新課標背景下信息技術人工智能教育的教學研究

莊成

摘要：隨著人工智能技術的不斷發展，該項技術也被應用到小學信息技術教學之中，成為不可忽視的教學內容、教學手段。人工智能作為信息技術的重要構成，是當前科學研究的前沿知識，將其融入小學信息技術教學，有助于學生數字化能力的發展，對小學生信息技術知識的更新具有推動作用。在研究中著眼于小學生的學習訴求、認知特點，探討如何在新課標背景下，對小學信息技術人工智能教學的內容、方式及路徑進行優化設計，進一步推動小學生核心素養的全面發展。

關鍵詞：新課標；信息技術；小學；人工智能

目前，我國已經步入數字化發展的高速階段，國家在數字經濟發展戰略、教育數字化戰略、創新發展戰略上，都需要具備良好信息素養、數字素養與技能的優秀人才。學生是數字化人才的重要儲備，其信息化水平直接影響未來的數字化發展。因此，近年來，小學信息技術教學不斷推陳出新，人工智能教學也被納入教學內容，與學生核心素養的發展息息相關。在這一背景下，教師普遍提高了對人工智能技術及信息思維教學的重視程度，在教學內容、方式等層面進行了優化完善。但是人工智能教學仍處于初期階段，需要考慮學生興趣、學情以及教師自身教學能力等多個方面的因素。只有積極推動人工智能教育工作的開展，才能滿足人才的培養訴求，滿足新課標對信息技術教學的要求。

1? ?指向學習需求，談人工智能教育的內容

在新課標的指導下，教師不應一味地將人工智能的相關知識傳授給學生，否則無法激發小學生的學習興趣，會影響人工智能教育的整體效果。教師應該在尊重學生學習需求、關注學生實際學情的基礎上，靈活安排開設編程教育、機器人教育等相關課程，對人工智能教育的內容進行優化設計。

1.1編程教育，尊重學生個性差異

編程課是人工智能教育的重要構成，自2017年《新一代人工智能發展規劃》印發并實施之后，編程課就出現在高年級的小學信息技術教學課堂中。但是對于很多教師、學生而言，編程屬于一種新鮮的事物，需要合理設計教學環境，應用各種軟件技術，讓學生能夠理順編程的邏輯，認識到編程的重要性，以此來構建高效的人工智能課堂。

例如，在編程翻譯軟件的過程中，教師可以通過提前的溝通了解、問卷調查，借助Scratch、編程貓等了解學生對圖形化編程的掌握情況，包括是否接觸過這些圖形化編程的軟件，是否能夠熟練掌握這些軟件的操作技巧，是否有過自己的編程作品等。在此基礎上，教師將學生分為“編程小白、編程平民、編程高手”等不同的類型，在尊重學生個性差異的同時設計各種任務，讓學生體會編程的樂趣，逐漸突破自己在認知及能力上的限制。尤其是在各階段教學目標的制定與活動安排上，教師應該從人工智能的構成、新課標的要求出發，將具體的培養目標分為人工智能意識、技術創新思維、應用實踐能力、智慧社會責任等多個維度，讓學生能夠舉一反三、能動創新。

編程課是對學生邏輯思維能力、編程技術及藝術設計等多種能力的培養，為了關注學生的成長發展，在具體教學中，教師應該構建完善的教學評價體系，跟進學生的實際作品，給予積極正向的評價與鼓勵。

1.2機器人教育，進行模塊設置

人工智能中最具有代表性、直觀性的就是智能機器人，在人工智能等技術的發展推動下，智能機器人可以按照目的來完成安排的動作。近年來，人們提高了對機器人技術發展的關注度。例如，工信部等多個部門聯合印發了《“機器人+”應用行動實施方案》，注重將機器人與醫學人工智能、工業人工智能等各種技術緊密結合。因此，機器人也被看作是人工智能技術的硬件形態。在接下來的社會、經濟、文化發展中，機器人無疑會產生不可忽視的重要影響。小學生正處于接觸人工智能技術的初期階段，對于機器人這種硬件形態有著強烈的好奇心與探索欲，在相關教育工作中，教師可以開展機器人教學，設置多個模塊任務，讓學生能夠自主加深對智能機器人的了解，為接觸人工智能技術奠定堅實的基礎。

例如，為了幫助小學生了解機器人沿線行走的相關知識，在導入模塊時，教師可以先通過多媒體設備播放與機器人沿線行走相關的視頻，通過問題讓學生自主思考，讓學生認識到機器人的行走需要程序提前設計，充分激發學生的好奇心。在接下來的教學中，教師可引入專業的知識，讓學生通過小組協作、自由交流，共同得出機器人是通過“灰度傳感器識別軌跡線”來實現沿線行走的結論，并給予學生充足的實踐機會，讓學生在分析各種可能狀況的基礎上實施初步的編程操作，完成機器人的左偏、右偏等基礎性操作。使學生在各種模塊活動的支持下，不斷提升自身的實踐應用能力、創新思維能力。

在實踐教學中，教學模塊的設計與活動的開展應符合小學生的認知特點。教師可以將問題作為牽引，在模塊中加強師生、生生之間的有效互動，使學生以更加積極的狀態投入人工智能的探究之中，為后續的教學提供支持。

2? ?基于認知特點，談人工智能教育的策略

小學生對于人工智能技術的認知水平有限，但是經過前期信息技術的學習、生活經驗的積累，已經形成了初步的看法。教師需要遵循小學生在思維認知上的個性特征，肯定他們的想象力、創新力，將此作為開展人工智能教育的重要動力。

2.1對話法，發展思維能力

隨著人工智能技術的快速發展，其被廣泛應用到各個行業之中，為人們的生活、學習、工作提供了諸多便利。結合實際情況來看，目前小學生在學習、生活中已經接觸了多種人工智能技術，或多或少形成了自己的看法與認知。不僅如此，在學習人工智能技術實踐操作的過程中，學生的思維邏輯也具有一定的獨特性。教師應該在尊重學生個性的基礎上，采用對話法等交流互動的教學方式，讓學生能夠在人工智能課堂上暢所欲言，大膽地說出自己對于人工智能的看法，分享自己的思維邏輯，從而打造生動有趣的課堂。

例如，在人工智能課堂的導入階段，教師需要注意讓學生從初期的娛樂狀態轉變為積極的學習狀態，在最短的時間內集中學生的注意力。對此，教師應注重利用多媒體技術與學生在思維上的互動交流，展示現實生活中用面部識別門禁、結賬等的視頻，讓學生能夠主動聯想到自己的實際生活。在此基礎上，教師再開展進一步的師生對話，提出問題：“同學們，你們知道這種識別技術是依靠什么技術完成的嗎？”學生大膽地想象與回答。在正式教學中，教師同樣可以運用這種對話法。

人工智能教育中的對話不應局限于師生、生生之間的溝通，還要求教師、學生能夠突破現有教育資源的局限，廣泛接觸各種技術，加強對各種人工智能技術在原理與應用上的思考。教師應該構建開放性的課堂，并適當給予學生多樣化的指導與點撥。

2.2任務式，開展小組合作

任務式教學法是教師運用任務驅動的方式，即將學習目標分解成一個個學習任務，引導學生在相應主題或問題的驅動下，以獨立自主的方式搜集、整合各種學習資源，進行能動探索、小組協作，以此來完成既定的學習任務。在小學人工智能教育過程中，任務驅動可以調動學生的自主性，讓學生成為人工智能課堂上的主體，主動去發現、分析及解決人工智能學習中的問題，構建完善的知識系統。在任務的設計與安排上，教師需要盡量結合學生的實際生活，引導學生調用自己的生活經驗，在實踐中逐漸完成這些任務。不僅如此，小學生缺乏足夠的專注度，但是對于人工智能卻有著一定的探究欲，教師可以把握學生的這一特點，加強小組之間的合作。

例如，在“青蛙機器模型”等相關知識的學習中，教師可以先通過生動有趣的故事引入主題，讓學生能夠代入小青蛙的身份角色，去感受它們的“成長歷程”。在初期導入階段，學生能加強與他人之間的互動交流，為后期的小組合作打下基礎。隨后，學生在故事情境之中交流自己的思想，為任務活動的開展獻計獻策。再以“編程控制機器人”的教學為例，教師可以展現機器人的功能，讓學生在積累知識之后，按照小組計劃開展合作學習，制訂本組的研究計劃，包括需要解決的問題、如何實現分工協作等，通過自主編程來實現對機器人的有效控制。

小組合作為學生的互動交流、思維共享提供了良好的機會，但是教師也要避免學生過度依賴小組合作，出現濫竽充數的現象，應及時對小組合作的情況進行觀察記錄，加強與個別學生的溝通。

3? ?聚焦核心素養，談人工智能教育的途徑

新課標對小學生信息技術核心素養的發展提出了新的要求。小學教師應該突破傳統教育方式的局限，通過優化教學內容、教學方式，重點培養小學生的信息意識、計算思維、數字化的學習與創新能力，以及良好的社會責任感，這也對學生自主探究、創新精神的發展提出了更高的要求。

3.1翻轉學習，引導自主探究

在數字化技術、互聯網絡技術的支持下，人工智能教學的平臺也呈現出多樣化的特點。在課前階段，教師可以根據教學目標，提前下發與人工智能課程相關的信息資料，讓學生能夠在多元化的平臺上廣泛接觸人工智能相關知識，實現思維的拓展。使學生在課前就能構建初步的知識框架，找到自己在人工智能學習中存在的問題。這種預先性的自主探究逐漸發展為翻轉教學模式，在互聯網教學平臺、微課、導學案的帶動下，廣泛運用于小學人工智能教學的過程中。

例如，在講解計算機的構成時，教師可啟用人工智能技術，在互聯網平臺上實現與學生之間的高效互動。學生需要提前完成閱讀教材、了解計算機基礎構成、繪制計算機圖像等任務。教師可以在互聯網平臺上對學生的預習及作業完成情況進行監督與評價。學生在閱讀教材的同時，也會形成自己的認知。在互聯網平臺上，教師還可引導學生在網絡上展現自己繪制的計算機圖像，讓學生互相指出可能存在的問題，共同開展討論。教師可在搜集學生問題的基礎上，將這些問題作為課堂講解的重點。例如，有的學生雖然對計算機在硬件上的基礎構成有較為清晰的認知，能夠熟練指出計算機是由主機、顯示屏、鍵盤、鼠標等構成的，但是對于計算機內部的構成卻知之甚少。教師可以通過人工智能技術、互聯網教學平臺，在后臺對學生的學習情況進行匯總分析，整合其中的問題。在此過程中，人工智能技術可以發揮動態分析、科學匯總、及時跟進的良好效果。

在翻轉學習的過程中，教師需要調動學生學習的自主性、能動性，給予學生更多在線互動的機會，以此來突出學生的主體地位。

3.2實踐學習，培養創新精神

任何人工智能知識的講解都不能脫離學生的實踐參與，這是因為小學生缺乏足夠的知識儲備、深入的思考分析。如果教師采用傳統的灌輸式教學，將會打擊學生參與學習的能動性。對此，教師不僅應該注重與學生的溝通交流，還應該多提供各種上機操作、實踐參與的機會，以降低人工智能教學的難度，讓學生能夠將這些知識與自己的生活聯系在一起，在實踐體驗之中把握人工智能的原理和方法，形成一定的邏輯分析能力、推理判斷能力。

例如，在學習智能儲蓄罐相關知識的過程中，教師先引導學生在教學視頻的帶動下，形成初步的認知。通過與小組、同學之間的溝通，形成理論知識基礎。在此之后，教師再鼓勵學生通過動手實踐的方式開展自主操作，學生需要對智能儲蓄罐的制作思路進行分析，通過多次試驗、實踐探究來了解這種儲蓄罐的設計方式，積極獲取相應的器材和設備。在實踐參與過程中，教師還可以鼓勵學生共享自己的經驗，解決具體操作中的難題。通過對學生共享經驗的整合可以發現，學生邏輯思維的差異直接影響其對儲蓄罐的設計思路，更影響其選材與操作。雖然網絡上已經有了較為成熟的設計模式，但是為了培養學生的創新精神，教師需要鼓勵學生對現有的模式思路進行優化，提高對人工智能技術的整體運用水平。

在實踐操作中，學生的創新精神會得到相應的發展，教師應鼓勵學生打破傳統操作步驟的限制，去搜索發現更多的設計方法，形成良好的創新思路。另外，學生無論是在邏輯思維上，還是在人工智能技術的運用上，都是動態發展的，教師可以構建完善的評價體系，引導學生開展自評、互評活動，實現創造性意識的不斷更新。

總而言之，人工智能教學是對小學信息技術教學的挑戰，要想使學生了解、掌握、運用人工智能技術，教師需要關注學生的認知特點與學習訴求，科學合理地設計人工智能的教學內容與教學方法，體現人工智能技術與學生實際生活之間的內在聯系。通過各種生動有趣的活動，激發學生的學習興趣，以此來促使小學生有效學習這項技術，滿足時代的發展需求。

參考文獻：

[1]符曉蕾.基于人工智能提升少兒科創素養[J].新智慧，2022（25）：30-32.

[2]盧欣玲，吳歡.“人工智能+”對學校變革的啟示[J].湖北教育，2022（36）：42-43.