新课标理念下小学阶段人工智能教育课程的建构与实施

摘要：作者从创新性导向、跨学科导向、延续性导向三个维度出发，对新课标理念下人工智能教育做了具体分析，发现在小学阶段构建小初连贯的人工智能教育课程势在必行。因此，作者从课程目标、课程设置、内容编排、课程实施四个方面阐释了小学阶段人工智能教育课程体系设计，并在具体的教育教学中予以实施，以期能够为新课标理念下统筹安排义务教育各学段人工智能学习内容提供实践样例。

关键词：新课标；人工智能；小学阶段；课程

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2023）16-0035-04

2022年，《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）发布，明确要以人工智能等为课程逻辑主线，按照义务教育阶段学生的认知发展规律，统筹安排各学段学习内容。至此，义务教育阶段人工智能教育有了纲领性指导文件，为中小学人工智能教育课程的拓展建构提供了依据，指明了方向。

新课标背景下人工智能教育的新理解

1.创新性导向

新课标深刻反映了科学技术进步新成果，更新了课程内容，将人工智能教育放到了更加突出的位置。新课标在义务教育第四学段（7～9年级）的课程内容中，单独设置“人工智能与智慧社会”模块，明确了学习内容等一系列要求，特别强调要让学生了解人工智能依赖的数据、算法和算力三大技术基础，这些技术基础有助于学生理解和应用人工智能，而算法的理解和巩固需要从娃娃抓起，因此，在小学阶段开展指向人工智能的趣味化编程学习尤为重要，它是人工智能学习的技术启蒙。

2.跨学科导向

新课标在从小学到初中的四个学段中均设置了跨学科主题活动，每个学段的课程内容都将信息科技、数学、科学、语文、美术等学科知识相融合，聚焦问题解决、核心素养培养，突出强调信息科技课程的跨学科、综合性和实践性。而人工智能是融合了计算机、工程、心理学等学科的综合学科，涵盖了大量的知识和技能，这就决定了人工智能的学习绝不能局限于人工智能，而应以更广的视野和更大的视角看待和把握。因此，在小学阶段开展指向人工智能的多学科学习和跨学科主题活动尤为重要，它是在为学生全面理解和应用人工智能做铺垫、打基础。

3.延续性导向

新课标围绕学科核心素养目标，将九年制义务教育划分成了四个学段，基于学生身心发展特点和认知规律，每个学段都设置了不同的课程内容，层层递进、环环相扣，体现了连续性和延展性。人工智能的学习也应遵循这样的规律，新课标明确以人工智能等为课程逻辑主线，小学低段注重生活体验，小学高段注重体验应用，初中阶段注重过程方法。即使小学阶段没有单列人工智能课程内容，但数据、算法、过程与控制等相关课程内容都指向了人工智能，这些内容是学习掌握人工智能的关键技术和知识，尤其是每个学段的跨学科主题活动，体现出了很强的延展性，为丰富和拓展小学阶段人工智能的学习指明了方向，提供了依据。

小学阶段人工智能教育课程体系设计与实施

人工智能的学习是一个长周期、系统性的过程，每一阶段的学习都有不同的特性和内容，特别是小学阶段，小学生认知能力、思维水平有限，因此学习内容需要趋向儿童化、趣味性、挑战性，特别是要具有指向性。

1.课程目标

（1）普及信息科技基本知识和基础技能

以学生为主体，以教师为主导，通过基础普及类课程的学习，了解信息科技知识与技能，学会使用计算机、人工智能等技术解决学习和生活中的实际问题，体会人工智能技术给学习和生活带来的便利，为初中阶段人工智能学习打下知识和技能基础。

（2）发展问题解决和计算思维能力

在人工智能的学习与应用中，通过具体的问题解决来体验问题描述、算法设计、编程调试、策略反思、方案优化等一般过程，发展学生计算思维，提高学生综合实践和迁移运用能力，为初中阶段人工智能学习奠定思维能力的基础。

（3）培养综合能力与创新精神

通过相关主题活动，让学生沉浸在问题解决情境中，使用人工智能相关技术，综合运用多学科知识分析和解决问题，从而培养兴趣、发展能力、挖掘潜能，进而提升跨学科综合任务的解决能力和思维品质，为初中阶段人工智能学习夯实创新精神之基。

2.课程设置

结合义务教育阶段课程总体规划和学校师资、场地等实际情况，笔者将小学阶段人工智能学习的课程主要分成三类：基础普及、兴趣拓展类和综合实践类（如表1）。其中，基础普及类主要依托国家基础性课程开展，兴趣拓展类主要依托校本拓展性课程和学后托管课程开展，综合实践类主要依托学校特色活动开展。在顶层设计上进行统整，在具體操作上进行结合，以理工科为主线，以活动为抓手，让小学阶段人工智能课程更具有生命力和延展力。

第一类课程是属于国家基础性课程，教学内容要遵循教材，根据相应学科课程方案和标准进行教学，有针对性和选择性地进行拓展和延伸，帮助学生巩固和迁移相应基础知识和基本技能，为人工智能学习创造基础条件和兴趣启蒙。第二类和第三类课程属于校本特色课程，教学内容的设置和选择具有相对的灵活性，属于基础性课程内容的拓展和延伸，原有的内容不能充分满足学生的兴趣所需和特长发展，因此，笔者在原有基础上对内容进行了丰富和加深，为学生人工智能的学习奠定坚实的技术基础。

3.内容编排

新课标强调，算法是计算思维的核心要素之一，也是人工智能得以普遍应用的三大支柱（数据、算法和算力）之一。同时，新课标在义务教育第三学段（5～6年级）共设置三个模块内容—“身边的算法”“过程与控制”“跨学科主题 小型系统模拟”，聚焦于算法培养，指向义务教育第四学段（7～9年级）“人工智能与智慧社会”“跨学科主题 互联智能设计”课程内容。因此，在小学阶段丰富和拓展指向算法的课程内容，开展以编程为主体的人工智能教育是切实可行的，对后续人工智能的学习有着打基础、做铺垫的作用。在实施过程中，应以儿童化、趣味性为导向，选择合适的、针对性的课程内容进行教学，笔者编排的内容如表2所示。

4.课程实施

（1）课时安排

智能机器人入门和趣味编程入门是基础普及类课程，属于国家基础课程，依据对应学科课程标准实施，在具体实施中予以统整。兴趣拓展类和综合实践类课程属于校本拓展课程。其中X类学后托管每周3次，每次90分钟，每学期30次，学员为1至6年级选学的学生；兴趣社团每周1次，每次90分钟，每学期15次，学员为3至6年级选学的学生；实践周活动为期1周，开展跨学科主题学习活动；科技月活动为期4周，开展项目实践活动；集中研学营为期2周，备战冲刺各级各类赛事。

（2）课程资源

一方面，自编校本教材。以新课标为纲，结合校情实际，科学制订小初连贯的人工智能教育课程，通过分层设计编制教材、整合案例资源、优化课堂生成资源，形成校本化、多样化、可拓展的课程资源。另一方面，课堂生成资源。小学生充满奇思妙想，天马行空一番之后往往能够创造出很多有意思的作品，有些是模仿的，有些是改进的，还有些是原创的，这些作品是课堂上即时生成的，教师可视情况选用作为案例，用以更新迭代课程资源，最终形成生成性优质教学资源库，随着课程的推进，资源库也在不断更新迭代。

（3）实施原则

遵循跨学科、趣味性、实践性、协作性主题学习活动设计理念；不强求整齐划一、按章照节的学习，倡导非线性、弹性化的学习方式；遵循“任务式主题—探究式主题—项目式主题”的渐进活动模式。

实施成效

1.学生自信心得到增强

在作品的设计中，在程序的编写中，在任务的调试中，学生们手脑并用不断探索尝试，在遇到困难时，通过努力或他人帮助，最终取得成功，个人成就感、获得感油然而生，团队精神、科学精神、创新精神得以体现。

2.学生学习力思考力得到增强

对于小学生来说，大部分都很喜欢机器人、趣味编程、人工智能作品等，因而很乐意去钻研，慢慢就会形成独立思考、辩证分析的科学思维品质，还会进行天马行空的想象。学生在实际的问题解决过程中，渐渐地养成了独立解决问题的好习惯。

3.学生综合实践能力得到增强

学生通过日常课程学习、活动体验，基本知识和基本技能不断夯实，尤其在一个个的项目学习活动中，他们不断发现问题、分析问题、解决问题，在一个个问题解决中灵活迁移所学知识技能，应对不同问题和挑战，综合应用能力在动手实践中、动脑思考中不断提高。

结语

构建小初连贯的人工智能课程体系是人工智能教育在义务教育阶段顺利实施的重要条件，只有建立科学、完善、体系化的课程，才能确保人工智能教育具有连续性、系统化，避免教学内容分化，缺乏整体性和延展性。此外，在小学阶段开展人工智能教育，可以破除小学生对人工智能的畏惧感，激发科技兴趣，树立科技意识，发展科技素养，为科技人才、创新人才的培养奠定基础。

參考文献：

[1]中华人民共和国教育部.义务教育信息科技课程标准（2022年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022.

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[3]卢宇，汤筱玙，宋佳宸，等.智能时代的中小学人工智能教育：总体定位与核心内容领域[J].中国远程教育，2021（05）：22-31.

[4]刘朋飞，袁久婕，张婤.STEAM理念下小学生机器人项目式学习实践研究[J].中国教育信息化，2021（14）：26-29.

作者简介：刘朋飞，一级教师，硕士研究生，浙江省机器人竞技活动优秀指导教师，杭州市教坛新秀，杭州市拱墅区运河名师。