人工智能背景下的小學編程教學策略研究

翁素樺

摘 要：近年來，我國小學階段逐漸把人工智能課程融入信息技術教學中，逐步推廣編程教育，旨在培養復合型人才。文章主要闡述人工智能發展與教育、圖形化編程的特點，以及人工智能背景下小學編程教學策略研究。筆者以“單詞學習小助手”一課為例，課堂設置“創設情境—通識學習—體驗活動—實驗活動—拓展應用—評價總結”六個環節來展開教學，有效提升小學生的創新思維能力。

關鍵詞：人工智能;小學編程;教學策略

一、人工智能的發展與教育

人工智能是一項多領域交叉學科，包括計算機科學、數學、認知科學、心理學等，研究人類智能活動的規律，構造具有一定智能的人工系統，研究怎樣能夠讓計算機去完成以往需要人工參與才能完成的工作。其實質可以理解為：讓機器能夠像人類一樣思考、行動，并且具有一定的理智性。人工智能學科核心素養主要包括人工智能意識、技術創新思維和智慧社會責任。

隨著人工智能在生產、生活、工作中的應用，也為教育提供了豐富的資源，推動教育的發展。在教學中，圖像識別、語音識別、人機交互等人工智能技術在教育領域已被廣泛利用，一方面能夠打破時間和空間的界限，讓學生在“沉浸式體驗”中學習，易于激發學生學習的興趣，提高學習積極性;另一方面可以利用大數據分析輔助教學，有效提高教學效率，便于教師根據每個學生對知識掌握的情況因材施教，促進學生的全面發展。除此之外，個性化學習、智能學習反饋、機器人遠程支教等人工智能的教育應用，推動著教育的改革與發展。

二、圖形化編程的特點

編程是實現人工智能的關鍵基礎，編程語言有很多種，結合小學生的身心發展特征和難易程度考慮，廣州市人工智能教材采用了圖形化編程語言。圖形化編程的學習旨在通過系列學習，培養和提升學生的創新思維、計算思維和編程思維，幫助他們更好地正確掌握編程世界的底層邏輯，更好地解決實際問題。

文章研究的圖形化編程工具是編程貓的kitten源碼編輯器，具以下特點：一是免費使用，學生無論在家，還是在學校都可以打開平臺進行創作，無須家長或學校額外購買產品;二是有趣的界面，該編輯器采用卡通式形象和背景，有效激發學生的興趣，減少學生對編程的抗拒心理，讓學生愿意操作、研究和創作;三是易于操作，源碼編輯器中的圖形化編程語言，通過移動積木的位置，設置參數，就能直觀地感受畫面的變化，讓學生在操作中逐漸理解畫面交互與編程代碼的直接關系，無須掌握系統性的編程邏輯也能進行創作，讓編程學習過程變得簡單。除此以外，該平臺支持XP系統、win7及以上系統下載客戶端進行離線編輯代碼，也能在線分享作品，互相交流學習。

三、人工智能背景下的小學編程教學策略

編程是人工智能+教育的重要組成部分。小學階段主要是通過讓學生發現學習和生活中的人工智能，體驗人工智能為我們的學習和生活帶來的改變，激發學生的學習興趣，培養學習動機。

（一）創設情境

研究和經驗實踐發現，情境能夠有效激發學生的學習興趣。在信息技術課堂教學中一般采用的創設情境的方法有：結合生活展現法、運用實物演示法、利用多媒體再現法，教師要根據教學內容，合理有效地選擇合適的方法進行情境導入，5分鐘快速集中學生的注意力，使學生主動積極地進行建構性學習。

如“單詞學習小助手”一課中，筆者采用“聽電影臺詞，猜電影”的游戲進行導入。備課時，筆者用問卷調查的方法搜集班上每位同學最喜愛的十部英文電影，然后把最多人選的十部英文電影篩選出來，并分別在這十部電影中找出一句經典臺詞，把這十句臺詞填寫在程序的臺詞庫當中。在課堂上，全班一起參與游戲，當單擊“聽臺詞”時，電腦會隨機播放一句臺詞庫中的臺詞，知道電影名稱的同學可以單擊“說答案”回答，讓電腦判斷答案是否正確，如果正確會顯示“正確”，否則顯示“錯誤”。

（二）通識學習

掌握知識是培養能力的基礎。在建立知識構建時，教師利用先行組織者策略，在安排學習任務之前先給學生呈現引導性的學習材料，以生活中的實際應用為依托，結合計算機思維的概念對編程中的相關知識進行解釋，有利于學生建立新、舊知識的聯系，從而對新學習的內容起固定、吸收作用，更好地指導實踐和創作。

在“單詞學習小助手”一課中，筆者以微課的方式讓學生初步感知“電腦是如何說”和“電腦如何聽”，分別解釋語音合成技術和語音識別技術，并用生活中常見的例子加以說明，如有道APP的讀單詞功能、在線文字轉語音、語音識別翻譯功能等。

（三）體驗活動

教育家庫伯認為體驗是學習發展的源泉，學生在有教育作用的情境中體驗時，會自覺反思體驗的意義，并隨著思考的逐漸深入，學生會在體驗的基礎上形成抽象概念，其后對抽象概念加以檢驗，了解其運作方式，這種檢驗是通過主動實驗過程進行，必然會使學生重新回歸具體體驗。

在“單詞學習小助手”一課中，以小組（6人）為單位進行體驗式學習，每組配備有2臺平板電腦，每臺平板電腦中有已準備好的3個程序軟件，一是“聽英文說中文”單詞練習，二是“說中文翻譯英文文字”導游助手，三是“文字轉語音”播音助手。要求小組成員分別體驗這三個程序軟件，組內交流分享每一個軟件實現的功能，完成“研學案”上的程序流程圖填空（如下圖），并選一個代表在班上分享“聽英文說中文”單詞練習實現的功能。

（四）實驗活動

學生在體驗時對語音合成技術和語音識別技術僅停留在概念認知層面，還不理解如何在實際問題中應用。只有通過實驗活動，讓學生真正動手去做，結合編程語句中的變量積木塊、條件語句積木塊，從直觀上和操作上感知具體步驟，從而獲得直接經驗并內化成知識，達到培養創新精神和實踐能力的目的。

在“單詞學習小助手”一課中，以任務驅動教學法促使學生自主學習并解決問題。首先分析要實現程序的功能，根據已完成的流程圖逐一對應積木塊，然后把積木塊拼合在一起，最后反復測試程序是否實現了預定的功能。如果在操作過程中遇到了困難，可以跟小組成員進行合作，也可以請求教師指導幫助。

（五）拓展應用

在實際生活中，學生在解決問題時需要靈活運用各種知識，或需要一定的創新，才能有效解決問題。根據維果斯基的最近發展區理論，教師應該走在學生發展的前面，走在教學內容的前面，讓學生能夠實現“跳一跳，摘果子”的目標。

在“單詞學習小助手”一課中，以語音合成技術或語音識別技術為基礎，小組合作進行創作。通過小組合作，讓學生在討論中發生思維碰撞，合力解決問題。有的小組創作了“聽中文說英文”，有的小組創作了“古詩詞對答接龍”，有的小組創作了“數學口算達人”。各小組展示成果，組間互相點評交流學習，通過跨學科融合提高學生的學習興趣，培養學生的創新思維和信息素養。

（六）評價總結

新課改和最新的義務教育實施評價方案要求注重綜合評價與特色評價相結合、注重結果評價與增值評價相結合、注重自我評價與外部評價相結合，重視全體學生德智體美勞全面發展的同時，要注重差異性、多樣性，關注每一位學生的個性發展。課堂總結有利于鞏固已學知識，形成體系，便于應用。

在“單詞學習小助手”一課中，先讓學生完成自評、小組評，然后教師評。再隨機抽取兩名學生進行學習小結，先讓學生對不完善的地方進行補充，然后教師總結。通過評價與總結，鞏固本節課所學習的內容，促進后續學習。

四、結語

為了讓學生能夠更好地適應社會發展，培養小學生的創新思維和信息素養，通過信息技術課堂進行編程教學，讓學生在各種體驗與實驗活動中感受人工智能應用帶來的變化，做到理論與實踐相結合、小組合作與個性創作相結合、多元評價與自我反思相結合，促進學生的全面發展，推動“人工智能+教育”的發展。

參考文獻：

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