小學信息技術課堂教學中人工智能的實施

摘 要：人工智能的廣泛應用，必然會對人類日后發展起到重要作用，所以對人工智能領域進行初步認識和了解具有實際意義。人工智能作為引領未來教育的新興技術，對教育各方面都有一定影響，文章提出人工智能在小學信息技術課應用相關內容，闡述人工智能課程教育現狀，重點分析如何將人工智能引入小學信息技術課堂，并提出解決方案。

關鍵詞：小學信息技術;課堂教學;人工智能

一、 引言

人工智能在我們生活中運用并不是很廣泛，但是在制造業、工業、農業等方面，具有舉足輕重地位。它們可以開展許多人力無法勝任的危險工作。這樣就大大減少需要投入在這方面的人力、物力、財力等。雖然人工智能現在最大的舞臺是制造工業，但是在未來發展中，人工智能一定可以滲透到生活每個角落，尤其是教育事業。

二、 人工智能概念

人工智能是一門新學科，主要研究和擴展人的智能，包含人的技術和方法。人工智能需要對智能本質有所了解，制造出和人有相似行為的機器，主要包含以下幾種研究范圍：機器人、識別圖像和語言、處理自然語言等內容。人工智能屬于多體機器人，它們由多個初級單體機器人構成。機器人感覺器官是傳感器，傳感器能夠將感覺到的各種物理和化學信號轉化為電信號，最后輸入到計算機處理中。

機器人技術是將幾種技術融合在一起，包含控制論、機構學、仿生學、計算機技術信息技術、傳感技術和人工智能。隨著機器人技術不斷發展，機器人得到廣泛應用，能代替人類完成很多難以完成的任務，成為人類認識和開拓自然的有效工具。

三、 小學人工智能教育課程現狀

由于技術發展快捷，所以計算機能力得到提升，人工智能也得到廣泛發展，在未來會向互聯網一樣，對人們生活產生巨大影響。80年代人工智能在市場中出現，將自身價值充分發揮出來。人工智能將會是通向未來的一把金鑰匙，在教育行業也能夠得到廣泛發展。

中國人工智能2003年在課堂上得到充分發展，中小學人工智能教育計劃展開，經過20年時間，在小學信息技術課堂中引入人工智能。

人工智能經過多年發展，中國積累一些經驗，認識到課堂中采用人工智能重要意義，很多學校和教師都投入人工智能教育中來。中國小學逐漸重視人工智能在教育中發展狀況，但是，其發展卻不容樂觀，如今很多學校只有小學六年級有所涉及，在課程編排方面有極大不足，需要逐步改善。

人工智能課堂在20世紀80年代的英國最早出現，以選修課方式存在，在課堂上，主要介紹和人工智能相似的基礎知識。到2013年，教學大綱全面整改，計算課程取代技術課程，計算思維等成為教學目標。美國的智能課程也是由計算機組成，美國開始和英國相似，同樣采用選修課方式。美國此時的小學編程課程，讓學生編程，將組裝好的模塊控制機器人，完成一些簡單動作。

四、 小學信息技術課堂教學中人工智能實施中存在的問題

（一）重視技能訓練，忽視思維培養

在展開校內人工智能教育時，主要采用機器人項目教育和編程教育兩種，機器人教育是引導學生簡單操作和組裝，編程教育是指通過對程序設計語言利用，完成編程題目。上述兩種方式，雖然能夠讓學生簡單了解人工智能，但是無法訓練學生思維能力，人工智能優勢沒有得到充分發揮?？梢杂柧殞W生思維能力的是人工智能計算，但是在小學信息課堂上，很少涉及人工智能計算，對小學生整體發展產生不利影響。

（二）課程缺少內容體系

人工智能課程從內容層面上觀看，主要是以信息技術為依據，制定課程目標比較片面，對學生學習發展沒有意義。以設置課程學段觀察，小學涉及內容較少，只有小學高年級學生涉及智能課程，導致部分學生接觸人工智能較晚，對培養學生思維能力有一定影響。所以，人工智能融入信息課程，需要完善課程體系。對小學生而言，最為重要的是思維培養，對學生未來工作和生活都會有影響，缺少人工智能課程，不利于提升小學生邏輯思維能力。

五、 小學信息技術課堂教學中人工智能的實施對策

（一）帶領小學生初步認識人工智能

人工智能在人類生活各個方面都有所體現，例如解鎖手機指紋、正在開發階段的無人駕駛汽車、機器人快遞分類等，這些都體現人工智能優勢。教師在講解人工智能階段，可以以此作為基礎，讓學生了解不同場景所體現的人工智能優勢，激發學生對人工智能興趣，這樣可以讓小學生主動探索知識。例如，教師可以利用多媒體，向學生展示手機發展進程，手機最初為按鍵手機，逐漸發展成為人臉識別系統，讓小學生對人工智能簡單了解。與生活有所關聯的是支付方式的改變。教師通過介紹人工智能知識，使學生了解人工智能優勢。教師精彩講解，不僅讓學生對人工智能有所了解，同時也能夠深刻體會其魅力所在，學生學習興趣將會逐步提升。人工智能在學習過程中，還有一些深層知識，小學生理解起來比較困難，但是可以讓小學生體驗人工智能開發產物，例如智能家居等，小學生通過觀察，提升對人工智能認知能力，為未來人工智能講解奠定基礎。

在課程教學中，可以組織一些比賽，比較人工計算和計算機計算所用時間，學生可以直觀感受人工智能帶給人類的便利。

（二）感悟人工智能

感悟人工智能包含5個方面，每個方面都可以結合生活實際，怎樣讓機器學會“看、聽、說、想、動”，讓機器人能夠模仿人類，讓學生體會人工智能用途。教師通過使用各種人工智能產品實施教育工作，例如：“植物達人”App可以識別各類花草，讓小學生感受應用人工智能，可以讓機器具有“看”功能;通過語音識別技術，讓小學生感受人工智能可以讓機器具有“聽”功能;通過和智能機器助手相互交流，感受人工智能技術可以讓機器“說”、會思考;通過讓機器按照自己的指令來執行任務，智能遙控器來控制電視、操縱智能小車等，感受人工智能可以讓機器“動”起來。通過這些智能工具和技術，建立小學生對人工智能的認識。小學生觀察機器人模仿人類的各種行為，可以深刻感悟到人工智能功能，對小學生學習有促進作用。

（三）嘗試人工智能

小學人工智能課程教學階段，不僅是對人工智能體驗和感知，應在體驗和感知基礎上，培養學生計算思維能力。在小學課程，引入Scratch編程、慧編程等圖形化編程工具軟件，對學生計算思維進行簡單培養，讓學生通過簡單圖形化編程工具，完成人工智能產品。小學生可以利用編程語言，通過對參數進行修改，實施簡單操作。

在教學初期，教師可以以游戲形式，讓學生入門，通過將圖形拖拽，培養小學生邏輯思維。例如：可以讓學生設計編程任務“會聽話的燈泡”。當機器接收到“請開燈”命令時，燈泡就亮起，機器同時輸出“您好，燈已打開”;當機器接收到“請關燈”命令時，燈泡就暗了，機器同時輸出“您好，燈已關閉”。小學生對人工智能有一定興趣時，可以讓小學生學習計算算法，此環節需要教師指導，如果學生在學習中遇到困難，教師可以通過應用人工智能為學生解決問題。教師可以應用人工智能監測學生操作流程，及時發現學生操作不足之處，幫助學生解決難題。

（四）利用人工智能考核小學生信息知識

采用人工智能技術，可以采用線上教學方式，也可以進行測評工作?，F如今，學校在育人階段，通常采用網絡輔助教學方法，在測評過程中，采用網絡方式更加便利，也可以節約資源，為教師和學生提供方便。小學信息技術課程中，可以采用人工智能對學生進行考核，例如，教師在講解PPT課程時，教師將知識點全部傳授給學生，可以將學生需要了解知識設計題庫，監測學生對知識掌握情況，在此環節中，就需要利用人工智技術。教師通過采用這種方式對學生測評，能夠在短時間內了解學生學習成果，了解學生知識掌握情況。通過采用這種方法測評，教師在課堂上節約很多時間，有足夠時間調整教學方案，有針對性地教育學生。

（五）實現人工智能

以學生認知特點為基礎，學生在編程過程中，一方面鞏固學生所學人工智能知識，教師可以總結人工智能知識的重點難點，讓學生有針對性的學習，另一方面是培養學生計算思維及實踐能力。通過圖形化編程方式，培養小學生計算思維，指導學生制作簡單人工智能作品。小學生在完成簡單作品后，就會對人工智能有興趣，同時也會充滿信心，逐漸積累制作經驗，制作更多簡單人工智能作品，在小學生熟練之后，對知識掌握足夠，可以讓小學生設計完成稍復雜的人工智能作品。

六、 人工智能融入小學信息課堂的應用前景

（一）為學生未來發展奠定基礎

人工智能在未來發展不可限量，在各個行業都會得到廣泛應用。人工智能未來在制造和生產，生活服務和金融等方面，都涉及廣泛，所以讓學生年齡較小時就接觸人工智能課堂，可以讓小學生在面對未來生活時應對自如，具有優勢。

（二）提升學生思維能力，開發學生智力

小學生各項能力還沒有得到全面發展，對社會充滿期待，對新鮮事物更為喜愛，所以將人工智能放置在小學信息課堂上，可以豐富學生知識面，拓展學生視野，啟發小學生思維能力。人工智能學習，需要小學生動腦，更加需要小學生創新，對小學生智力開發也有一定影響。

七、 結語

通過上述分析發現，人工智能融入信息課程，具有重要意義。但是由于人工智能在課程中發展不完善，所以需要采用科學方式，讓人工智能融入信息課堂，以期在未來發展中，人工智能能夠充分發揮優勢，促進我國教育事業進步。

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作者簡介：

劉永明，福建省漳州市，漳浦縣實驗小學。