人工智能視角下小學信息科技課堂跨學科教學方法探索

江蘇省蘇州市昆山經濟技術開發區實驗小學 劉 青

隨著教育信息化進程的持續推進與深化，大數據、云計算、人工智能等新一代信息科技在教育教學領域的應用規模與范圍不斷擴大，為信息化教學的開展提供了基礎保障與便利條件。近日，教育部發布了《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“2022年版新課標”），其中明確提出要基于學生核心素養發展需求，遴選主題內容，開展跨學科主題活動。小學信息科技教師在跨學科主題教學的過程中，可通過大數據、人工智能等技術與教學活動內容的有機融合，提升學生對信息科技的了解認識，拓展其學科視野，激發其學習信息科技的主動性、積極性，促進其全面健康發展。

一、人工智能視角下小學信息科技教學的優勢

（一）提高學生創新思維能力

小學信息科技課程考慮到小學階段學生的認知理解能力有限，因此涉及教學內容相對較少，教學難度較簡單，旨在提高學生的創新思維能力。現階段小學信息科技教材多以計算機操作內容為主，在相關信息科技教育工作的開展過程中常出現“淺嘗輒止、流于形式”的現象。通過將人工智能引入教學實際工作，將復雜抽象的結構化教學知識轉變為直觀生動的內容，能夠強化學生對信息科技知識的理解與記憶。通過這種方式，有效發揮人工智能的數據分析展示功能，有助于提高學生的創新思維能力。

（二）體現信息科技課堂教學價值

現代科學技術的發展日新月異，大數據、云計算、人工智能等技術在社會各行業領域的應用日益廣泛和成熟。在人工智能視角下開展小學信息科技教學，可以使學生親身感受到新一代信息科技在現代社會生活中的應用價值與影響效果，有利于拓寬學生的科學技術視野。與此同時，教師在開展信息科技跨學科主題教學的過程中，將現階段的人工智能前沿科技成果呈現給學生，能有效激發學生對信息科技學習的好奇心與求知欲望，使其領略信息科技的魅力，理解科技是促進社會發展進步的重要動力。

（三）塑造學生信息思維模式

在小學信息科技教學的過程中，教師可通過人工智能輔助教學活動的設計與具體開展，增加教學內容和過程環節的科學性與邏輯性，創設具有生動性、趣味性、創新性的課堂教學環境。學生在學習的過程中能提升對信息的敏感度，發展信息價值感知力與判斷力，培養計算機思維，在解決問題時能利用抽象、分解、建模等計算機科學思想方法進行分析思考，進一步提升運用所學信息科技知識解決實際問題的能力。這種教學方式有助于學生完善學科知識體系，厘清知識脈絡，提高學習效率，并塑造科學的信息思維模式。

（四）培養信息社會責任意識

2022年版新課標明確指出信息科技學科的核心素養內涵包括學生的信息社會責任。信息社會責任是對個人文化修養、道德思想以及行為素養的綜合要求。基于人工智能視角的小學信息科技教學，能幫助教師在教學過程中創設情境互動式教學環境，使學生直觀感受信息科技對社會生活的各種影響，幫助學生理解在互聯網空間中應當嚴格遵守相關法律法規與道德規范，培養學生形成優良的信息道德品質，使學生在樂于幫助他人、積極共享信息資源的同時，具備良好的自我保護意識與信息社會責任感，自覺維護互聯網空間的秩序。

二、小學信息科技跨學科教學的實施策略

（一）人工智能走進課堂，激發學生學習興趣

小學階段的學生具有好奇心強、玩心較重等性格特質，認知與理解能力具有一定局限性。人工智能是一種融合數學、計算機科學、信息科學等多學科理論的新興技術，在實踐領域具有較為復雜的原理與結構，容易導致學生在學習過程中出現難以理解和接受的情況，不利于提升學生的學習熱情與課堂教學參與度。學生在家中雖然接觸到了部分人工智能產品，但是由于沒有經過系統的學習，他們面對這些產品時只會一些基礎的操作而不會進行深入的探究。因此，相較于傳授深層次知識原理的傳統課堂教學方式，讓學生直接接觸人工智能產品更符合其身心特點與學習需求。

例如，在教學鳳凰科學技術出版社出版的小學信息科技教材中的“認識機器人”這一課時，教師可以圍繞“數字設備體驗”跨學科主題，將當前人工智能領域中的機器人應用為用多媒體演示展示給學生，并結合實際情況為學生提供實際產品體驗。教師在課堂教學導入階段可以先提問學生：“同學們做家務時常掃地拖地，有什么機器人可以幫助我們嗎？”學生回答：“掃地機器人。”這時教師拿出提前準備好的掃地機器人，帶領學生對機器人進行觀察，以此激發學生的學習興趣，營造活躍積極的課堂教學氛圍。接著，教師啟動掃地機器人，讓學生觀察機器人的自動前進、避障、清掃等功能，結合機器人自動控制、結構形態、完成動作特點等知識點進行講解。此外，教師還可結合智能音箱、人臉識別軟件、掃臉支付軟件等人工智能領域的產品進行教學，充分拓展學生的知識視野，為其之后的信息科技學習奠定知識基礎。

（二）進行任務驅動的項目式小組合作

2022年版新課標，倡導以真實問題、真項目驅動，引導學生建構知識，增強解決問題的能力。項目化學習和陶行知先生倡導的生活教育理念不謀而合，要求以學生為主體，基于真實生活，通過“知行合一”與“教學做合一”的方法論，培養具備道德品質和創造能力的人。所以，項目式學習越來越受到教師的重視。要進行項目式學習，就離不開小組合作。但不少教師在開展信息科技項目式學習活動的實踐過程中總是感到困難重重，針對此，我們可以在開展項目式學習活動之前，專門去設計一些前置性的學習活動，以此來確保項目式學習活動的高效開展。在核心素養教育方面，小組合作是極為重要的教學舉措。在2022年版新課標中，課程總目標就有一條“提高數字化合作與探究的能力，發揚創新精神”。小學生的信息科技水平普遍不高、實操能力普遍不強，對信息科技相關知識的認知難免有些障礙。在小學信息科技教學中組織學生開展小組合作，讓學生之間能形成互助合作的關系，幫助學生快速補足認知短板，形成良好的學習氛圍。

例如，在教學“體驗智慧出行”這一項目時，教師可圍繞“互聯智能設計”跨學科主題，通過設立前置性學習項目，讓學生進行項目式學習。人工智能對人們的學習、生活、工作都有著深遠影響，尤其是在解決問題的思維方式上。學生可根據有趣的問題設計活動，比如，結合學校資源，前往不同的實踐基地進行社會實踐活動時，應選擇何種交通工具，以及該如何去規劃最優的來回路線；又或者預測在不同天氣條件下，同伴會選擇通過哪種交通工具來上學。在開展項目式教學前，教師可以引導學生去了解學習如何使用智能設備進行出行線路的規劃、道路的導航等，再讓其結合生活實際，采取多種方式收集多組數據，構建多維度數據集，運用人工智能規劃出行線路、預測同伴出游的交通方式。

（三）創設情境互動教學，構建高效課堂教學模式

隨著現代科技的發展進步，人工智能技術已經在社會生活中的各領域得到廣泛應用。小學生對計算機知識的接觸較少，信息知識儲備相對薄弱，而信息科技教材內容中抽象概念及邏輯原理占比較多，從而對課堂教學質量與效率造成不利影響。如今，人工智能已經廣泛普及，在家庭生活中，學生有不少便利條件能夠接觸到人工智能、應用到人工智能。所以教師要鼓勵學生利用好課下時間，在家里多運用所學的人工智能知識去解決實際問題，從而逐步提升信息科技水平。一方面，教師要積極與學生家長溝通，讓家長了解學生在學校里的學習進展情況；另一方面，教師要讓家長給學生創造條件，允許他們適當使用電腦或手機等智能化設備，通過家中的智能化設備去完成家庭作業、解決問題，熟悉電腦搜索引擎和上網操作。在小學信息科技教學中，教師既要掌握核心素養的具體要求，又要掌握學生認知能力和行為習慣等方面的情況，充分利用信息科技的有利條件完成教學。只有學生在生活中多接觸人工智能，教師才可以在教學中結合具體內容，主動創設相應的互動教學情境，使抽象難懂的知識轉變為直觀生動的具象知識。

例如，在教學“機器人機械手”一課時，教師可圍繞“數據編碼探秘”跨學科主題，通過創設情境的方式開展互動教學。教師首先通過多媒體設備為學生播放一段建筑工地的施工視頻，提問學生：“剛才視頻中的大型吊車是怎么抓起重物的？”學生答：“吊車用一根手臂和一個大爪子抓起物體，還可以通過轉盤控制手臂方向。”接著教師從吊車實物出發，引出機械手的概念，并為學生講解機械手的原理及程序實現。然后，教師可以讓學生扮演吊車操作員角色，讓其為機器人機械手編寫程序，使其完成抓取、搬運、推動等動作。通過這種教學方式，學生能從數據編碼中體驗到成就感，樹立對信息科技學習的自信心。

（四）立足學生個體差異，開展針對教學活動

不同學生的學習基礎、學習背景以及學習經歷均不相同，學生之間通常存在一定程度的差異，表現為學生的個人學習能力及學習興趣各有不同。所以，完善小學信息科技分層教學制度較為重要，但要想真正做到這一點，具有一定的難度，需要教師全身心地投入其中，利用閑暇時間加強學習，從而更好地達成課程目標。在分層教學中有很多細節，不管是學習還是授課都被包含在內，這也需要教師結合學生的實際情況，針對理論教學和上機實踐等進行分門別類、整合目標、形成相對完備的教學體系。教師在開展小學信息科技跨學科教學時，要關注學生整體的學習需求，根據每個學生的具體情況，針對性地開展差異教學。此外，教師還需要針對不同層次的學生制定具有針對性的學習目標。例如，教師在教授優秀的學生時，除了要讓他們掌握基礎課程內容外，還要讓他們進行自主探索、不斷提高解決生活中實際問題的能力，這也符合新課標中“提高數字化合作與探究的能力，發揚創新精神”的總目標；而對學習能力較低的學生來說，教師應鼓勵他們積極完成基礎知識學習，并且在有能力的情況下進行適當的自主探索。小學生的學習能力存在較大差距，教師必須客觀看待學生之間存在的差距，以學生為主體，提高學生的學習積極性。

例如，在教學“人工智能的應用”一課時，教師可圍繞“小型系統模擬”跨學科主題，充分立足于學生的個體差異，開展針對性的教學活動。對喜歡各種游戲的學生，教師可以為他們講述人工智能近年來在棋類比賽中的表現，并要求學生參考AI下棋機器人的程序算法，自主設計一個多人輪流拿火柴棍的博弈游戲程序，游戲規則為每次拿走1～3根火柴棍，拿到最后一根的人獲勝。學生利用循環、分支、順序等程序控制結構，以及與或非邏輯運算，分析并設計相應的算法，結合教師的指導編寫游戲程序。對喜歡聽音樂或閱讀的學生，教師可以要求其對自動語音識別、自動文字識別、聽歌識曲等軟件的原理進行了解學習，并與其他學生分享交流，促使學生在分享學習成果的過程中共同進步。

（五）創新教學評價方式，促進全面均衡發展

傳統小學信息科技學科的教學評價主要關注學生的任務完成結果，對學生學習過程中的表現重視度不夠，與此同時，教師作為唯一評價主體，評價方式趨于單一，對學生的主體性地位及個體差異性認識不足。為此，教師應當在小學信息科技跨學科教學中利用大數據、云計算、人工智能等技術，創新開展教學評價，促進學生的全面發展。

首先，教師應采用過程性評價與終結性評價相結合的評價模式。評價內容除了參考學生的期中、期末測驗成績，還應綜合考察學生的課堂表現情況、實踐操作規范性、信息社會責任意識等評價指標，實現對學生的全面客觀評價。其次，教師借助大數據技術對學生的平時作業成績、隨堂檢測成績、階段性測驗成績等數據進行分析處理，生成可視化評價報告，幫助學生明確自身優缺點，輔助教師進行教學調整。另外，教師還可借助人工智能技術，基于學生個人數據形成相應的數字成長畫像，采取針對性評價方式激勵學生健康成長。

三、結語

綜上所述，隨著人工智能技術與教育信息化的深度融合發展，在現代化教育教學過程中應用人工智能優化課堂教學已成為必然趨勢。小學信息科技教師在開展跨學科主題教學時，要善于將大數據、云計算、人工智能等新一代信息科技引入教學活動，以此提升學生對信息科技知識的理解與認知，提升教學質量與效率。與此同時，教師應堅持與時俱進，不斷探索創新人工智能視角下信息科技課堂教學的新模式，最大程度發揮跨學科主題學習的特征優勢，促進學生全面綜合發展，培育更多符合時代社會發展需求的高素質信息科技人才。