新课标背景下信息技术人工智能教育的教学研究

庄成

摘要：随着人工智能技术的不断发展，该项技术也被应用到小学信息技术教学之中，成为不可忽视的教学内容、教学手段。人工智能作为信息技术的重要构成，是当前科学研究的前沿知识，将其融入小学信息技术教学，有助于学生数字化能力的发展，对小学生信息技术知识的更新具有推动作用。在研究中着眼于小学生的学习诉求、认知特点，探讨如何在新课标背景下，对小学信息技术人工智能教学的内容、方式及路径进行优化设计，进一步推动小学生核心素养的全面发展。

关键词：新课标；信息技术；小学；人工智能

目前，我国已经步入数字化发展的高速阶段，国家在数字经济发展战略、教育数字化战略、创新发展战略上，都需要具备良好信息素养、数字素养与技能的优秀人才。学生是数字化人才的重要储备，其信息化水平直接影响未来的数字化发展。因此，近年来，小学信息技术教学不断推陈出新，人工智能教学也被纳入教学内容，与学生核心素养的发展息息相关。在这一背景下，教师普遍提高了对人工智能技术及信息思维教学的重视程度，在教学内容、方式等层面进行了优化完善。但是人工智能教学仍处于初期阶段，需要考虑学生兴趣、学情以及教师自身教学能力等多个方面的因素。只有积极推动人工智能教育工作的开展，才能满足人才的培养诉求，满足新课标对信息技术教学的要求。

1   指向学习需求，谈人工智能教育的内容

在新课标的指导下，教师不应一味地将人工智能的相关知识传授给学生，否则无法激发小学生的学习兴趣，会影响人工智能教育的整体效果。教师应该在尊重学生学习需求、關注学生实际学情的基础上，灵活安排开设编程教育、机器人教育等相关课程，对人工智能教育的内容进行优化设计。

1.1编程教育，尊重学生个性差异

编程课是人工智能教育的重要构成，自2017年《新一代人工智能发展规划》印发并实施之后，编程课就出现在高年级的小学信息技术教学课堂中。但是对于很多教师、学生而言，编程属于一种新鲜的事物，需要合理设计教学环境，应用各种软件技术，让学生能够理顺编程的逻辑，认识到编程的重要性，以此来构建高效的人工智能课堂。

例如，在编程翻译软件的过程中，教师可以通过提前的沟通了解、问卷调查，借助Scratch、编程猫等了解学生对图形化编程的掌握情况，包括是否接触过这些图形化编程的软件，是否能够熟练掌握这些软件的操作技巧，是否有过自己的编程作品等。在此基础上，教师将学生分为“编程小白、编程平民、编程高手”等不同的类型，在尊重学生个性差异的同时设计各种任务，让学生体会编程的乐趣，逐渐突破自己在认知及能力上的限制。尤其是在各阶段教学目标的制定与活动安排上，教师应该从人工智能的构成、新课标的要求出发，将具体的培养目标分为人工智能意识、技术创新思维、应用实践能力、智慧社会责任等多个维度，让学生能够举一反三、能动创新。

编程课是对学生逻辑思维能力、编程技术及艺术设计等多种能力的培养，为了关注学生的成长发展，在具体教学中，教师应该构建完善的教学评价体系，跟进学生的实际作品，给予积极正向的评价与鼓励。

1.2机器人教育，进行模块设置

人工智能中最具有代表性、直观性的就是智能机器人，在人工智能等技术的发展推动下，智能机器人可以按照目的来完成安排的动作。近年来，人们提高了对机器人技术发展的关注度。例如，工信部等多个部门联合印发了《“机器人+”应用行动实施方案》，注重将机器人与医学人工智能、工业人工智能等各种技术紧密结合。因此，机器人也被看作是人工智能技术的硬件形态。在接下来的社会、经济、文化发展中，机器人无疑会产生不可忽视的重要影响。小学生正处于接触人工智能技术的初期阶段，对于机器人这种硬件形态有着强烈的好奇心与探索欲，在相关教育工作中，教师可以开展机器人教学，设置多个模块任务，让学生能够自主加深对智能机器人的了解，为接触人工智能技术奠定坚实的基础。

例如，为了帮助小学生了解机器人沿线行走的相关知识，在导入模块时，教师可以先通过多媒体设备播放与机器人沿线行走相关的视频，通过问题让学生自主思考，让学生认识到机器人的行走需要程序提前设计，充分激发学生的好奇心。在接下来的教学中，教师可引入专业的知识，让学生通过小组协作、自由交流，共同得出机器人是通过“灰度传感器识别轨迹线”来实现沿线行走的结论，并给予学生充足的实践机会，让学生在分析各种可能状况的基础上实施初步的编程操作，完成机器人的左偏、右偏等基础性操作。使学生在各种模块活动的支持下，不断提升自身的实践应用能力、创新思维能力。

在实践教学中，教学模块的设计与活动的开展应符合小学生的认知特点。教师可以将问题作为牵引，在模块中加强师生、生生之间的有效互动，使学生以更加积极的状态投入人工智能的探究之中，为后续的教学提供支持。

2   基于认知特点，谈人工智能教育的策略

小学生对于人工智能技术的认知水平有限，但是经过前期信息技术的学习、生活经验的积累，已经形成了初步的看法。教师需要遵循小学生在思维认知上的个性特征，肯定他们的想象力、创新力，将此作为开展人工智能教育的重要动力。

2.1对话法，发展思维能力

随着人工智能技术的快速发展，其被广泛应用到各个行业之中，为人们的生活、学习、工作提供了诸多便利。结合实际情况来看，目前小学生在学习、生活中已经接触了多种人工智能技术，或多或少形成了自己的看法与认知。不仅如此，在学习人工智能技术实践操作的过程中，学生的思维逻辑也具有一定的独特性。教师应该在尊重学生个性的基础上，采用对话法等交流互动的教学方式，让学生能够在人工智能课堂上畅所欲言，大胆地说出自己对于人工智能的看法，分享自己的思维逻辑，从而打造生动有趣的课堂。

例如，在人工智能课堂的导入阶段，教师需要注意让学生从初期的娱乐状态转变为积极的学习状态，在最短的时间内集中学生的注意力。对此，教师应注重利用多媒体技术与学生在思维上的互动交流，展示现实生活中用面部识别门禁、结账等的视频，让学生能够主动联想到自己的实际生活。在此基础上，教师再开展进一步的师生对话，提出问题：“同学们，你们知道这种识别技术是依靠什么技术完成的吗？”学生大胆地想象与回答。在正式教学中，教师同样可以运用这种对话法。

人工智能教育中的对话不应局限于师生、生生之间的沟通，还要求教师、学生能够突破现有教育资源的局限，广泛接触各种技术，加强对各种人工智能技术在原理与应用上的思考。教师应该构建开放性的课堂，并适当给予学生多样化的指导与点拨。

2.2任务式，开展小组合作

任务式教学法是教师运用任务驱动的方式，即将学习目标分解成一个个学习任务，引导学生在相应主题或问题的驱动下，以独立自主的方式搜集、整合各种学习资源，进行能动探索、小组协作，以此来完成既定的学习任务。在小学人工智能教育过程中，任务驱动可以调动学生的自主性，让学生成为人工智能课堂上的主体，主动去发现、分析及解决人工智能学习中的问题，构建完善的知识系统。在任务的设计与安排上，教师需要尽量结合学生的实际生活，引导学生调用自己的生活经验，在实践中逐渐完成这些任务。不仅如此，小学生缺乏足够的专注度，但是对于人工智能却有着一定的探究欲，教师可以把握学生的这一特点，加强小组之间的合作。

例如，在“青蛙机器模型”等相关知识的学习中，教师可以先通过生动有趣的故事引入主题，让学生能够代入小青蛙的身份角色，去感受它们的“成长历程”。在初期导入阶段，学生能加强与他人之间的互动交流，为后期的小组合作打下基础。随后，学生在故事情境之中交流自己的思想，为任务活动的开展献计献策。再以“编程控制机器人”的教学为例，教师可以展现机器人的功能，让学生在积累知识之后，按照小组计划开展合作学习，制订本组的研究计划，包括需要解决的问题、如何实现分工协作等，通过自主编程来实现对机器人的有效控制。

小组合作为学生的互动交流、思维共享提供了良好的机会，但是教师也要避免学生过度依赖小组合作，出现滥竽充数的现象，应及时对小组合作的情况进行观察记录，加强与个别学生的沟通。

3   聚焦核心素养，谈人工智能教育的途径

新课标对小学生信息技术核心素养的发展提出了新的要求。小学教师应该突破传统教育方式的局限，通过优化教学内容、教学方式，重点培养小学生的信息意识、计算思维、数字化的学习与创新能力，以及良好的社会责任感，这也对学生自主探究、创新精神的发展提出了更高的要求。

3.1翻转学习，引导自主探究

在数字化技术、互联网络技术的支持下，人工智能教学的平台也呈现出多样化的特点。在课前阶段，教师可以根据教学目标，提前下发与人工智能课程相关的信息资料，让学生能够在多元化的平台上广泛接触人工智能相关知识，实现思维的拓展。使学生在课前就能構建初步的知识框架，找到自己在人工智能学习中存在的问题。这种预先性的自主探究逐渐发展为翻转教学模式，在互联网教学平台、微课、导学案的带动下，广泛运用于小学人工智能教学的过程中。

例如，在讲解计算机的构成时，教师可启用人工智能技术，在互联网平台上实现与学生之间的高效互动。学生需要提前完成阅读教材、了解计算机基础构成、绘制计算机图像等任务。教师可以在互联网平台上对学生的预习及作业完成情况进行监督与评价。学生在阅读教材的同时，也会形成自己的认知。在互联网平台上，教师还可引导学生在网络上展现自己绘制的计算机图像，让学生互相指出可能存在的问题，共同开展讨论。教师可在搜集学生问题的基础上，将这些问题作为课堂讲解的重点。例如，有的学生虽然对计算机在硬件上的基础构成有较为清晰的认知，能够熟练指出计算机是由主机、显示屏、键盘、鼠标等构成的，但是对于计算机内部的构成却知之甚少。教师可以通过人工智能技术、互联网教学平台，在后台对学生的学习情况进行汇总分析，整合其中的问题。在此过程中，人工智能技术可以发挥动态分析、科学汇总、及时跟进的良好效果。

在翻转学习的过程中，教师需要调动学生学习的自主性、能动性，给予学生更多在线互动的机会，以此来突出学生的主体地位。

3.2实践学习，培养创新精神

任何人工智能知识的讲解都不能脱离学生的实践参与，这是因为小学生缺乏足够的知识储备、深入的思考分析。如果教师采用传统的灌输式教学，将会打击学生参与学习的能动性。对此，教师不仅应该注重与学生的沟通交流，还应该多提供各种上机操作、实践参与的机会，以降低人工智能教学的难度，让学生能够将这些知识与自己的生活联系在一起，在实践体验之中把握人工智能的原理和方法，形成一定的逻辑分析能力、推理判断能力。

例如，在学习智能储蓄罐相关知识的过程中，教师先引导学生在教学视频的带动下，形成初步的认知。通过与小组、同学之间的沟通，形成理论知识基础。在此之后，教师再鼓励学生通过动手实践的方式开展自主操作，学生需要对智能储蓄罐的制作思路进行分析，通过多次试验、实践探究来了解这种储蓄罐的设计方式，积极获取相应的器材和设备。在实践参与过程中，教师还可以鼓励学生共享自己的经验，解决具体操作中的难题。通过对学生共享经验的整合可以发现，学生逻辑思维的差异直接影响其对储蓄罐的设计思路，更影响其选材与操作。虽然网络上已经有了较为成熟的设计模式，但是为了培养学生的创新精神，教师需要鼓励学生对现有的模式思路进行优化，提高对人工智能技术的整体运用水平。

在实践操作中，学生的创新精神会得到相应的发展，教师应鼓励学生打破传统操作步骤的限制，去搜索发现更多的设计方法，形成良好的创新思路。另外，学生无论是在逻辑思维上，还是在人工智能技术的运用上，都是动态发展的，教师可以构建完善的评价体系，引导学生开展自评、互评活动，实现创造性意识的不断更新。

总而言之，人工智能教学是对小学信息技术教学的挑战，要想使学生了解、掌握、运用人工智能技术，教师需要关注学生的认知特点与学习诉求，科学合理地设计人工智能的教学内容与教学方法，体现人工智能技术与学生实际生活之间的内在联系。通过各种生动有趣的活动，激发学生的学习兴趣，以此来促使小学生有效学习这项技术，满足时代的发展需求。

参考文献：

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[2]卢欣玲，吴欢.“人工智能+”对学校变革的启示[J].湖北教育，2022（36）：42-43.