小學(xué)信息技術(shù)課程滲透人工智能教育的探索

沈春曉

摘 要：在信息時代，教師要深入分析現(xiàn)階段我國素質(zhì)教育改革要求，圍繞教育先進性和融合性特征，重點探討教育生態(tài)體系下小學(xué)信息技術(shù)課程滲透人工智能教育的發(fā)展契機與改革途徑，通過具體案例從教學(xué)要求、目的、課程設(shè)計等方面全面分析人工智能教育滲透策略，打開在素質(zhì)教育中落地生根新局面，促進教育的現(xiàn)代化需求，落實科教興國現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：小學(xué)；信息技術(shù)；人工智能教育；策略研究

【中圖分類號】G623? ? ? ? ? ?【文獻標(biāo)識碼】A? ? ? ? ? ? ?【文章編號】2097-2539（2023）14-0048-03

1.人工智能教育的概念

人工智能涵蓋信息學(xué)、計算機科學(xué)、控制論、哲學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科，屬于利用計算機模擬的學(xué)科。人工智能教育所涉及的概念比較抽象且高深，主要針對大腦思維活動進行模擬，例如，識別問題、設(shè)計規(guī)劃、推理識別、學(xué)習(xí)求解等。與普通信息技術(shù)相對比人工智能更綜合化、復(fù)雜化，但相對小學(xué)時期學(xué)生來說，明顯超出其知識經(jīng)驗和認(rèn)知能力?？茖W(xué)合理安排人工智能語言基礎(chǔ)知識教育工作，引領(lǐng)智能化求解的學(xué)習(xí)意識，激發(fā)學(xué)生探索和操作人工智能興致，為深度學(xué)習(xí)奠定良好先決條件。

2.小學(xué)信息技術(shù)課程滲透人工智能教育改革初探

（1）可行性

在小學(xué)信息技術(shù)課程滲透人工智能教育主要強調(diào)三方面：通過體驗認(rèn)識人工智能；初步理解人工智能基本原理；對初級人工智能應(yīng)用進行簡單操作。以培養(yǎng)學(xué)生計算思維為重點，調(diào)動人工智能輔助學(xué)習(xí)。在學(xué)生層面：小學(xué)生未必能夠真正領(lǐng)域人工智能高端技術(shù)內(nèi)涵，但通過了解人工智能基礎(chǔ)知識，體驗人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，接觸基本算法，提升參與人工智能技術(shù)研究積極性；在學(xué)校層面：鼓勵支持信息技術(shù)課程開發(fā)，把握人工智能教育內(nèi)容與方向，從實際學(xué)情出發(fā)提升教育先進性和引領(lǐng)性；從教師角度：開放心態(tài)接納新時代教育改革變化，主動接觸了解人工智能前沿技術(shù)，結(jié)合教材內(nèi)容融會貫通，提質(zhì)增效。

（2）必然性

《中國教育現(xiàn)代化2035》對我國教育的現(xiàn)代化發(fā)展作出重要指示，要創(chuàng)造科技型、智慧型、融合性、發(fā)展性、引領(lǐng)性生態(tài)教育體系，推進教學(xué)改革步伐。教育現(xiàn)代化的顯著特征即融合智慧與智能發(fā)展，以考驗學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造能力為基本目標(biāo)，必然對課程改革方向和設(shè)計作出更高要求。智慧時代的創(chuàng)造必須要智慧的人才完成，以先進的教育信息化做支撐。人工智能教育交叉復(fù)雜，是新一輪產(chǎn)業(yè)變革核心驅(qū)動力，無論立足時代發(fā)展還是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，教育都要與時俱進，不斷探究前沿技術(shù)在教育階段的開展。

3.人工智能教育在教育生態(tài)化進程中的作用

（1）教育者層面：從教育到觀念的轉(zhuǎn)變

隨著信息技術(shù)發(fā)展和在教育領(lǐng)域的鋪開，新的技術(shù)觀點迭代更新飛快，教育工作者要不斷提升自身教育理念和知識儲備，完成綜合素養(yǎng)與時代需求匹配。學(xué)生生長于信息技術(shù)高速發(fā)展的時代，對于信息和互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)熱情較高，獲取知識的先進途徑不斷擴展，從某種程度上分析，小學(xué)生相較于教師對信息的敏感度更高。人工智能教育在信息技術(shù)課程中的滲透，需要教師重新審視教育發(fā)展理念，完成教育素質(zhì)提升。

（2）學(xué)習(xí)者層面：從學(xué)科素養(yǎng)到綜合素養(yǎng)轉(zhuǎn)變

信息技術(shù)課程旨在通過信息技術(shù)教育提升學(xué)生對信息的敏感性和處理能力，掌握信息技術(shù)的應(yīng)用原則，基礎(chǔ)知識、計算思維等，在數(shù)字化、信息化教育中樹立信息社會正確的價值觀，增強技術(shù)責(zé)任感與信息社會責(zé)任。完成信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)向綜合素養(yǎng)方向轉(zhuǎn)變，成長為復(fù)合型、全面型人才。人工智能教育作為信息技術(shù)課程的補充與延伸，拓展教學(xué)內(nèi)容，增強學(xué)習(xí)趣味，讓學(xué)生真正愛上學(xué)習(xí)。

（3）學(xué)科層面：從單一學(xué)科想學(xué)科融合轉(zhuǎn)變

人工智能教育融入信息技術(shù)課程，增添心理學(xué)、數(shù)學(xué)、哲學(xué)等學(xué)科內(nèi)容。小學(xué)階段學(xué)生對人工智能技術(shù)教育認(rèn)識缺乏基礎(chǔ)和經(jīng)驗，將人工智能教育作為獨立學(xué)科進行教育的價值和可行性不高，尤其涉及多個領(lǐng)域多門學(xué)科，將其融合信息技術(shù)教學(xué)和其他學(xué)科中，完成學(xué)科關(guān)聯(lián)性教育，形成系統(tǒng)、科學(xué)的學(xué)科意識，為學(xué)科融合課題研究提供現(xiàn)實依據(jù)。

4.人工智能教育在小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科中的應(yīng)用

（1）目標(biāo)

小學(xué)時期學(xué)生不具備理解人工智能算法和概念的能力。在信息技術(shù)學(xué)科中融合人工智能教育強調(diào)結(jié)合學(xué)生實際情況，有針對性地開展人工智能技術(shù)認(rèn)知和感知教育，重視體驗教學(xué)，以實踐教學(xué)為主要形式引領(lǐng)學(xué)生了解人工智能特征，掌握其應(yīng)用價值。課堂教學(xué)要加強學(xué)生思維進行有目的地拓展，形成“實踐—體驗—思考—總結(jié)”的教學(xué)模式，共享人工智能研究成果，互動交流學(xué)習(xí)樂趣，要學(xué)有所得、學(xué)以致用。通過案例輔助理論教學(xué)將文字識別、人臉識別、車牌識別等教學(xué)內(nèi)容進行模塊化，整合知識體系，建立開放、科學(xué)的課堂。

（2）流程

第一，認(rèn)識了解。新時代小學(xué)生對人工智能技術(shù)并不陌生，通過與生活實際相結(jié)合，學(xué)生能夠舉出生活中常見的多種人工智能例子，天貓精靈、小愛同學(xué)、掃地機器人、導(dǎo)購機器人等都是人工智能技術(shù)產(chǎn)物。在信息技術(shù)課程中融合人工智能教育并不是一味強調(diào)技術(shù)概念和現(xiàn)狀，而是通過具體的場景和案例切入，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識理解人工智能原理和應(yīng)用范圍，端正對人工智能的認(rèn)知，明確應(yīng)用價值，樹立科學(xué)的、正確的科技觀念。

第二，感悟思考。在認(rèn)識理解基礎(chǔ)上，通過對理論的研究與探索積累了基本知識基礎(chǔ)，但并未形成完整體系，學(xué)生對人工智能的分類與關(guān)系理解是廣泛的、模糊的，此時針對性的課程設(shè)計尤為關(guān)鍵，也是將學(xué)生學(xué)習(xí)層次從興趣轉(zhuǎn)化為感悟的關(guān)鍵時期，本著“重思考”“輕技術(shù)”教學(xué)原則，從多重感官全面開展知識體系構(gòu)建，“輕技術(shù)”并非完全忽略技術(shù)教學(xué)，而是將技術(shù)教學(xué)隱藏域體系構(gòu)建中，利用具體的形象的實際應(yīng)用進一步促進思維提升。

第三，體驗吸收。在深入理解人工智能基本內(nèi)涵后，依托學(xué)生比較完整的理論基礎(chǔ)完成對人工智能實踐操作和應(yīng)用場景的教育。學(xué)生在具備一定的理論基礎(chǔ)后對體驗時間躍躍欲試，此時教師往往將教學(xué)內(nèi)容劃分為比較小的操作單元，組織學(xué)生以組為單位進行資料收集和實際操作，完成初步的人機互動，加深對人工智能應(yīng)用過程和價值的理解。

（3）需求

第一，硬件環(huán)境：計算機或iPad。

第二，軟件環(huán)境：圖像編輯（Prisma）、圖像識別（彩色）、 語音識別（輸入法）、人機交互（天貓精靈）。

5.小學(xué)信息技術(shù)課程滲透人工智能教育的策略

（1）運用方式

第一，依托教學(xué)系統(tǒng)，組織小組合作。在實際教學(xué)中，通過智能教學(xué)系統(tǒng)組織學(xué)生小組合作。第三代教學(xué)系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)對學(xué)習(xí)做出即時全面、有效的診斷。以認(rèn)識基礎(chǔ)為理論依據(jù)，結(jié)合人工智能、教育心理學(xué)等因材施教，實現(xiàn)一對一師生關(guān)系，利用智慧教學(xué)體統(tǒng)功能指導(dǎo)學(xué)生合作互動、提升學(xué)習(xí)成效，促進教學(xué)質(zhì)量提升。以“智能安防與家居”“無線通信與智能網(wǎng)關(guān)”為例，教師可借助智能教學(xué)系統(tǒng)交流互動功能，引導(dǎo)學(xué)生探討生活中智能家居的應(yīng)用范圍，在小組內(nèi)進行交流提出自己在生活中見到的智能家居類型，聽取小組成員見解，通過創(chuàng)設(shè)“安全隱患”模擬環(huán)境，解決臥室進水、家中被盜、房屋著火等安全事故，完成“了解隱患類型與探測設(shè)備、模擬防護體驗，小組合作嘗試建立安防系統(tǒng)模型”教學(xué)目標(biāo)。

第二，利用語音識別，加強互動教學(xué)。語音識別系統(tǒng)是人工智能技術(shù)比較基礎(chǔ)和常見的方向，依托個體語言特征為依據(jù)，多聲音進行鑒別；或是通過語言指令執(zhí)行解答或搜索命令。語音識別的代表產(chǎn)品是小愛同學(xué)、Siri、天貓精靈等。人工智能技術(shù)在信息技術(shù)課程中滲透融合時，教師大多使用語音識別系統(tǒng)進行互動教學(xué)，加強學(xué)習(xí)趣味性，讓學(xué)生積極主動地探究相關(guān)知識和技能。以“智能導(dǎo)航”“智慧出行”為例，教師可在課前導(dǎo)入環(huán)節(jié)利用手機人工智能軟件與學(xué)生進行語音互動交流，讓學(xué)生發(fā)出“hi，siri，打開地圖”指令，向?qū)W生展示手機軟件對指令執(zhí)行過程，進一步延伸至對生活當(dāng)中共享單車、實時導(dǎo)航等智慧出行的科學(xué)應(yīng)用進行分析，發(fā)出“手機為何能直接對共享單車進行開鎖關(guān)鎖”“聰明紅綠燈怎么直接感應(yīng)綠色公交車，發(fā)出優(yōu)先通行綠燈信號”等疑問，引導(dǎo)學(xué)生進一步探索智慧出行各場景中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，感受物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對生活出行的影響，激發(fā)學(xué)習(xí)動力并形成綠色出行的環(huán)保意識。

第三，創(chuàng)設(shè)生活情境，提升教學(xué)效率。技術(shù)在實際生活中應(yīng)用廣泛，學(xué)生在生活中使用、接觸信息技術(shù)同時享受信息技術(shù)對現(xiàn)實生活所帶來的便捷，但平時并沒有過多深究智慧生活背后蘊含的技術(shù)原理。通過結(jié)合生活實際案例與理論知識，能夠?qū)⒊橄蟮募夹g(shù)原理具體化展示出來，幫助學(xué)生快速理解相關(guān)概念。以“傳感器與感知系統(tǒng)”“電子標(biāo)簽”為例，在超市進行購物時收銀臺對產(chǎn)品編碼進行掃描輸入完成對物品的結(jié)算工作就應(yīng)用了電子標(biāo)簽技術(shù)，教師可引導(dǎo)學(xué)生觀察身邊“不起眼”的小物件觀察認(rèn)識電子標(biāo)簽形態(tài)，通過對電子標(biāo)簽的智能應(yīng)用案例分析掌握應(yīng)用特點，進一步了解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用，思考技術(shù)所帶來的變革，培養(yǎng)探索意識，提高教學(xué)效率。

（2）應(yīng)用策略

第一，立足課堂主體，激發(fā)學(xué)生興趣。結(jié)合小學(xué)時期學(xué)生身心成長規(guī)律和個性特征，圍繞學(xué)生好奇心、探究欲進行教育改革，必須重視學(xué)生的主體地位，以學(xué)生為中心，明白教學(xué)目標(biāo)激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，從而實現(xiàn)學(xué)科融合的效果。當(dāng)代小學(xué)生對電子產(chǎn)品的操作能力已經(jīng)具備一定基礎(chǔ)與經(jīng)驗，常規(guī)的信息技術(shù)教學(xué)無法滿足學(xué)生實際學(xué)習(xí)需求，教師要通過人工智能的滲透教育，引導(dǎo)學(xué)生加以熟悉人工智能的運用場景，在充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性基礎(chǔ)上開展教育工作，提升學(xué)生主動性與能動性。

第二，構(gòu)建編程體系，拓展學(xué)科內(nèi)容。隨著科技不斷發(fā)展，人工智能技術(shù)覆蓋生產(chǎn)、生活方方面面，編程作為人工智能技術(shù)的基礎(chǔ)非常關(guān)鍵，現(xiàn)代化、科技化競爭激烈的未來，編程學(xué)科成為必備素養(yǎng)指日可待。小學(xué)信息技術(shù)課程的教學(xué)滲透人工智能教育可以從以下幾方面進行構(gòu)建：首先以編程知識創(chuàng)設(shè)游戲情境，迎合學(xué)生成長規(guī)律和興趣特征；其次是詳細(xì)闡述編程軟件圖形化編程內(nèi)涵，引導(dǎo)學(xué)生具備編程意識，學(xué)會使用變成解決問題；再次重視學(xué)科立項，健全評價、糾錯、指導(dǎo)體系，鼓勵學(xué)生不斷判斷不斷調(diào)整；最后掌握計算機基本算法，能夠借助編程功能發(fā)出指令，加強實踐經(jīng)驗。

第三，結(jié)合創(chuàng)客教育，鍛煉實操能力。創(chuàng)客教育是集科學(xué)技術(shù)、數(shù)學(xué)工程、藝術(shù)創(chuàng)造等知識與技能形成的新型教育模式，遵循開放的、自由的、強調(diào)體驗感的教育原則，以實踐為主培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、思維能力和創(chuàng)造能力。結(jié)合學(xué)生興趣在項目指導(dǎo)下利用數(shù)字化工具進行合作探究，融合多領(lǐng)域?qū)W科教育。人工智能教育與創(chuàng)客教育相結(jié)合，削弱學(xué)生在經(jīng)驗不足、技能積累不夠方面的影響，通過合作實踐理解人工智能的建模和算法，完成人工智能啟蒙教育，在實踐能力和創(chuàng)新能力共同得到提升的過程中，培養(yǎng)解決問題能力，拓展創(chuàng)新思維。

（3）實施效果

第一，學(xué)生層面。人工智能教育滲透小學(xué)信息技術(shù)課程教育，結(jié)合學(xué)生興趣，拓展探究思維，踧踖學(xué)生在游戲和體驗中了解人工智能概念，掌握“大數(shù)據(jù)”“機器學(xué)習(xí)”等專業(yè)術(shù)語及概念，增強操作能力，加強對“語音識別”“互動交流”“圖像分析”“人機互動”等方面能力，從教育一體化中真正理解人工智能的內(nèi)涵與價值，培養(yǎng)深度學(xué)習(xí)素養(yǎng)。

第二，教師層面。人工智能技術(shù)的復(fù)雜性和綜合性無疑提升了教師的備課難度、教學(xué)水平，在不斷完善教學(xué)理念、教學(xué)方法中完成個人成長，使個人職業(yè)素養(yǎng)與技能得到提升，教師是學(xué)生的引路人，確保教師職業(yè)水平始終處于時代前沿，全面貫徹落實教育目標(biāo)。

6.結(jié)語

綜上所述，人工智能的快速發(fā)展和應(yīng)用，加速了我國經(jīng)濟、文化與生活現(xiàn)代化進程建設(shè)腳步，教育事業(yè)要與時俱進積極面對新時代新一輪教育改革，在不斷探究人工智能滲透小學(xué)信息技術(shù)教育的研究中，以人工智能發(fā)展為契機，逐步調(diào)整教學(xué)內(nèi)容及方法，完善教學(xué)理念，培養(yǎng)現(xiàn)代化人才。

參考文獻

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