小學人工智能校本課程的設計與實施

沈鵬 馬華彬

【摘 要】基于缺趣味、重知識、功利性的人工智能教學現狀，筆者積極開展小學人工智能校本課程建設研究，聚焦人工智能課程設計與實施，構建了多趣味、重體驗、廣參與的人工智能校本課程。“AI上智慧古鎮”校本課程以當地古鎮特色文化為情境，引導學生發現實際問題，通過搭建模型與編寫腳本等項目學習，引導學生深入應用人工智能技術解決實際問題，探索人工智能教學新模式。

【關鍵詞】小學人工智能；校本課程；人工智能教育

【中圖分類號】G434? ?【文獻標識碼】B

【論文編號】1671-7384（2024）01-055-02

小學階段人工智能教學的現狀探析

1.缺趣味，方式單一

小學信息技術教材中已涉及人工智能的內容，但在實際教學中學習模式較為單一：先了解人工智能應用，再進行人工智能開放平臺的體驗，最后理論總結。固定的上課流程對于小學生來說，缺乏一定的趣味性，一定程度上影響學生學習的積極性。

2.重知識，實踐缺失

小學信息技術中人工智能內容課時較少，老師在進行教學設計時大多重視知識點的落實，而忽略學生能力的提升和素養的培養。長此以往，導致學生在學習過程中缺乏對知識點的實踐過程，進而造成學習的有效性有待提高。

3.功利性，急于求成

目前，小學人工智能教育大多是圍繞區、市里的比賽項目進行，參與的學生比較有限。然而，人工智能教育需要一定的學校資源，師資需具備綜合的學科專業素養，在這樣的環境下，可以真正享受人工智能教育的學生就更少了。

小學人工智能校本課程設計與實施探索

國務院出臺了《新一代人工智能發展規劃》，從國家高度提出要重視中小學人工智能教育，人工智能由此逐漸成為新風潮。我校較早引入優必選人工智能教育項目，學生對人工智能產生了濃厚的興趣。基于上述現狀，我校結合校情依托優必選機器人器材，以項目探究學習為載體，并與學校所處的塘棲古鎮特色相結合，開發校本課程——“AI上智慧古鎮”。

1.情境創設生活化，延伸課堂空間

引導學生主動探究，情境創設起著至關重要的作用。我們鼓勵學生走出學校和教室去觀察與調查，積極思考，發現生活中的問題，培養學生的科創意識和社會責任感。

（1）融入“家鄉符號”， 傳承傳統文化。學校所處的塘棲古鎮有優美的自然環境，豐厚的人文底蘊，富有開發地方特色校本課程的資源優勢。學校創設與塘棲古鎮文化相關的情境，有利于學生迅速融入問題情境中，增進學生對家鄉文化的熱愛。例如，在“瞧一瞧，郭璞井”一課中，通過“認一認”環節引出古鎮景點：郭璞井，學生們再說一說對郭璞井的認識。接著教師提出問題：光緒《塘棲鎮志》記載的關于郭璞井的文言文講述的是什么呢？誰來翻譯？從而帶著問題開啟本課的任務：網絡搜索，了解郭璞井。這讓學生深入了解家鄉文化，有助于培養其對家鄉的熱愛之情。

（2）源自生活實際，引發學生共鳴。人工智能與日常生活緊密相關。讓學生在實踐中發現真實問題，了解自己或他人的真實需求。例如，在“逛一逛，糕點鋪”一課中，學生了解古鎮糕點鋪之后，讓他們從游客角度出發去發現問題：由于糕點品種繁多，依次介紹十分麻煩，如何幫助游客快速了解糕點風味？此處問題的提出來自于學生，每位學生都會感同身受，同時為后續解決問題做好鋪墊。基于生活實際的情境導入有助于培養學生發現問題的能力，激發學習的欲望。

2.學習方式多樣化，喚醒探索興趣

小學生好奇心強，新知識、新挑戰更能激發學生的探索欲望。

（1）“軟硬兼施”，橫向拓寬知識領域。在小學階段的信息科技課程中，軟件類學習內容占據主導，而硬件類的內容會受到學校設備的限制而難以開展。隨著編程教育、創客教育的深入，軟件與硬件結合的學習形式，將虛擬和現實結合在一起，可以豐富教學形式。在此校本課程中，搭建設計模塊除使用UKit積木搭建外觀外，還可利用Lasermaker軟件和激光雕刻機來制作古鎮模型，而程序設計則可利用Ucode編程軟件的人工智能模塊和攝像頭來解決問題。通過軟硬件結合的探究性學習，學生的學習積極性提升了。

（2）應用AI，縱向提升思維深度。義務教育新課標以發展學生核心素養為育人目標。人工智能教育應對標信息科技學科核心素養，以“信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任”為培養目標。在教學中，引導學生嘗試運用人工智能技術解決實際問題，在實踐的過程中逐步提升學科核心素養。例如，在“慧銷售的糕點鋪”一課中，學習目標為機器學習應用識別不同的糕點，并嘗試根據不同的糕點進行介紹。學生利用Ucode軟件中的“機器學習”模塊，通過攝像頭采集多張圖片，將不同糕點圖片分別上傳至對應分類標簽下，再使用“機器學習訓練”模塊進行分類訓練，最后通過識別攝像頭畫面來完成對糕點的識別。機器學習是人工智能領域的核心之一，是實現智能的根本途徑，但在小學階段人工智能學習當中鮮有涉及。本課例采用Ucode軟件中機器學習模塊，讓學生認識并體驗機器學習的一般過程，實現了通過應用機器學習解決相應問題，進一步激活學生學習人工智能的動力。

3.項目過程體驗化，形成全面理解

本研究嘗試將多個知識和操作整合成項目，讓學生體驗打造“智慧古鎮”的過程，深入理解人工智能技術。

（1）單元整合式項目，緊緊相連。單元整合下的內容不再是零散的，而是基于情境下真實問題的學習任務群。單元大項目被分解成若干個易于突破的小項目來構成課程。學生在體驗信息技術應用于項目學習中，明確學習動機，遷移方法技能，內化人工智能原理概念。

單元大項目對于學生來說學習難度比較大，引導學生進一步分解項目降低難度，把它分成若干個小項目，逐個突破，最終完成單元大項目。本課程教材把一般單元大項目分解為發現問題、搭建模型、編寫腳本三個小項目，按此模式引導學生分別完成了對有關郭璞井、乾隆碑、糕點鋪等項目的人工智能技術改造。

（2）臺階上升式項目，層層遞進。根據小學生樂于嘗試挑戰性任務的心理，我們項目課程采用循序漸進的安排，將零碎的信息技術操作和知識整合為一個以綜合實踐與程序編寫為主的人工智能課程。整個課程的項目圍繞LaserMaker和Ucode兩款軟件來學習，將兩款軟件零碎的基本知識和技能整合到一起，系統地踐行了數字化學習方式，有利于提升學生的人工智能素養。

4.學習評價引領化，評價貫穿始終

（1）凸顯過程評價，診斷促反思。在項目式學習中開展基于“班級優化大師”軟件的過程性評價，以評價引領學生進行項目式學習。小學生喜歡被表揚，也愛表現，看到別的同學拿到積分對其會有一定的激勵作用，促使自身課堂行為助力更好地學習。此外，電子評價系統還可以實時地展示各個學生的積分情況、每節課完成任務的情況等。

（2）落實多元評價，反饋促發展。項目式評價主體的多元化可以更全面地呈現學生的學習情況，多元評價有利于發揮學生的主體地位。自我評價可以更好地反思自身不足，關注自我提升；小組間互評可以幫助學生見賢思齊，促進彼此發展；家長評價可以讓家長和孩子多一些交流。

小? 結

本研究立足地域特色開展小學人工智能校本課程建設研究，并以“AI上智慧古鎮”校本課程為例，詳細闡述了該校本課程的設計與實施策略。實踐中發現通過該課程學習，促進了學生核心素養的發展。后續研究中，我們將著重從“提升課程普及性、增強學科融合性、提高教師專業素養”等方面進行優化升級。