人工智能为教学提供新思路

郑璐

〔摘    要〕  随着科技的不断发展，人工智能技术在各个领域中的应用越来越广泛。人工智能作为信息科技的核心组成部分，人工智能人才的高效化培养，是素质教育体系深化改革下，信息科技教学改革的根本任务和重要主题。小学信息科技教育作为培养学生信息素养的重要阶段，将人工智能引入课堂教学，可以帮助学生更好地了解和掌握信息科技的前沿知识，提高他们的学习兴趣和创新能力。本文将探讨小学信息科技教学中人工智能的运用，旨在为小学信息科技教学提供新的思路和方法。

〔关键词〕  信息科技；人工智能；思路

〔中图分类号〕  G424                〔文献标识码〕  A         〔文章编号〕  1674-6317    （2024）  14    139-141

人工智能（AI）是當今世界最为热门的新技术方向之一，其应用已经渗透到我们日常生活的方方面面。教育作为国家发展的基石，应当与时俱进，将新技术引入课堂教学。小学信息科技教学作为学生信息素养培养的基础阶段，更应当积极探索如何将人工智能技术运用到课堂教学中，以提升学生的信息科技水平，培养他们的创新意识和探索精神。信息科技的快速发展，为教育教学事业增添了很强大的内生动力，其中人工智能技术一直处于信息科技的前沿，人工智能教育教学工作的开展，有利于改善当前信息科技教育教学现状，在提升学生核心素养以及综合能力中发挥着重要作用。

一、人工智能运用在小学信息科技教学中的意义

（一）丰富教学方式

从小学信息科技的教学计划来看，目前小学生的信息科技教育已不再注重教学的深度，而是注重教学的广度、实效性。注重实践技能的培养，注重实践与思考，小学的信息科技课程偏向于兴趣型，没有明确的分数标准，也没有严格的评分标准，所以在教学中经常会遇到—些流于形式、浮于表面的问题。教学方式僵化，教学效果差。

（二）创新教学模式

人工智能对于教师和学生来说都是一种全新的东西，它可以有效地改变传统的小学教育信息化的现状，提高教育质量。同时，也有助于提高我国的科技人才素质，塑造新世纪的未来科技公民。所以，要提高人才素质，推进新世纪的科技观念，必须充分发挥教育的优势，促进人才队伍的发展。在此时代大背景下，开展小学信息化教学改革也就有了必要，而同时开展人工智能方面的教学课程改革是必然趋势。

（三）扩展信息教学作用

1.掌握人工智能的本质

人们在掌握新知识时会习惯于和旧知识联系，即：新知识是旧知识的延续。同时，新知识获取模式还包括了感知、思考、联系以及自动性。进一步证明了人类认知能力不是单一的，而是彼此相互联系的。而知识连接和交互也是人工智能的重点研发内容，在课程中教师可以通过讲述这些知识点使学生更清楚地了解人类学习的基本智能、本质发展，并帮助挖掘创造新意识、想象力。

2.培养学生创新思维

小学信息科技课程主要聚焦于单纯的运算操作，对技术性教学涉足较少。将人工智能运用到小学信息科技课程中，可以使学生在运用人工智能理论知识与技能的同时得到对信息结构化性质的了解，从而培养创造意识，提高信息素质。

3.与其他学科协同发展

人工智能是多学科知识的综合体，涉及数学、科学、哲学、心理学、控制论和信息论等多个学科。作为计算机科学中一个分支的信息科技，人工智能是基于多学科知识进行发展，所具备的核心技术也是非常多的，主要包括计算机视觉、知识图谱、生物特征识别、机器学习、增强现实技术等。人工智能的研究方向是通过计算机模拟大脑所从事的问题求解、推理、规划、证明、思考、识别、学习、理解和设计等思维活动，来解决较为复杂的问题，其中包括规划、咨询、预测和诊断等问题。素质教育体系深化改革下，在中小学阶段鼓励学生积极进行人工智能创作，已经成为未来教育行业发展的主要趋势，在很大程度上不仅有利于培养更多的人工智能基础型人才，在提升学生信息素养、帮助学生熟悉人工智能语言特征、激发学生学习兴趣以及培养学生创造性思维中，也发挥着重要作用。

二、人工智能为小学信息科技教学提供新思路

（一）利用人工智能培养学生的学习兴趣

新课改将学生作为课堂教学主体，为确保人工智能基础型人才的高效培养，在信息科技教学中教师需以“激发学生人工智能教育学习兴趣”为目的，围绕学生这一教学主体开展教学工作，以便于保证学生主体作用的充分发挥。由于小学生的认知水平较低，他们对于某个事物的看法都来源于第一感受，而要让小学生参与信息科技课堂教学活动，就需要激发小学生对信息科技课堂教学的兴趣，提升其学习动力。在课堂教学中，教育工作者可通过运用生活场景诠释人工智能，在降低学生对人工智能课程抵触情绪的前提下，利用多媒体等辅助性教学设备展示机器人的图片，以及操纵机器人模拟人类的一些动作的视频，让学生对机器人有一个直观的感受，强化学生的自主学习意识和学习兴趣。除此之外，为帮助学生充分认识信息科技的用途，教育工作者可辅导学生进行机器人设计，并通过借鉴高年级学生的设计方案，让学生以小组为单位，设计出属于自己的机器人，以此来明白学习信息科技的重要性。

人工智能技术就在我们日常生活之中，课堂上教师可运用日常生活场景解读新一代人工智能，通过体验人工智能，理解其图片辨认、语音识别等的实际使用情景，培养学生的学习积极性。比如，小学生人工智能系列STEAM课程之《基于深度学习的物体识别》一课中，学生掌握了物体类别、置信度、锚点等基本概念，使用yoloy3模型训练出《课室地面AlI保洁小卫士》《基于深度学习的红领巾、口罩识别器》《老师，您辛苦了——课间十分钟校园安全A小助手》《建筑工地头盔预警系统》《盲人的眼镜——危险品辅助识别器》《动物救助站》，共6个模型，嵌入K210人工智能开发板，可以在真实情境中应用，让学生获得真实感受。通过理解和掌握人工智能的基本概念、模型训练的过程和方法，为学生将来的学习和发展打下坚实基础。

（二）开发人工智能的启蒙教育

现代的信息科技教育也一直引发人们思索，怎样让人工智能技术真实“落地”于信息课堂，要明白，人工智能是借助于特定智慧的人工控制系统，思考运用特定的技能“命令”计算机用人的方法与智慧去办理事务，胜任特定的岗位，简要来说，就是交给机械以人的思想、行为，让其理性地开展工作，提高效率。创客教育的诞生，给人工智能的“落地”预备好了“降落伞”，让其得以顺利“备降”。要了解，创客教学正是以项目式教学的方法，利用学生的学习兴趣，实现创客文化和课堂教学的融合，引导学生通过数字化的教学工具，实现造物与共享，开展跨学科的团体合作、解决社会问题和创造等的教学活动，从而形成当前一个热点的教育。创客教育和人工智能二者之间最明显的特点就是“创新”，从它们自身出发，都属于多领域结合的前沿领域，包含许多先进技术，它的实现可以显著提高学生的综合素养。

（三）利用人工智能扩展学生编程思维

大数据时代下，人工智能的快速发展，为国家发展注入新动力的同时，也保证了可持续发展目标的确立。在人工智能教育开展过程中，人工智能这种深度抽象的理念能否被小学生所接受理解，是影响人工智能基础型人才培养质量以及课程整体教学效率的重要因素。在小学阶段开展人工智能教育时，为培养学生编程思维，教育工作者需在贯彻“生本”教育理念的基础上，通过完善编程机制，培养小学生编程思维。编程将成为人们普遍所需要具备的一种能力，是以后融入人工智能时代的基础，编程的核心在于算法，算法包括机器学习算法和神经网络算法，这也是人工智能更加“智能”的基础，为更好地进行编程教学，在课堂教学中教师可通过游戏化、图形化表现与拖拽达到编程的核心逻辑，并通过合理化利用Scratch图形化编程，了解Scratch模块、结构，尝试处理简单的问题，最后引导学生分析教师提出的问题，加深学生对课程知识的记忆力和理解力。

根据小学生的成长特点，程序设计机制又可以分成四个阶段。第一，以游戏为主要场景，充分调动学生的学习积极性，以游戏化思维、图形化表达为手段拖拽，达到程序设计的核心逻辑。第二，编程猫、mixly等国内图形化编程工具的普及，学生能理解图形化编程工具的功能、架构，并尝试利用它解决简单的问题。第三，由教师指出具体问题、指导与分析，学生根据评估、整体结构理解变量、判定等知识点。第四，方法包含循环、排列、分治等，教师可引入数学教育问题，学生加以利用，从中理解各种计算的应用环境。

（四）利用人工智能促进学生自主学习

在小学信息科技教学中，人工智能主要是掌握运用计算机编程的技能，单纯地死记硬背使学习方式由主动变为被动，学习质量无法达到最优效果。这就需要在信息科技教学中对学生的学习方式进行改变。通过与其他学科知识相结合开展教学，正确引导学生积极主动地参与到信息科技教学中去，从而激发学生兴趣，以满足学生的爱好需求。这样学生在主动学习信息科技知识的过程中就能更好地了解人工智能的运用技巧，培养学生的逻辑思维能力。

例如，以《昼夜交替》一课为例，开展信息科技教學前，需要学生先了解太阳和地球之间的关系，提出并收集更多相关资料。在教学过程中，教师可以有效地将人工智能与信息科技相结合，通过编程软件展示出来。计算机编程作为人工智能领域的一个重要内容，也是未来研究的主要方面，在信息科技教学过程中，将“公转”“自转”的相关视频或图片为学生呈现出来，然后创设问题情境，引导学生主动参与教学中，思考昼夜交替对生活有哪些影响，包括人、动物、环境等等，通过循序渐进地提问，学生能够更主动地学习。

三、结语

人工智能技术为小学信息科技教学带来了新的机遇和挑战。通过将人工智能技术引入课堂教学，教师可以帮助学生更好地了解和掌握信息科技的前沿知识，提高他们的学习兴趣和创新能力。同时，教师也需要不断更新自己的教育理念和技术能力，更好地运用人工智能技术提高教学质量和效果。我们期待在未来，有更多的人工智能教育产品和服务涌现出来，为小学信息科技教学提供更多的选择和支持。

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