小学人工智能课程教学策略

随着科技的迅猛发展，人工智能技术逐渐成熟，在社会生产、生活、教育等诸多领域都得以广泛应用，取得了突出成效。人工智能是研究如何模拟、延伸和扩展人类智慧的一种新技术，小学信息科技教师要充分发挥信息科技学科的优势，深入研究人工智能基础课程教学策略，根据需要将人工智能相关应用引入教学实践，不仅能够激发学生的学习兴趣、深化学生的学习成果，还可以培养学生初步运用算法思维的习惯，构建出创新、优质、高效的小学信息科技课堂。当前，小学信息科技学科的人工智能基础课程教学活动策略与模式还有非常广阔的发展空间，本文围绕人工智能课程教学策略这一主题进行思考，详细探究人工智能教学活动的特征和意义、提高人工智能教学有效性的方法以及人工智能活动模式的拓展路径，以期提升教学效果，培养学生自主探究和创新实践的能力。

一、人工智能课程教学的特征和意义

小学人工智能教学具有以下特征：第一，实践性。人工智能课程强调实践操作和解决问题，学生往往需要动手设计结构、编程、测试、调整结构或优化程序代码，这种实践性教学有助于学生获得更好的实践经验和技能提升。第二，跨学科性。人工智能是一门跨学科的课程，涉及数学、计算机科学、工程学等多个领域的知识。这种跨学科性可以帮助学生建立广泛的知识基础，并与各学科相辅相成、相互促进，对于培养学生的创新能力和跨学科思维具有重要意义。第三，动态性。随着技术的不断发展，人工智能课程需要不断调整，以适应新的技术和行业趋势。人工智能教学设备和资源也要及时更新，需要考虑实用性，以提高学生的学习效果。这种动态性容易激发学生对新技术的好奇心，在教学过程中，教师要对学生进行相应的引导和启发。

人工智能教学的意义在于：第一，培养创新思维能力。人工智能课程能够培养学生的创新思维和解决问题的能力。通过学习人工智能基础知识，学生能够掌握如何使用技术工具来解决问题，提升他们的创新能力和想象力。第二，训练计算思维。人工智能课程通过实践项目和编程练习，有助于提高学生分析问题和解决问题的能力，锻炼逻辑思维和算法设计能力，从而有效提升学生的计算思维能力。第三，提高合作探究能力。人工智能课程需要学生学会与他人合作，共同解决问题。在合作探究活动中，学生可以学习如何与他人沟通、协作，从而提高他们的合作探究能力。第四，激发学生对科技的兴趣。人工智能课程可以激发学生对科技的兴趣，使他们了解科技对社会和未来的影响。这种兴趣可以鼓励学生继续深入学习，从小树立人生理想。

二、人工智能基础课程教学的有效策略

（一）基于数字素养，设计人工智能微项目

新课程标准将“人工智能”作为信息科技课程的主线之一，由此可见，创新人工智能课程教学策略、优化教学设计非常重要。通过许多来自信息科技教师的反馈和对学生进行学习情况分析后发现，学生在内容建构、问题解决等维度的表现薄弱，缺乏创新意识。为了解决这一问题，教师可以开展以人工智能为主题的项目教学，设计人工智能微项目，促进学生数字素养和技能的提升。人工智能课程的教学设计要根据《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》的要求，围绕核心素养展开。微项目的构建需要基于学科基础知识，注重所学知识之间的联系性与综合性应用，为学生提供实践平台，让学生通过完成与人工智能算法内容相关的作品，提高应用人工智能分析问题和解决问题的能力，学会基础编程、搭建简单的机器人等。教师还要在微项目设计中关注学生的具体学情，以学生生活与学习中的实际问题为项目，以此实现人工智能教学内容与教材内容的融合，关注学生数字素养的提升。

例如，闽教2020修订版小学信息科技六年级下册的“控制键盘比车速”一课，“用Scratch设计键盘控制小车程序”这一内容比较简单，教师可以设计“自动驾驶小车”与“按键操控小车”竞赛的微项目活动，这样学生的学习兴趣就很容易被调动起来。学生之前已经学习了“侦测语句”中的颜色侦测功能，熟悉了“控制语句”中的“条件判断”和“重复执行”。在教学活动中，教师可以设计“走近自动驾驶”“分析自动驾驶原理”“制作自动驾驶巡线避障小车程序”“制作按键操控小车程序”以及“评价成果与延伸拓展”等教学活动，让学生在完成学习活动的过程中实现对知识的理解、应用与创新。

在“走近自动驾驶”活动中，教师可以引入“2017年李彦宏坐在无人驾驶汽车上赶往百度AI开发者大会”的视频，让学生初步了解自动驾驶技术的发展与应用，感受自动驾驶技术对未来生活的价值与影响。同时，教师播放自动驾驶的科普视频，让学生明确传感器是自动驾驶的核心所在，在这里充当眼睛的功能。

在“分析自动驾驶”的活动中，教师需要引导学生思考“如何模拟传感器”这一问题，让学生对自动驾驶的关键进行探究。教师出示作品背景图和小车，提示学生“自动驾驶小车”的行进路线为“黑线”，并与学生进行交流：利用“颜色侦测”，以及“如果…那么…否则…”和“重复执行”的程序块如何实现小车巡线自动驾驶？在与学生交流的同时，教师绘制自动驾驶汽车程序制作过程的流程图，让学生以小组为单位，集思广益、分工合作，梳理程序制作思路，尝试写出自动巡线小车程序以及自学按键控制小车程序，最终完成微项目制作。

在“评价成果与延伸拓展”活动中，教师抛出问题：“无人驾驶真的安全吗？你觉得可行性如何？”积极组织小组之间进行互动交流，相互促进、共同提高，以此培养学生的创新思维和辩证精神。

这一“自动驾驶小车”主题的微项目活动基于学生的认知基础，且与生活实践中的热门话题“无人驾驶技术”息息相关，由最简单的程序开始，培养学生解决问题的能力，让学生在实践项目中将所学知识进行夯实、应用与迁移，最终成为培养学生数字素养的有效路径。

（二）基于综合视域，重组优化人工智能课程

随着人工智能技术的日渐成熟，生活场景中不断出现各种人工智能技术的应用，“人工智能”和“编程”的重要性日益凸显，而算法正是编程教学活动的重要组成部分。信息科技课程体系主要包括数据、算法、网络、信息处理、信息安全、人工智能六条逻辑主线，教师需要从综合视域出发，既要考虑各个学习板块之间的关联性，又要在此基础上实现学生对教学内容的灵活迁移与应用。重组“人工智能+编程”课程是优化人工智能教学、锻炼学生计算思维的重要路径。

例如，根据《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》的要求，算法内容安排在5-6年级，教师要对教材进行优化重组。闽教2020年修订版小学信息技术教材中的人工智能基础内容只安排在六年级上、下两册，教师可以在五年级引入一部分积木编程的基础内容，让学生初步认识积木编程的简单顺序结构和初步算法逻辑，到六年级再增加重复执行与条件判断相互嵌套的复杂内容、体验人机互动、机器人设计与编程，通过这样的重组与优化，就能稳步实现人工智能知识体系的螺旋上升，为知识的巩固奠定基础。

闽教2020修订版小学六年级下册“体验机器人编程”一课中的“仿真机器人避障”和“仿真机器人控温”内容是用诺宝RC仿真环境来实现的。有条件的学校，教师可以利用一个实体机器人或者微视频进行演示，讲解传感器的工作原理、传感器的应用编程、导入机器人程序、机器人运行过程等，让学生体验真实机器人的编程和调试过程。通过形象生动的微课演示，学生能够学习到传感器是检测装置，以及传感器如何获得监测数据、控制系统如何对数据进行分析等内容，获得比较真实的体验。然后，教师展示诺宝RC仿真软件的传感器应用编程和调试方法，让所有学生参与机器人编程实践探究活动，使探究学习目的更加明确、效果更好。虚拟仿真体验活动完成后，学生再参与实体机器人的编程和调试，不仅能够内化所学知识，又能够提高参与机器人实践活动的积极性。

（三）结合学习生活情境，编制趣味人机互动游戏

在小学信息科技教学活动中，教师要遵循寓教于乐的教育理念，让学习兴趣成为学生开展学习活动的重要驱动力。教师可以在学习活动中融入游戏元素，搭建游戏化的学习平台，培养学生在信息科技学习活动中的合作探究能力，提高学生发现问题和解决问题的能力，结合具体教学内容，融合人工智能技术搭建游戏化学习平台，创设具有针对性与实效性的学习情境。

以闽教2020年修订版六年级下册“人工智能基础：体验人机互动”的教学为例，教师就可以结合学生的学段特点，充分利用“Remove.bg”、帮小忙与问卷星等人工智能平台，创设人机互动的“吹泡泡”程序为主题的游戏情境，出示挑战任务：我们马上迎来毕业季，为了装扮毕业欢送会的LED屏幕，请利用老师提供的有背景的泡泡图片作为角色素材，编写一个可以对着麦克风“吹泡泡”的程序（以一定的距离吹泡泡，如20—30cm）。通过编制程序，麦克风设备能够侦测响度值，以侦测到的响度值来呈现学生的各阶段照片。

上课前，教师先展示程序实现效果，激发学生的学习兴趣，然后通过微视频引导学生学习：使用“Remove.bg”中的一键抠图、自动清除背景等功能清除泡泡背景；通过scratch中的克隆功能对泡泡进行丰富；学会运用“帮小忙”中的“人脸年龄选择”功能，制作参与挑战学生的各年龄段的照片；结合scratch制作侦测响度自动选择照片的程序。这一教学设计深刻践行了“寓教于乐”的教学理念，通过人工智能平台的应用，为学生搭建了游戏化的学习平台。在学生完成一系列的学习活动后，教师可以运用“问卷星”小程序调查学生的学习态度和课堂参与度，提高教学效率，从而帮助学生夯实Scratch克隆、侦测的功能运用，让学生深刻感受到人工智能应用的意义与价值。

三、拓展人工智能实践活动模式，锻炼学生的算法思维

课后延时服务时间为学生提供了广泛的兴趣空间，利用好这一时间段，积极开展以学生自主探究活动为主的人工智能活动，不仅能够拓宽学生的知识视野，还能够有效提高学生的计算思维能力和创新思维能力。在课后延时服务时间，拓展人工智能活动是一项非常有益的尝试。充分利用人工智能平台资源和现有设备组织实践探究活动，能够实现人工智能基础知识的有效延伸，培养学生的合作探究能力和团队协作精神。

信息科技教师可以利用常用的各品牌机器人平台学习资源、虚拟机器人编程竞赛平台的基础学练资源和各赛事官方网站的历届赛事资源等，让学生进行基础学习和提升训练，按照人工智能活动情况，设置校内实体、虚拟机器人阶段展示和比赛选拔正式参赛队员活动。学期初，教师要制定详细的活动方案，确保及时立项，并及时按照历年各级部门组织的实体、虚拟机器人比赛通知文件设置相应的课后延时服务人工智能活动项目，明确活动目标和内容，开展自主探究学习活动，以赛促学，培养学生合作学习、勇于挑战的精神。同时，教师应及时反思每一场活动方案设计，学会总结经验，为今后活动的开展提供参考。正因为如此，教师要注意确保活动开展的可持续性，不断改进活动方案，通过人工智能实践探究活动，充分培养学生的科学精神，锻炼学生的创新精神和算法思维，在活动中加强思想教育，让学生树立国家安全观，形成社会主义核心价值观。

四、结语

总而言之，在人工智能高速发展的时代，人工智能平台、设备、课程内容不断更新，信息科技教师要持续加强人工智能相关知识的学习，认识到人工智能与学习和生活之间的密切联系，认真研究基于人工智能的信息科技教学优化路径，积极探究人工智能课程教学策略，创新人工智能实践活动模式，组织学生参与人工智能创客、机器人编程等实践探究活动，从而全面提升学生的数字素养。

注：本文系三明市教育综合改革2023年度立项课题“‘双减’政策下课后新型服务‘人工智能活动模式’研究”（项目编号：SMJG2023082）研究成果。

（宋行军）