要求学生一定要按照的程序设计的思维顺序进行表达,分析到位之后才能进行命令模块的编写,这样学生在编写程序的时候,头脑中的思维清晰,编写顺畅。

在Scratch教学中,还会遇到包含多种事件,如判断角色是否碰到边界、是否遇见某种颜色等,而多线程则是让舞台上的不同角色各自执行不同的脚本,互不妨碍,在程序中不同角色间可以通过发送广播和接受到广播实现同步,学生在使用过程中自然而然就掌握了正确的编程概念。

二、融汇数学知识,加强学生scratch的计算思维能力的养成。

Scratch软件与传统编程软件不同,并未强调复杂的代码编写功能,而是软件内部已具备相应的数学命令模块。通过编写相应的命令模块,可以达到将数学知识与scratch的计算思维融合在一起,从而降低了图形模块能够降低学生的记忆难度,提高了学生的操作便利性,学生学习Scratch编程的过程不再是枯燥的命令组合的集成,并且scratch的计算性思维能够将一个问题清晰具体地描述出来。在小学scratch的编程教学中,程序的计算思维主要就是培养学生具有程序设计的算法的能力,而算法,就是对问题的各种分析和思考,在实际过程中,数学课中的算法和scratch程序的算法有的地方也是有很大区别的,学生在编写需要加入数学知识的命令模块时,必须要先计算好数值,才能达到想要的效果。

例如在scratch中学习计时器知识的过程中,学生首先能够了解到计时器是用来计时用的,学生在平时的生活中,也见过很多的计时器,其中如何“倒计时”的这种情况,学生少见,如果进行深入研究学生也是很感兴趣的。所以教学中,我和学生一起研究,如何能够让scratch中的计时器变成“倒计时”。在本课的教学中,我抛出问题,如何可以从任意时间进行倒计时,学生能够很快想到“询问 回答”命令,但是如何让计时器倒着计时,在这个命令的编写过程中,就用到了数学中逻辑关系,计时器和时间存在什么的逻辑关系,就能够出现倒着说时间的效果了,其实答案很简单, “回答—计时器”就能实现,在这个程序设计的过程中,学生用到了反向的计算思维,这种反向计算思维也是学生应该具有的能力。在本两节课的教学中,通过正向和反向的逻辑计算思维,锻炼学生计算思维能力,为将来的更为复杂的人工智能程序做好奠基。

三、以“问题链”为主线,拓展创新想象力

事实上,任何计算机程序,都是对现实世界的一种模拟。现在炙手可热的机器学习、人工智能,更是在某种程度上模拟大脑的运作机理,未来这种模拟的规模和范围会迅速扩大,如何让这种模拟的结果变得更加卓越,解决现实的问题,就需要强大的创新想象力,而编程就是拓展想象力的有效办法。

现在的学生是生活在网络发达的大数据时代,他们从在娘胎中就在无时不刻的接触到信息时代的新事物,所以现在的学生见识广,创新想象力丰富,并且能够基于自身年龄特点的童趣来构思作品,完成任务,且常常有惊艳之举。有一次我在班级中做了一次程序设计小比赛,内容是“接小球”,7.png前期只是演示一个很简单的范本,让学生说一说你们还有什么想法?结果学生提出的问题有“怎么控制球的速度”“球怎么在不同坐标不同时出现”“小木板可以变短吗”“怎么想做个双人玩的”“怎么让木板越来越短”?等等,在最后的展示活动中,学生的创新想象力真是超乎预料,非常惊艳。在本次活动中,抛弃原来任务驱动去完成任务的教学方式,让学生自己提出一系列的问题,通过这一系列的“问题链”,才能够激发学生学习的欲望,学生对于实现自己的创新想法,当学生自己看到完成别具一格、富有创意的作品时会兴奋不己,在这种的教学中,进一步激发他们的创造潜力,让他们在创作中获得快乐、经验和提升能力。

参考文献:

1. 《中小学信息技术课程标准》  2011年

2. 尚俊杰,庄绍勇.游戏的教育应用价值研究[J].远程教育杂志,2009(1)

3. 吴明《用Scratch玩编程》 发表于《中小学信息技术教育》2010年01期

作者简介:李增光(1982-1-)男 ,汉族, 北京人,北京市朝阳区呼家楼中心小学青青分校,本科 ,一级教师 ,研究方向:小学信息技术。

》在线投稿系统

*文章题目:
*作者姓名:
*电子邮箱:
*通讯地址:
*联系方式:

  备      注:

*上传稿件:

支持上传.doc,.docx,.pdf,.txt,.wps文件

投稿须知:

1、审稿结果将于1~7个工作日以邮件告知,请注意查收(包含录用通知书、审稿意见、知网CNKI查重报告)。

2、提交投稿后,若7个工作日之内未接到录用通知,则说明该文章未被录用,请另投他刊。

3、凡投寄本刊稿件,如在内容上有侵权行为或不妥之处,均应文责自负。本刊有权对来稿进行文字编辑、加工和修改,如不同意,请附说明,以便妥善处理。

4、多作者文稿署名时须征得其他作者同意,排好先后次序,通知用稿后不再改动。

5、凡投往本刊稿件一经录用发表,其版权归本刊所有。

6、本刊已全文录入中国知网、万方、维普等数据库,如作者不同意被收录,请提前申明,未申明者,本刊一律视为同意被收录。

7、请勿一稿多投。