小学人工智能实验教学资源的开发与利用

沈峥嵘

摘要：实验是小学人工智能教学的重要组成部分，对学生的信息素养提升具有举足轻重的作用。本文从如何利用人工智能开放资源切入，探索人工智能教育资源的开发与利用，以期破解人工智能实验教学困境，为小学开展人工智能实验教学提供参考与借鉴。

关键词：小学;人工智能;实验教学

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2022）08-0050-02

● 小学人工智能实验教学的现状

虽然苏科版信息技术教材中设置了“人工智能”模块，但将这一模块落地的学校却很少，很多教师都只停留在让学生简单地体验与了解人工智能应用上，产生这种情况的原因主要有以下几点。

1.對人工智能课程资源的认识囿于书本

人工智能课程是一门新鲜的、高大上的课程，学校没有与教材相对应的基础设施和基本设备，教师认为教学无法展开。人工智能课程并非简单地教教材，需要教师敢于尝试，勇于创新，需要教师变“教”教材为“用”教材。所谓“用”教材，即不照本宣科，把教材仅当作课堂的支点。

2.教学理念亟待转变

人工智能技术日新月异，信息技术教师要转变理念，因地制宜，在原有基础上引入人工智能软件、硬件模块，创设实验环境，更新教学理念、教学方法和教学手段。

● 小学人工智能实验教学资源的开发与利用

1.把握教材资源，以微项目方式构建学习活动

（1）借助平台，构建人工智能课程活动项目

近几年，人工智能编程软件和开放平台逐渐优化，如HappyCoding、慧编程、Mind+等，为师生提供了良好的实验平台，教师可以利用项目教学法构建微项目进行实践探索，提高学生学习的兴趣。

例如，现在的很多老年人都患有高血压、糖尿病等慢性疾病。教师创设情境引导学生设计AI图像识别算法，完成药品盒子样本的训练。通过实验教学，不断验证调整，最终学生设计出脱离计算机和网络运行的“用于帮助老年人科学服药的人工智能装置”。

（2）合理整合其他学科，构建人工智能项目

人工智能课程是一门综合实践类课程，教师要善于发现其他学科与人工智能实验教学的融合点，进行跨学科整合，使项目式教学资源最大化、最优化。例如，在教授苏教版六年级《声控机器人》一课时，笔者将人工智能实验与语文、数学、艺术学科有机融合，以学生喜爱的古诗词为切入点，将互动古诗词这一创意引入课堂，借助学生已有的古诗词和图形化编程的经验，以项目的方式开展多学科的整合教学，并利用AI编程实现语音识别和智能应用。

2.把握学生资源，设计人工智能实验

（1）抓住学生兴趣点

教师在选择和设计人工智能实验时，要紧紧抓住学生的兴趣点，引发学生的创作动机，形成人工智能研究实践的良好环境。例如，在新冠疫情期间，保持社交距离“一米线”是非常重要的防疫公共卫生举措，每个人都必须重视，但在实际生活中，地上的一米线标语提示并不能让每一个人都自觉遵守。因此在上课伊始，笔者先出示了学校门口、医院、银行、商场人们排队的情况，引发学生思考——能否利用智能技术设计一种“用于安全距离排队的人工智能装置”？通过讨论、规划、设计，学生给出了采用人脸识别和舵机拦杆相结合的方式实现智能“物理一米线”。接着，通过多轮实验和测试，学生发现通过AI装置在通过时间效率上只与舵机起杆时间有关，即“舵机抬杆时间”就等于“通行效率”。装置识别到人体后，会马上驱动下一个栏杆放下，放下时需要的时间，正好是下一个人走到前一个栏杆一米线所需的时间。经过模拟测试后，对实际运用再次进行测算。这样的教学，不仅为学生创造了一个有趣、健康、互动的情境，激发了学生人工智能学习的兴趣，而且提升了学生的创作能力和动手能力。

（2）结合生活需求

人工智能技术应用于生活，也来源于生活。在小学阶段开展人工智能实验教学活动要以学生的日常生活为基础来开展。例如，笔者所在学校处于乡镇地区，电瓶车、摩托车是很多家长接送孩子上下学时的主要交通工具，但家长和学生“戴头盔”的安全意识比较薄弱。鉴于此，笔者以解决这一实际生活安全问题为导向，借助学生已有的生活经验，引导学生设计和制作智能头盔，并利用编程实现组建无线局域网，通过广播实现智能应用。在这个过程中，学生体会解决真实生活问题的方法，体验创造的乐趣，感悟人工智能的力量，形成“源于生活—融合创作—用于生活”的课堂生态。

● 开发与利用的反思

1.人工智能为素养评价提供了有效支持

新课改将评价方式从面向知识技能转向面向素养，而素养的养成是一个长期、动态和持续的过程。而人工智能实验的过程，恰好为素养的评价提供了契机和平台，因为人工智能实验涉及了众多因素，学生在完成实验、不断迭代的过程中，要充分调动各种知识和能力，这些过程中的多元化、全过程跟踪和记录学生学习情况的大数据平台，可全面真实地反映学生对信息技术技能的掌握和运用程度。

2.人工智能实验教学不能脱离学生实际

任何人工智能教学实验的开发和利用，最终的受益者都是学生，人工智能教学是否有效，关键看学生在课堂上有没有发展。因此，教师要切忌为了炫耀人工智能技术，而脱离小学生的认知实际。很多人工智能技术的实现都需要Python语言的支持，而小学生没有代码编程基础，让他们开发人工智能产品，势必对其造成困扰。因此，在开发人工智能实验资源时，要避免盲目开发。

在新课改的影响下，未来的人工智能实验教学必定会成为信息技术新形态课堂教学不可或缺的一部分。一线教师应转变观念，增强开发意识，提高开发水平，积极创造让学生亲历的条件，让AI课程资源服务教学、促进教学，开辟人工智能教学的新天地。

参考文献：

[1]王万良.人工智能及其应用（第4版）[M].北京：清华大学出版社，2017.

[2]樊磊，梁森山，曾维义，等.推进中小学人工智能实验教学新探索[J].中国信息技术教育，2022（02）：4-8.

[3]刘俊波，乐进军.中小学人工智能课程建设初探[J].基础教育课程，2020（01）：16-20.