人工智能視域下小學信息技術教學改革研究

戴翼昊

（昆山高新區姜巷小學，江蘇 蘇州 215300）

20 世紀五六十年代，人們首次提出人工智能概念，自此人工智能逐漸走入大眾的視線。人工智能（英語：Artificial Intelligence，縮寫為AI）亦稱機器智能，指由人制造出來的機器所表現出來的智能，通常人工智能是指通過普通計算機程序來呈現人類智能的技術。經過幾十年的研究，人工智能已在各行各業中實現了大面積的滲透，成為對人類生活與工作具有重大影響的高新技術。對于教學領域而言，人工智能的應用實現了數據分析與深度學習的一體化，強化教育的先進性與有效性。同時，人工智能作為信息技術的重要領域，對于小學信息技術而言可以實現機器人、智能語音與課堂教學的連接，提高信息技術的豐富性與創新性，為學生提供更廣闊的探索空間，激發學生更強烈的學習欲望，在人工智能視域下，小學信息技術教學能夠探索出更加有效的教學路徑。

一、人工智能視域下小學信息技術教育的應用現狀

現代信息教育的熱點課題——人工智能技術在教育中的應用一直受到各界人士的廣泛關注。伴隨移動信息時代的到來，現代網絡信息教育也實現了同步的推進與優化，互動教育的概念越來越深入人心，它有效地彌補了傳統教學的不足與缺失，可以更好地滿足現代化的教學需求。隨著人工智能技術的不斷成熟，憑借其技術優勢能夠在現代教育中實現良好的應用，從而有效地改善學校教學環境與氛圍，推動教育的改革與發展。由此可見，人工智能的發展與當代教育的發展具有一致性與同步性，但人工智能在教育中的應用仍存在諸多問題與不足亟待解決。一是，就小學生的認知能力而言，尚無法完全理解人工智能抽象概念，需要教師提供科學的指導，在教師的帶領下正確認識人工智能。但部分信息技術教師本身對于人工智能缺乏深刻的認識和全面的了解，這樣就無法正確引導學生很好地學習和認知人工技術，容易使學生在面對人工智能時產生厭學心理，不利于信息技術教學的有效推進。二是在信息技術教學中，部分教師存在盲目應用人工智能技術的問題，不結合教學目標與教學實際生搬硬套人工智能，導致技術的使用與教學的實施缺乏貼合性，不利于人工智能功能技術的發揮。三是部分教師存在過度依賴人工智能的問題，導致教師與學生在信息技術課堂中喪失主體地位，使人工智能喧賓奪主。四是，很多教師忽視學生認知思維與邏輯思維的局限性，未能有效應用人工智能解決學生的實際問題，人工智能應用的有效性有所缺失。五是，目前，大部分小學的信息技術師資力量較為薄弱，并沒有形成專業的信息技術教學團隊，信息技術教學質量得不到保障，無法有效地實現人工智能與信息技術教學的有效融合。

二、人工智能在小學信息技術教學中應用的意義

人工智能在小學信息技術教學中應用的意義，主要體現在兩個方面。一是有利于培養學生創新思維，信息技術學科的教學內容根據結構性質包括結構化、非結構化與半結構化問題，而其中結構化問題對學生的創新思維培養具有重要意義。在小學階段，信息技術教學主要圍繞著簡單技術操作展開，通過人工智能的應用可以讓學生在了解信息技術的基礎上，更深刻地認識信息技術的結構性，更好地培養學生的創新思維與信息素養。小學信息技術教學集中于簡單的計算操作，對技術性教學涉及較少。人工智能應用在小學信息技術教學中，能夠讓學生在應用人工智能知識和技術的同時得到結構化性質掌握，有利于培養學生的創新意識，提升其信息素養。二是促進學生掌握人工智能的本質。在教學新知識時習慣與“舊知識”關聯，即：新知識是舊知識的延伸。同時，Johnson 知識獲取模型分為認知、思考、關聯、自動性。進一步證實知識并非獨立的，而是相互關聯的。知識鏈接與互聯即是人工智能主要研究內容，教學中教師通過介紹這些知識讓學生獲得清楚認識，有助于挖掘創新意識，培養學生的創新能力和想象力。

三、人工智能時代小學信息技術教學改革策略

1.明確人工智能內涵，培養學生的認知能力

人工智能走進信息技術教學的第一步，是讓學生明確人工智能的概念與內涵，強化學生對人工智能的了解與認知，利用學生對人工智能的好奇心與興趣激發學生的探索及學習欲望，讓學生在學習欲望的推動下展開自主探究，并不斷提高認知能力。在信息技術教學中，把問題作為導入幫助學生建立對人工智能的認識。教師向學生提問：“何為人工智能？”“同學們對人工智能有何種理解呢？”“生活中常見的人工智能技術有哪些？”引導學生展開自主討論與自我探究，闡述自己對人工智能的認識。然后利用PTT 課件向學生展現人工智能的世界，帶領學生了解人工智能在多學科領域的應用，認識人工智能的研發成果，了解人工智能的獨立系統，擴展學生的視野，提高學生的認知范圍與能力，為能夠在信息技術教學中應用人工智能奠定基礎。

2.靈活運用人工智能，合理體現教學內容

人工智能對于信息技術教學具有輔助作用，能夠幫助教師充分展現教學內容，提高教學的直觀性與吸引力。而在信息技術課堂中對人工智能的靈活應用也能夠強化學生對人工智能的了解，綜合培養學生的信息素養。例如教師可結合創客教育實現信息技術課程與其他學科的合理融合，提高教育的均衡性，助力素質教育的實施與落實。在利用人工智能開展信息技術教學時，應突出其對教學智能化的強化作用，豐富教學的聽覺與視覺感受，在視覺層面提高教學的認知與清晰度，在聽覺層面提高教學的互動性與語言溝通的順暢性，從而收獲更理想的教學效果。

例如，展示演示文稿單元的教學，學生會經歷初步了解到精美制作并展示文稿的過程，在學習過程中教師可引導學生利用人工智能完成演示文稿的制作，從而更加全面培養學生的信息素養，提高學生的信息技術水平，加強學生對人工智能的了解與應用。在學生完成演示文稿制作后，教師通過評價引導學生對人工智能產生自我認識，同時幫助學生樹立學習自信心。通過人工智能的靈活應用使信息技術的教學內容更加靈動與豐富，提高學生的學習積極性與認知能力。

3.參觀人工智能制造，開闊視野

在課堂教學滲透人工智能的基礎上，教師還可帶領學生走出去，真實地觀察與了解人工智能的制造過程，帶領學生參觀AR、VR 等人工智能技術，在開闊學生視野的同時，讓學生對人工智能技術產生真實的認知，使學生真切地感知到日常生活中的人工智能，從而激發學生的本能探索欲望，為學生注入更強烈的學習動力。學生在參觀人工智能技術的過程中會感受它的奇妙，在了解人工智能在軍事、航天、交通、醫療、娛樂等重要領域應用的過程中，學生會認識到人工智能技術的重要性，進而對信息技術教學內容產生無限的興趣與激情，讓學生在學習過程中爆發出無限的潛能與熱情。

4.構建編程教學體系，搭建智能學習平臺

信息化時代下人工智能技術在生活的各個領域中實現了廣泛的滲透與全面的應用。計算機成為人類學習、生活與工作的重要載體，成為人類與其他相關事務溝通的重要渠道與橋梁。為了提高計算機溝通的有效性，必須加強對編程教學與系列設計的重視，結合人工智能的發展現狀，編程教學體系的構建重點應放在神經網絡算法與機器學習算法兩方面。這兩種算法可以提高人工智能技術的靈活性，使計算的實際需求被更好地滿足。小學信息技術教師應針對編程技術制定完善的教學體系，通過構建智能學習平臺提高學生對編程的理解與應用。

小學階段編程教學可分為五個環節：第一，結合教學內容進行教學情境創設。在教學導入環節，教師可通過游戲激發學生學習熱情，根據教學活動營造教學情境，尤其是在低年級階段通過情境的創設提高學生的專注度，降低學生的理解難度。第二，Scratch 圖形化編程教學的具體實施。教師應帶領學生全面理解并掌握Scratch 圖形化編程內容，引導學生形成編程思維，提高學生應用編程解決問題的能力。第三，根據具體項目培養學生的綜合編程能力。通過具體項目的完成、測試與提問鍛煉學生的分析、判斷與糾錯能力，幫助學生構建整體編程思維。第四，提高學生分析、列表與總結能力。教師可利用植樹問題的方式，檢驗學生對算法的掌握與應用能力，尤其是針對高年級學生，應不斷強化學生的編程綜合能力，提高學生對編程算法的應用。第五，接觸并學習編程機器人，幫助學生初步理解相關內容，讓學生利用編程與機器人展開簡單的互動。

5.創設有趣的教學情境，直觀呈現抽象問題

小學生的生活經驗及知識儲備都較為淺薄，雖然部分小學生在生活中已初步接觸計算機、手機等現代智能設備，但是對相關的專業性質缺乏深入了解，對信息技術課堂中所涉及的抽象問題難以理解，導致其在信息技術學習過程中喪失目標與方向，學習的積極性及學習動力都會受到打擊。因此，信息技術教師應打破傳統的固化教學方式，通過創建趣味教學情境提高學生的學習興趣，將抽象問題直觀化、形象化，幫助學生樹立明確的學習方向，引導學生認識信息技術的重要性，幫助其構建學習目標與學習計劃。在信息技術課堂教學中，教師可結合教學情境引導學生利用人工智能技術對問題展開分析與解決，提高學生學習的主動性與實踐性，讓學生對人工智能技術產生濃厚的興趣和深刻的理解。

6.引入多種多樣的游戲，積極開展小組合作學習

小學生正處于思維跳躍、活潑好動的年齡段，他們尚不具備較強的自制力與約束力，在信息技術課堂中，需要教師有效地引導學生集中注意力，而游戲是能夠天然吸引學生學習興趣、保持學生專注力的一項活動。利用游戲教學可以引領學生更專注且深入地參與到課堂學習中去，強化學生對信息技術知識的掌握與應用。目前創客產品的升級與改造不斷向智能化方向進發，這要求當代人必須掌握專業的信息技術知識，從而快速適應并提升自身的學習及應用能力。而信息技術教學內容具有極強的時代性，小學信息技術教師應結合信息技術的特點，在課堂教學中進行智能化游戲設計，在智能學習軟件與硬件的支持與輔助下，利用智能編程平臺使學生對人工智能知識產生深刻的認知和深入的理解，憑借人工智能技術進行游戲模型設計，讓學生在游戲制作與完成過程中，更深刻地理解信息技術與人工智能的重要性。在具體課堂教學中，教師應承擔責任與引導學生，帶領學生展開合作學習，通過小組合作教學模式，強化學生學習過程中的溝通與交流，讓小組成員實現資源共享、共同進步。在完成新知識學習后，教師還可組織學生以小組為單位，利用信息技術知識進行課堂小游戲設計，以此讓學生在下節課中進行作品展示，并選拔出其中的優秀作品，給予充分的肯定與獎勵。通過這種游戲與競賽的形式充分挖掘學生的學習潛能，提高學生對信息技術知識的理解與應用。

互聯網時代帶來知識的傳播及學習方式的改變，使學習媒介不再局限于教材及圖冊，促進了教育共享性的提升。而微課等利用信息技術展開教學，也使教學實現了現代化發展，同時也對學生的信息素養提出更高的要求。作為與信息素養聯系最緊密的課程——信息技術課程不僅能夠培養學生基礎信息素養，使學生更好地適應信息化的發展，同時也能夠幫助學生更快速地融入現代信息社會。當前，小學作為信息教育的基礎階段，人工智能對其發展具有良好的促進作用，可以有效帶動其學習效率的提升，提高小學信息技術教學的有效性，更好地培養學生的信息技術素養，為社會培養高素質的信息技術人才打好基礎。