人工智能视域下小学信息技术教学改革研究

戴翼昊

（昆山高新区姜巷小学，江苏 苏州 215300）

20 世纪五六十年代，人们首次提出人工智能概念，自此人工智能逐渐走入大众的视线。人工智能（英语：Artificial Intelligence，缩写为AI）亦称机器智能，指由人制造出来的机器所表现出来的智能，通常人工智能是指通过普通计算机程序来呈现人类智能的技术。经过几十年的研究，人工智能已在各行各业中实现了大面积的渗透，成为对人类生活与工作具有重大影响的高新技术。对于教学领域而言，人工智能的应用实现了数据分析与深度学习的一体化，强化教育的先进性与有效性。同时，人工智能作为信息技术的重要领域，对于小学信息技术而言可以实现机器人、智能语音与课堂教学的连接，提高信息技术的丰富性与创新性，为学生提供更广阔的探索空间，激发学生更强烈的学习欲望，在人工智能视域下，小学信息技术教学能够探索出更加有效的教学路径。

一、人工智能视域下小学信息技术教育的应用现状

现代信息教育的热点课题——人工智能技术在教育中的应用一直受到各界人士的广泛关注。伴随移动信息时代的到来，现代网络信息教育也实现了同步的推进与优化，互动教育的概念越来越深入人心，它有效地弥补了传统教学的不足与缺失，可以更好地满足现代化的教学需求。随着人工智能技术的不断成熟，凭借其技术优势能够在现代教育中实现良好的应用，从而有效地改善学校教学环境与氛围，推动教育的改革与发展。由此可见，人工智能的发展与当代教育的发展具有一致性与同步性，但人工智能在教育中的应用仍存在诸多问题与不足亟待解决。一是，就小学生的认知能力而言，尚无法完全理解人工智能抽象概念，需要教师提供科学的指导，在教师的带领下正确认识人工智能。但部分信息技术教师本身对于人工智能缺乏深刻的认识和全面的了解，这样就无法正确引导学生很好地学习和认知人工技术，容易使学生在面对人工智能时产生厌学心理，不利于信息技术教学的有效推进。二是在信息技术教学中，部分教师存在盲目应用人工智能技术的问题，不结合教学目标与教学实际生搬硬套人工智能，导致技术的使用与教学的实施缺乏贴合性，不利于人工智能功能技术的发挥。三是部分教师存在过度依赖人工智能的问题，导致教师与学生在信息技术课堂中丧失主体地位，使人工智能喧宾夺主。四是，很多教师忽视学生认知思维与逻辑思维的局限性，未能有效应用人工智能解决学生的实际问题，人工智能应用的有效性有所缺失。五是，目前，大部分小学的信息技术师资力量较为薄弱，并没有形成专业的信息技术教学团队，信息技术教学质量得不到保障，无法有效地实现人工智能与信息技术教学的有效融合。

二、人工智能在小学信息技术教学中应用的意义

人工智能在小学信息技术教学中应用的意义，主要体现在两个方面。一是有利于培养学生创新思维，信息技术学科的教学内容根据结构性质包括结构化、非结构化与半结构化问题，而其中结构化问题对学生的创新思维培养具有重要意义。在小学阶段，信息技术教学主要围绕着简单技术操作展开，通过人工智能的应用可以让学生在了解信息技术的基础上，更深刻地认识信息技术的结构性，更好地培养学生的创新思维与信息素养。小学信息技术教学集中于简单的计算操作，对技术性教学涉及较少。人工智能应用在小学信息技术教学中，能够让学生在应用人工智能知识和技术的同时得到结构化性质掌握，有利于培养学生的创新意识，提升其信息素养。二是促进学生掌握人工智能的本质。在教学新知识时习惯与“旧知识”关联，即：新知识是旧知识的延伸。同时，Johnson 知识获取模型分为认知、思考、关联、自动性。进一步证实知识并非独立的，而是相互关联的。知识链接与互联即是人工智能主要研究内容，教学中教师通过介绍这些知识让学生获得清楚认识，有助于挖掘创新意识，培养学生的创新能力和想象力。

三、人工智能时代小学信息技术教学改革策略

1.明确人工智能内涵，培养学生的认知能力

人工智能走进信息技术教学的第一步，是让学生明确人工智能的概念与内涵，强化学生对人工智能的了解与认知，利用学生对人工智能的好奇心与兴趣激发学生的探索及学习欲望，让学生在学习欲望的推动下展开自主探究，并不断提高认知能力。在信息技术教学中，把问题作为导入帮助学生建立对人工智能的认识。教师向学生提问：“何为人工智能？”“同学们对人工智能有何种理解呢？”“生活中常见的人工智能技术有哪些？”引导学生展开自主讨论与自我探究，阐述自己对人工智能的认识。然后利用PTT 课件向学生展现人工智能的世界，带领学生了解人工智能在多学科领域的应用，认识人工智能的研发成果，了解人工智能的独立系统，扩展学生的视野，提高学生的认知范围与能力，为能够在信息技术教学中应用人工智能奠定基础。

2.灵活运用人工智能，合理体现教学内容

人工智能对于信息技术教学具有辅助作用，能够帮助教师充分展现教学内容，提高教学的直观性与吸引力。而在信息技术课堂中对人工智能的灵活应用也能够强化学生对人工智能的了解，综合培养学生的信息素养。例如教师可结合创客教育实现信息技术课程与其他学科的合理融合，提高教育的均衡性，助力素质教育的实施与落实。在利用人工智能开展信息技术教学时，应突出其对教学智能化的强化作用，丰富教学的听觉与视觉感受，在视觉层面提高教学的认知与清晰度，在听觉层面提高教学的互动性与语言沟通的顺畅性，从而收获更理想的教学效果。

例如，展示演示文稿单元的教学，学生会经历初步了解到精美制作并展示文稿的过程，在学习过程中教师可引导学生利用人工智能完成演示文稿的制作，从而更加全面培养学生的信息素养，提高学生的信息技术水平，加强学生对人工智能的了解与应用。在学生完成演示文稿制作后，教师通过评价引导学生对人工智能产生自我认识，同时帮助学生树立学习自信心。通过人工智能的灵活应用使信息技术的教学内容更加灵动与丰富，提高学生的学习积极性与认知能力。

3.参观人工智能制造，开阔视野

在课堂教学渗透人工智能的基础上，教师还可带领学生走出去，真实地观察与了解人工智能的制造过程，带领学生参观AR、VR 等人工智能技术，在开阔学生视野的同时，让学生对人工智能技术产生真实的认知，使学生真切地感知到日常生活中的人工智能，从而激发学生的本能探索欲望，为学生注入更强烈的学习动力。学生在参观人工智能技术的过程中会感受它的奇妙，在了解人工智能在军事、航天、交通、医疗、娱乐等重要领域应用的过程中，学生会认识到人工智能技术的重要性，进而对信息技术教学内容产生无限的兴趣与激情，让学生在学习过程中爆发出无限的潜能与热情。

4.构建编程教学体系，搭建智能学习平台

信息化时代下人工智能技术在生活的各个领域中实现了广泛的渗透与全面的应用。计算机成为人类学习、生活与工作的重要载体，成为人类与其他相关事务沟通的重要渠道与桥梁。为了提高计算机沟通的有效性，必须加强对编程教学与系列设计的重视，结合人工智能的发展现状，编程教学体系的构建重点应放在神经网络算法与机器学习算法两方面。这两种算法可以提高人工智能技术的灵活性，使计算的实际需求被更好地满足。小学信息技术教师应针对编程技术制定完善的教学体系，通过构建智能学习平台提高学生对编程的理解与应用。

小学阶段编程教学可分为五个环节：第一，结合教学内容进行教学情境创设。在教学导入环节，教师可通过游戏激发学生学习热情，根据教学活动营造教学情境，尤其是在低年级阶段通过情境的创设提高学生的专注度，降低学生的理解难度。第二，Scratch 图形化编程教学的具体实施。教师应带领学生全面理解并掌握Scratch 图形化编程内容，引导学生形成编程思维，提高学生应用编程解决问题的能力。第三，根据具体项目培养学生的综合编程能力。通过具体项目的完成、测试与提问锻炼学生的分析、判断与纠错能力，帮助学生构建整体编程思维。第四，提高学生分析、列表与总结能力。教师可利用植树问题的方式，检验学生对算法的掌握与应用能力，尤其是针对高年级学生，应不断强化学生的编程综合能力，提高学生对编程算法的应用。第五，接触并学习编程机器人，帮助学生初步理解相关内容，让学生利用编程与机器人展开简单的互动。

5.创设有趣的教学情境，直观呈现抽象问题

小学生的生活经验及知识储备都较为浅薄，虽然部分小学生在生活中已初步接触计算机、手机等现代智能设备，但是对相关的专业性质缺乏深入了解，对信息技术课堂中所涉及的抽象问题难以理解，导致其在信息技术学习过程中丧失目标与方向，学习的积极性及学习动力都会受到打击。因此，信息技术教师应打破传统的固化教学方式，通过创建趣味教学情境提高学生的学习兴趣，将抽象问题直观化、形象化，帮助学生树立明确的学习方向，引导学生认识信息技术的重要性，帮助其构建学习目标与学习计划。在信息技术课堂教学中，教师可结合教学情境引导学生利用人工智能技术对问题展开分析与解决，提高学生学习的主动性与实践性，让学生对人工智能技术产生浓厚的兴趣和深刻的理解。

6.引入多种多样的游戏，积极开展小组合作学习

小学生正处于思维跳跃、活泼好动的年龄段，他们尚不具备较强的自制力与约束力，在信息技术课堂中，需要教师有效地引导学生集中注意力，而游戏是能够天然吸引学生学习兴趣、保持学生专注力的一项活动。利用游戏教学可以引领学生更专注且深入地参与到课堂学习中去，强化学生对信息技术知识的掌握与应用。目前创客产品的升级与改造不断向智能化方向进发，这要求当代人必须掌握专业的信息技术知识，从而快速适应并提升自身的学习及应用能力。而信息技术教学内容具有极强的时代性，小学信息技术教师应结合信息技术的特点，在课堂教学中进行智能化游戏设计，在智能学习软件与硬件的支持与辅助下，利用智能编程平台使学生对人工智能知识产生深刻的认知和深入的理解，凭借人工智能技术进行游戏模型设计，让学生在游戏制作与完成过程中，更深刻地理解信息技术与人工智能的重要性。在具体课堂教学中，教师应承担责任与引导学生，带领学生展开合作学习，通过小组合作教学模式，强化学生学习过程中的沟通与交流，让小组成员实现资源共享、共同进步。在完成新知识学习后，教师还可组织学生以小组为单位，利用信息技术知识进行课堂小游戏设计，以此让学生在下节课中进行作品展示，并选拔出其中的优秀作品，给予充分的肯定与奖励。通过这种游戏与竞赛的形式充分挖掘学生的学习潜能，提高学生对信息技术知识的理解与应用。

互联网时代带来知识的传播及学习方式的改变，使学习媒介不再局限于教材及图册，促进了教育共享性的提升。而微课等利用信息技术展开教学，也使教学实现了现代化发展，同时也对学生的信息素养提出更高的要求。作为与信息素养联系最紧密的课程——信息技术课程不仅能够培养学生基础信息素养，使学生更好地适应信息化的发展，同时也能够帮助学生更快速地融入现代信息社会。当前，小学作为信息教育的基础阶段，人工智能对其发展具有良好的促进作用，可以有效带动其学习效率的提升，提高小学信息技术教学的有效性，更好地培养学生的信息技术素养，为社会培养高素质的信息技术人才打好基础。