让人工智能教育成为乡村学生成长的“第二曲线

一个废旧的大饮料瓶、一个由积木拼装组成的“发射塔台”、四块不足10平方厘米的太阳能电池板、几圈电线、几根画笔经过学生一番充满想象力的打磨与装饰，一架简易的“飞船”成功诞生。在阳光下，这架“飞船”可以在水面上自如前行，模拟宇宙飞船探索太空的情景。

这是人工智能教育课上的作品之一。在副校长刘文宪的带领下，这些小学生发挥想象力，结合手边的工具，设计并制作了一个又一个充满智能感的作品，勾勒出一个又一个五彩斑斓的梦。

刘文宪说：“山里孩子的梦想需要被一个机遇点亮，而人工智能、科技创新就是他们最好的选择。”

师生共学，让学生多问“为什么”

2019年是刘文宪走上乡村学校讲台的第29年。这一年，北碚区筹集资金为全区中小学创立了86个机器人教室，刘文贤所在的学校正是其中之一。不过，那时人工智能教育还并未如今天一般被重视，乡村学校也难有精力调配教师来教授这门课程。

但在刘文宪眼里，这却是乡村教育突破发展瓶颈的一个契机。“这种资源对于乡村学校来说可遇不可求。科技教育不仅能助力学生的成长，我也看到了它在助推学校发展方面的可能性。再加上我个人对这类知识有极大的兴趣，多方要素聚合下，我决定让人工智能教育在我们学校落地生根。”

起步的过程并非一帆风顺。尽管刘文宪一直担任学校的科技课教师，但他对于电子元配件、电路板、三维程序等知识了解得并不多。为了能够抓住这次机遇，他利用课后和周末的时间自学，还挑选了20多个对此感兴趣的学生进行师生共学，组建了“星娃”机器人工作室。

在最初自学的日子里，刘文宪找来了包括大学慕课、教育博主视频在内的多种学习资源，研究如何让人形机器人起身后再躺下、如何让车型机器人伸出机械手进行搬运。有时，碰上实在没有头绪的难题，他还会攒起来直接向机器人公司的负责人询问。有了他作为榜样，学生也从最初“以拼好一个机器人为自标”，慢慢提升到“思考为什么这里要用15个关节而非14个”“传感器拼装在这里的依据是什么”。

最让刘文宪感到骄傲的是，这些学生在初步学习和实践之后，从对这些知识零了解，到能将手里五颜六色的零件模型、各种舵机、各种功能的传感器拼装成不同的形态，解决一些入门级的题目。有时，一些学生还能够提出一些超出课本和网课之外的新思路，这让他十分惊喜。

这些变化都给了刘文宪动力，让他不断钻研人工智能教育并将其坚持下去。“在小学阶段，学生就能理解运用温度、湿度、阳光照射、光线角度等自然条件带来的变化进行创造，这对他们开拓思维以及未来在中学的学习都有所帮助。”

从“被动”到“主动”的思维转变

慢慢地，这些初级的课题已经无法满足学生的好奇心与对知识的渴望。刘文宪开始将原先以人形机器人和车型机器人为主的课程内容，进阶到让学生主动设计并完成以人工智能应用为核心的简单解决方案，学生的思维从“跟着教师的思路学”到“主动发现问题并设计学习思路”。这样的转变对于小学生来说并非易事。为此，刘文宪还需要进行点对点的教学，带学生思考“一枚传感器都能实现哪些功能”“依据温差不同，这台机器上的散热板要放几块”等细节。在给学生上课时，他很少直接修改他们的作品，而是让他们思考“现在的电路连接错在哪里，使得机器动不了”。

随着这样的思维训练越来越多，刘文宪尝试让学生自主设计项目。他还记得，曾经有几个学生因家里老人遇到养老困难，提出要设计一间“智慧养老小屋”。从方案的提出、应用的落地设计开始，几个学生结成小组，共同讨论这间“小屋”能解决什么实际问题、与过往的同类作品相比有哪些创新点、设计上要用哪些材料等。

“这间小屋的设计思路其实很简单，当有老人需要帮助时，他们可以启动按钮，让房子发出警报，屋内自动开启灯光，并打开门让附近的人能够进来对其实施帮助。”刘文宪介绍道，“和成果相比，学生在这一过程中进行头脑风暴、合作沟通，锻炼问题解决等方面的能力更为重要，这也是我一直坚持的理念。”

其他像农田灌溉装置、科考船模拟等，都是刘文宪和他的学生在人工智能日常课程中设计出的作品，有些作品前后历时2至3个月。“由于师资力量不够，给娃娃们上课的时间其实不多。但他们有的一到寒暑假就会聚在一起练习，不论严寒和酷暑，让我十分感动，也很欣慰。”

让山里娃有更多“被看见”的机会

借由项目式学习的开展，这些乡村学生发现了自己身上的闪光点，也找到了自信心的来源。但在刘文宪看来，这还不够一他们需要一个被更多人承认的机会。

在“星娃”机器人工作室成立后几个月，刘文宪开始为学生寻找参加机器人与人工智能比赛的机会。很快，他了解到只要经过区初赛和重庆市选拔赛，学生就有机会去山东淄博参加国赛。学生在知道这个消息后更加兴奋地投入学习与训练。几个月后，工作室的一个小组突出重围，拿到了进军国赛的名额。但是，刘文宪并没有急于让学生去淄博参加集训，而是先带他们去了周边的曲阜、泰安等地，还一起爬了泰山。他说道：“对这些山里娃来说，开阔眼界、了解当地的历史文化，比竞赛拿奖更重要。”在这场“意外”之旅结束后，学生的动力更加充沛，在比赛中顺利拿到了一等奖。

这让学生有了努力的方向。一方面，他们希望借由比赛实现思维与实践能力上的突破；另一方面，他们也想到更多城市开阔视野。几年中，他们去过山东省、吉林省、北京市、浙江省等多个省市。每到一个地方，刘文宪都会先带学生到当地的天文馆、博物馆、科技馆或其他人文景点参观。在不同级别的比赛中，他们也见识了更多优秀的人工智能作品，拓展了科技视野。

比赛不仅考察参赛选手的动手能力和思维能力，还考察小组合作能力和表达能力。为此，刘文宪还用心发掘学生各自的亮点：语言表达能力好的负责解说、管理组织能力好的担任组长、文字撰写能力好的负责写报告。这样一来，小组成员领到了不同的任务，也能向着同一个目标努力。

有了这些课外能力的开发，越来越多的学生拓宽了思维与眼界。曾经有一个从外校转来天府小学的学生告诉刘文宪，自己就是为了他的工作室才转学而来，自己二年级时就跳级学习四年级的人工智能课程，希望借助他和工作室的力量，让自己在这个领域实现进一步的发展。同时，一些教师也向他反馈，这些参与过人工智能课程的学生在思维能力上均有了不同程度的提升，这令他非常自豪。

尽管刘文宪的人工智能教育开展得颇有成果，但在他看来，这份经验要想在乡村学校复制并不容易。他说道：“说来惭愧，工作室开办了6年，教师团队至今只有我一人。可见，师资力量的匮乏是制约人工智能教育在乡村学校开展的重要因素。”也正因如此，刘文宪经常自费报名参加各类人工智能教师培训，向全国各地的专家、教授请教，与同样开展人工智能教育的学校建立联系，共同促进乡村学校人工智能教育教学水平的提高。

在刘文宪看来，他的学生正是乘上了国家在乡村教育推广人工智能的“东风”，才有了现在的收获。人工智能教育之于乡村教育来说，不仅提供了资源，更为学生的未来提供了一种新的可能性。“我希望娃娃们能在学习的过程中，找到自己的兴趣点，明白究竟什么是创新思维，在这个越来越智能化的社会中，找到成长的‘第二曲线’。”