基于体验活动的小学普及性人工智能课程设计

莫嘉进

摘 要：在中小学开设人工智能课程已是时代所需，但现实条件局限着普及性人工智能课程的开展，文章通过对学生能力、教学环境及教学模式分析小学开展人工智能课程的现状，探讨以体验活动为课堂脉络的普及性人工智能课程实践，探索出具有普适性的人工智能课程，培养适应人工智能学科核心素养的新公民。

关键词：体验活动;人工智能;课程设计

国务院在《新一代人工智能发展规划》中指出：在中小学设置人工智能相关课程。在中小学实施人工智能课堂的需求日益强烈，这也是国家基础教育改革的需求和方向。于2021学年开始，《广州市人工智能教育普及工作方案》中提到：要面向全市学生推广人工智能教育，培养具有人工智能基础知识和核心素养的复合型、创新型人才。但在实际教学中由于人工智能课程需要较好的教学环境，不同地区学校及教学环境各异，这无疑是对学校及教师的挑战，因此推广具有低成本、可复制的普及性人工智能课程成了当前人工智能课程实验的讨论热点。

皮亚杰的认知发展理论指出，小学阶段学生需要在具体内容的支持下将动作内化感知。因此在设计和实施小学阶段人工智能课程时，必然要重视体验活动。只有通过在活动中、在情境中开展体验，学生才能理解课程内容，对课程知识进行内化和提炼，并结合生活实际进行思考，最终实现应用和创新。笔者作为广州市人工智能课程实验校的课程实施教师，围绕如何开展基于体验活动的普及性的人工智能课程，展开以下几点讨论。

一、小学开展人工智能课程的现状分析

（一）学生能力现状分析

鉴于本校处于乡镇地区，生源均是来自周边村落及社区，学生的个体家庭环境差异较大，在人工智能课程实施过程中比较具有参考性。通过前期调查，所有学生家庭都拥有计算机或智能手机，约有22%的学生在课余时间接触过编程教育和机器人教育，在这些课余人工智能教育课程中，多以体验活动和实验操作为主，这为校内人工智能课堂体验活动提供了实践基础。

（二）教学环境现状分析

在教学经费统筹使用的情况下，城乡学校之间的信息化教学设备的差距仍然存在，这就导致设施条件不够好的学校无法正常运行新式的编程软件及人工智能设备。因此，现实的困境要求普及性的人工智能课程必须要适应不同教学场景，甚至仅用普通的多媒体教室便能开展课程教学，对不同程度的教学环境和师资力量有较强的适应性及可操作性。

（三）教学模式讨论

在广州市教学研究院的引领下，全市人工智能课程项目实验基本达成人工智能课程范式共识，即是“体验—实验—应用”，这三个环节贯穿全课堂，并全程渗透传授人工智能通识知识。在不同年级教学中通过调整这三个环节的比重，让人工智能课堂适应不同年龄段的学生需求，实现人工智能课堂普适性教学，从而达到《工作方案》的要求和目的。通过实际教学发现，此教学范式可以扩充为“体验—活动—提炼—实验—思考—实践应用”的教学模式。通过体验活动，学生才能更好地解释生活中的人工智能场景，对课堂知识进行提炼和实验，在个体和集体的思考中，内化所学的人工智能知识，并在实践和应用环节进行优化和创新。结合小学生的认知特征，普及性的人工智能课堂教学模式可以用图阐释。

二、基于体验活动的人工智能课程教学策略

基于以上分析，在乡镇及城乡接合部地区的小学开展人工智能课程教学虽有困难，但在上述教学模式的指导下仍有较大的可操作性。本文以广州市《人工智能》教材五年级下册第三课《“投其所好”的信息》为教学案例，初步形成基于体验活动人工智能课程的教学策略。

（一）创设体验式情境，协助关注学习重点

课前使用智能音箱循环播放学生喜欢的音乐及询问天气，并设问：智能音箱是怎么了解我们的需求的？通过创设课堂教学情境，引起学生对生活中常见的智能推送的兴趣，调动学生学习热情。

在课堂导入环节，邀请学生表演“智能推送影响生活”的情景剧，通过情景让学生充分参与，体验活动，激发学生学习兴趣的同时，也为学生理解“智能推送”的原理和过程作准备。这一系列体验性情境的设置都是为了协助学生关注本节课学习的重点：人工智能是怎么了解我们的喜好，并推送相关信息给我们的呢？

（二）真实体验活动，感受技术普及性

在上个环节，学生通过活动体验到智能推送的应用，在这一环节中，要重点感受智能推送的实现过程。这个体验活动便是让学生浏览购书网站，连续浏览自己喜欢的内容后，查看首页推荐是否发生变化并说出原因。

学生在充分体验后，说出变化后的推荐内容是否满足自己的喜好。部分学生能看出变化，这时候教师便引导学生以流程化步骤的形式说出智能推送的实现过程，应用课堂学到的知识回归生活、理解人工智能。通过体验实操，学生感受到智能推送就普及在我们的生活中。

（三）小组协作活动，理解技术原理

人工智能涉及专业领域的体系通识知识，具有专业性强、知识面广的特点，要求学生完全理解并掌握具有一定的难度。通过研读教材和多媒体资源，教师可以基于学生已有的知识经验和思维特点来开展通识教育，让学生在体验中了解人工智能的原理及相关概念。在这个活动中，笔者旨在让学生理解智能推送的原理。学生借助板书内容，经过小组商讨后，模拟原理过程并记录讨论结果，随后与教师一起补充完整智能推送技术原理。

（四）全体参与实验，加深原理印象

人工智能课程教学经过体验、通识教学后，需要借助实验方式，引导学生主动参与学习。虽然有些学校面临无专用课室、设备，专业的实验活动无法正常开展的困境，但其实本课程的开展未必需要高级、专门的实验设备。为了深入理解教材的设计意图，教师可以借助便于获取的教学工具，或者现成的人工智能设备协助学生开展实验，例如“讯飞语音”“百度AI平台”“九歌”等人工智能平台也能实现课堂实验操作，让学生全体参与其中，加深对人工智能的理解。

再往课程普及的角度看，利用模拟實验的课堂形式，设计好课堂环节，让学生以具体化的生活经验开展课堂实验也是可行办法。在本案例中就采用了课堂模拟实验的方法，通过数学统计方法，重现了特征匹配和数据筛选的过程。在切身体验活动中，帮助学生加深对人工智能原理的理解。

（五）回顾体验过程，拓展优化应用

人工智能课程经过通识、体验和实验，最终还是要落到应用层面，因此应用探究活动显得尤为重要，这也是对整节课的教学内容进行升华。开展人工智能教学不仅是为了传授知识，更多的是要让学生意识到人工智能能解决生活问题，其发展前景十分开阔。因此，要在课程逐步深入的过程中，让学生了解人工智能技术发展动态，培养学生对人工智能行业的志向和兴趣。

在本案例中，设置了课堂讨论及流程优化活动，让学生综合运用所学的知识，在观点的碰撞中，让学生思考每一项技术的“双面性”，寻找到解决人工智能技术弊端的出口和方法，扬长避短。这个体验应用环节，学生们兴致十分高涨，观点碰撞结束之后，也是意犹未尽，在提出流程优化意见时滔滔不绝地说出了自己的想法。更有思维活跃的学生，说出了让人意想不到并值得参考的想法，达成了本环节设置的目的。

三、结束语

在现实生活中，学生已开始感受到人工智能技术的生活应用，体验到人工智能正在改变我们的生活。在小学阶段，让学生通过体验活动理解课程内容，也是一种让学生喜闻乐见的教学形式，学生在宽松的环境中学习，更容易生成意想不到的课堂亮点，更注重学生的主体地位，学生也能深刻理解人工智能知识，从而将人工智能知识融会贯通并进行应用优化。在小学普及性人工智能课程课程设计时，以体验活动为课堂脉络，这对培养学生的人工智能核心素养有着重要意义，让学生与人工智能友好相处，创造更多的可能。

参考文献：

[1]梁佩瑜.浅谈城乡结合部学校开展人工智能课程的教学策略[J].教育与装备研究，2020（11）.

[2]刘晓烨.以体验为导向的小学人工智能课程设计探究[J].中小学信息技术教育，2020（06）.