運用人工智能提高小學信息科技教學質量與效率的策略研究

摘 要：人工智能是信息化時代的重要標志，在生產(chǎn)和建設領域發(fā)揮重要作用，對教育教學也有促進作用。運用人工智能提高小學信息科技教學的質量與效率，值得教師進行深度探索和研究。

關鍵詞：人工智能；小學信息科技教學；質量與效率；策略研究

中圖分類號：G623.58

文獻標識碼：A

文章編號：1673-8918（2023）52-0099-04

當前被稱為數(shù)字時代、信息時代以及科技時代，而人工智能則是當前時代的標志性產(chǎn)物。盡管我國人工智能尚處于發(fā)展階段，實際應用率和覆蓋范圍也沒有做到全面普及，但人工智能所發(fā)揮的作用以及未來發(fā)展的可能是值得重視的。因此運用人工智能提高小學信息科技教學質量和效率，不僅是時代發(fā)展的需求，同時也是對現(xiàn)代化教育教學方式的改革和創(chuàng)新，而如何運用好人工智能，是每一位教師應當注意的事項。其中最有效的方式為：在實際教學過程中，以輔助教學內容的方式進行運用，使其融入課堂教學當中，提升教師的教學水平，間接性提高教學質量和效率。

一、 人工智能的定義

人工智能不管是從廣義還是從狹義的角度來看，都屬于科技類，是由多個學科組合而成的現(xiàn)代化科學技術。目前人工智能的應用較為局限，尚未做到普及，只有在極個別領域當中能夠看到其身影，但人工智能的相關技術應用卻在多個領域當中體現(xiàn)出來，因此，盡管人工智能無法完全應用到教育領域當中，但是在部分教育教學活動當中，還是能發(fā)揮出人工智能的教育作用。

二、 運用人工智能提高小學信息科技教學質量與效率的意義

在實際教學過程中，小學信息科技主要是幫助小學生了解信息科技，從而樹立正確的信息科技邏輯思維，同時在教師的信息科技技能教學過程中，掌握基本的信息技術能力，致使學生具備基本的信息技術操作能力，同時滿足現(xiàn)代核心素養(yǎng)的教育教學理念，全面發(fā)展學生的學科素養(yǎng)，以現(xiàn)代化人才的方向，對小學生進行培養(yǎng)；滿足時代發(fā)展過程中，教育領域所提出的教育教學要求。由此可見，小學信息科技教師通過運用人工智能的方式，豐富具體的教學形式及內容，幫助學生拓寬知識層面，從而打破時間和空間的限制，致使學生養(yǎng)成良好的信息科技學習習慣與認知。此外，信息科技教師通過運用人工智能的方式，創(chuàng)設現(xiàn)代化教學課堂和教學氛圍，充分利用現(xiàn)有的教學資源及教學工具，從教育資源整合的角度出發(fā)，實現(xiàn)線上與線下的高度融合，貼近學生生活，確保學生能學以致用；借此輔助其他學科實現(xiàn)智能化、現(xiàn)代化、科技化等內容的搭建，全面提高小學學科信息化建設程度。

三、 運用人工智能提高小學信息科技教學質量和效率的問題

運用人工智能提升小學信息科技教學的問題主要體現(xiàn)在三個方面，分別是教學環(huán)境、教學工具以及教師操作能力。

（一）教學環(huán)境方面的問題

教學環(huán)境方面的問題，不僅是人工智能運用過程中的問題，同時也是常見的教學問題之一。由于各小學的經(jīng)濟能力存在較大差異，加上九年一貫制政策，多數(shù)小學的教育資金相對較為緊張，無法在保證順利開展基本教育教學活動的基礎上，優(yōu)化教學環(huán)境，從而導致多數(shù)小學的教學環(huán)境在近三年內，得到不到提高。

（二）教學工具方面的問題

教學工具方面的問題類似于教學環(huán)境方面的問題，分為主要因素和次要因素。主要因素為教育經(jīng)費緊張，導致教學工具更新速度無法跟上時代的進步；次要因素為教師對教學工具的應用，小學信息科技教師在運用人工智能時，需要一定的教學工具輔助該項技術，從而才能全面實現(xiàn)該技術的融入。但由于教學工具在使用一段時間后，會出現(xiàn)一定的磨損，如信號接收變差、操作性能降低等，從而在一定程度上影響人工智能的運用。多數(shù)信息科技教師為了保證教學任務的順利完成，會采取不使用教學工具的方式開展教學課程，致使人工智能多以理論或借助計算機的方式呈現(xiàn)。

（三）教師操作能力方面的問題

教師操作能力方面的問題具有較強的針對性，同時也是運用人工智能提升小學信息科技教學的基礎問題之一。盡管多數(shù)小學在招錄信息科技教師的過程中，盡可能招收年輕化、專業(yè)化、高素質的教師，但這類教師實際教學經(jīng)驗相對較少，從而導致教師的實際教學操作能力存在一定的不足，需要經(jīng)歷一定時間積累教學經(jīng)驗，才能保證教師的操作能力達到運用人工智能提高小學信息科技教學質量和效率的要求。該問題并無短時間內改善的策略，需要教師從自身出發(fā)，通過不斷地學習和提升才能有效解決。

四、 運用人工智能提高小學信息科技教學的質量

（一）運用智能教學系統(tǒng)，創(chuàng)設優(yōu)良教學環(huán)境

課堂是開展教學活動的主要場所，生動有趣的教學環(huán)境能夠起到吸引學生注意、激發(fā)學生學習興趣的作用，教師在進行小學信息科技教學時，可以在課堂上運用人工智能，按照實際的教材內容，在人工智能的幫助下創(chuàng)設優(yōu)良的教學環(huán)境。

案例一

閩教版三年級上冊小學信息技術第一課“信息技術真奇妙”，利用人工智能的智能教學系統(tǒng)（Intelligent Tutoring System），按照班級內學生的特點制訂出有效的教學策略，從而為學生提供個性化教學服務。教師在進行該課程課堂教學時，首先會按照教材內容，詢問學生在生活當中遇到哪些信息技術。信息技術在生活當中充當何種角色呢？從而在問題的思考過程中激發(fā)學生探索的欲望；其次教師在開展教學活動時，利用智能教學系統(tǒng)調用各種教學資源，讓學生能夠細致地感受到信息技術在生活當中的實際應用場景，之后讓學生進行自我總結，總結自身對信息技術的理解，完成上述內容后，此次課程的教學就會有一個良好的開端，之后再利用智能教學系統(tǒng)，將教材當中的內容進行逐一展示，讓學生更加細致地體會信息技術在生活各方面的應用；最后通過播放信息技術的發(fā)展歷史，讓學生樹立起正確的信息技術認知思維，并向學生詳細介紹信息技術的作用。

目的：智能教學系統(tǒng)中的智慧化平臺能全面、精準記錄全班學生的學習狀態(tài)和效果，快速、準確地幫助教師分析各個環(huán)節(jié)的得失，從而及時、有效地調整教學策略，助力教師實現(xiàn)分層教學和精準教學，由經(jīng)驗型向科學型轉變，有效解決教與學雙方的核心問題，真正做到教學相長。

（二）利用仿真教學系統(tǒng)，豐富教學過程

智能仿真技術是人工智能與仿真技術的高度集成，它力求克服以往傳統(tǒng)仿真的模型及建模方法的局限性，以及建模艱巨、界面單調和結果費解等方面的問題。在小學信息科技教學當中，利用仿真教學系統(tǒng)能夠讓學生體會更多科學技術帶來的趣味和好處，能夠簡化學習的過程，達到輔助學習的效果，進一步提高實際教學效率。

案例二

閩教版小學信息技術六年級上冊第二課“指揮角色聽命令”，首先，在教學過程中，教師可以通過引入一系列人機互動的角色控制游戲，讓學生體驗智慧角色的樂趣，體會Scratch里的角色與現(xiàn)實舞臺的角色的不同之處。其次，在仿真技術的作用下，設計符合學生年齡特點和生活情景的探究活動主題，嘗試應用角色大小變化和運動指令，讓學生能夠自主設計故事的情節(jié)，設計簡單的動作。最后，通過腳本的模塊化分析，引入重復執(zhí)行的指令優(yōu)化腳本，再通過修改角色大小和增加角色造型的方法，實現(xiàn)角色的變化，進而讓學生比較應用不同方法發(fā)現(xiàn)相同功能存在何種不同與相似之處。

目的：智能仿真系統(tǒng)在某種程度上可替代仿真專家完成建模、設計實驗、理解及評價仿真結果的步驟，并具有一定的學習能力，運用智能仿真系統(tǒng)來開發(fā)實驗教學課件可以大大節(jié)省人力物力，降低開發(fā)成本，加快開發(fā)速度，縮短開發(fā)周期。因此，運用仿真教學系統(tǒng)，在小學信息科技教學當中，能夠實現(xiàn)豐富教學過程、激發(fā)學生學習興趣以及增加課堂教學科技感的作用，間接或直接提高教學質量和效率。

（三）利用虛擬導師，拓展學生學習路徑

虛擬導師是一種自適應學習系統(tǒng)，焦點在學生的課后自學和答疑，而不是課堂教學上。這個領域目前還在早期發(fā)展階段，進一步地推動則依賴于一些關鍵技術的發(fā)展，如語音語意的識別，以及數(shù)據(jù)的進一步采集和分析。虛擬導師也許幾年內還不能代替真人輔導，但一定會在課后輔導中逐漸占有一席之地。

案例三

閩教版小學信息技術五年級上冊，第一課“收發(fā)郵件提效率”，該課程在實際教學活動當中，主要是培養(yǎng)學生郵件的基礎使用能力，所以在教學過程當中，較難運用人工智能，只能按照既定的“認識電子郵箱的作用，掌握正確電子郵件地址格式的書寫”“能在電子郵箱中查看郵件、回復郵件、下載郵件”等教學目標，逐步進行教學。但是可以通過引導學生在課后應用某個智能學習軟件，詢問當中虛擬導師的方式，彌補自身課堂學習的不足和遺忘之處，同時在虛擬導師的幫助下，能夠學習到其他電子郵件的發(fā)送形式和郵件處理方式，以及掌握電子郵件基礎功能的其他作用，并在多次鍛煉和實踐操作當中熟練掌握電子郵件的收發(fā)、下載和編輯，進而增加學生與同學、教師、機構或其他人的溝通交流路徑。

目的：虛擬導師更多的作用是幫助學生在沒有教師指導的學習過程中，利用豐富的網(wǎng)絡教學資源自主開展學習活動，不僅能有效拓寬學生的學習路徑，還能增加學生教材內容以外的知識，加深個人的認知和理解，培養(yǎng)學生養(yǎng)成良好的學習習慣和問題處理能力。

五、 運用人工智能提高小學信息科技教學的效率

（一）了解人工智能的運用場景，激發(fā)學習興趣

人工智能理念是非常抽象的，小學生想要完全理解存在較大難度。由于小學生的學習意識和思想觀念正處于形象化的階段，想要使其對人工智能的理念和基礎知識有一定了解，教師就應當重視以形象化的方式進行授課，從而提高小學生的理解程度。

案例四

閩教版小學信息技術三年級上冊第三課“計算機部件我愛護”，該課程的教學目標是讓學生了解計算機的結構、功能和作用，其中結構與作用為重點教學內容。教師在進行教學設計時，首先利用人工智能的方式，講述計算機的相關歷史內容，幫助小學生建立起初步的認知，同時帶入“什么是計算機？”的問題，讓學生在學習后能夠大致描述出自己認為的計算機，之后利用人工智能生成計算機的硬件系統(tǒng)可視化內容，以生成視頻的方式，逐步介紹計算機硬件系統(tǒng)所包含的運算器、控制器、存儲器、輸入和輸出設備五個部分（圖1）。

目的：通過人工智能的方式讓學生清楚計算機是一種能夠接收信息、存儲信息，并按照存儲在其內部的程序對輸入的信息進行加工、處理得到人們所期望的結果，然后把處理結果輸出的高度自動化的電子設備。在清楚的可視化結構當中，構建完整的計算機結構認知。

（二）重視實踐、創(chuàng)編

在小學信息科技教學當中，人工智能的基本軟件種類相對較多，眾多軟件在更新后，逐步運用到實際教學活動當中，如小貓科技等。該類軟件均為人工智能的內容，不但適合小學生開展各項學習活動，同時還能幫助教師創(chuàng)作人工智能教學內容，并以實踐的方式對學生進行人工智能培養(yǎng)。

案例五

閩教版小學信息技術六年級下冊第七課“仿真機器人避障”，該課程的教學目標是讓學生了解紅外避障傳感器的組成、分析掃地機器人的行走規(guī)律、編寫出虛擬環(huán)境中掃地機器人的避障行走呈現(xiàn)。首先以視頻的方式進行課程導入，教師講解基本編程內容；其次在mind+軟件當中編寫程序，要求學生以小組合作的形式完成程序編寫、上傳、調試等操作；最后教師觀察小組的完成情況，并給予對應的評價與總結，指出小組當中存在的不足之處，引導學生如何進行修改與調整。

目的：利用演示講解法、操作法以及小組合作法等教學方法，觀察學生的實踐情況，從而培養(yǎng)學生觀察能力、動手能力，確保學生通過操作，能夠樹立正確的編程思維，并在小組合作中體驗團隊帶來的好處，培養(yǎng)學生的團隊精神。

六、 結論

綜上所述，運用人工智能提高小學信息科技教學質量和效率，在實際教學活動當中，教師的首要工作不是挑選何種人工智能技術，而是針對不同年級的教材內容，以及學生的實際學習能力和情況，匹配適合的人工智能，方可在實際教學當中發(fā)揮人工智能的教育價值和教學作用，同時還能讓學生在課后養(yǎng)成良好的運用人工智能輔助學習的習慣，從而建立起現(xiàn)代化的教育教學體系，真正實現(xiàn)提高教學質量和效率的教學目的。此外要靈活運用，同時在知曉運用時將會存在的問題，有效預防問題的出現(xiàn)，假若無法避免問題的發(fā)生，教師也要做好相應的準備工作，最小化降低問題對教學質量與效率的影響，進一步保證人工智能的最大化運用。

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作者簡介：吳志燦（1980～），男，漢族，福建晉江人，福建省晉江市陳埭鎮(zhèn)西濱中心小學，研究方向：人工智能、創(chuàng)客。