小學人工智能課程教學策略

隨著科技的迅猛發展，人工智能技術逐漸成熟，在社會生產、生活、教育等諸多領域都得以廣泛應用，取得了突出成效。人工智能是研究如何模擬、延伸和擴展人類智慧的一種新技術，小學信息科技教師要充分發揮信息科技學科的優勢，深入研究人工智能基礎課程教學策略，根據需要將人工智能相關應用引入教學實踐，不僅能夠激發學生的學習興趣、深化學生的學習成果，還可以培養學生初步運用算法思維的習慣，構建出創新、優質、高效的小學信息科技課堂。當前，小學信息科技學科的人工智能基礎課程教學活動策略與模式還有非常廣闊的發展空間，本文圍繞人工智能課程教學策略這一主題進行思考，詳細探究人工智能教學活動的特征和意義、提高人工智能教學有效性的方法以及人工智能活動模式的拓展路徑，以期提升教學效果，培養學生自主探究和創新實踐的能力。

一、人工智能課程教學的特征和意義

小學人工智能教學具有以下特征：第一，實踐性。人工智能課程強調實踐操作和解決問題，學生往往需要動手設計結構、編程、測試、調整結構或優化程序代碼，這種實踐性教學有助于學生獲得更好的實踐經驗和技能提升。第二，跨學科性。人工智能是一門跨學科的課程，涉及數學、計算機科學、工程學等多個領域的知識。這種跨學科性可以幫助學生建立廣泛的知識基礎，并與各學科相輔相成、相互促進，對于培養學生的創新能力和跨學科思維具有重要意義。第三，動態性。隨著技術的不斷發展，人工智能課程需要不斷調整，以適應新的技術和行業趨勢。人工智能教學設備和資源也要及時更新，需要考慮實用性，以提高學生的學習效果。這種動態性容易激發學生對新技術的好奇心，在教學過程中，教師要對學生進行相應的引導和啟發。

人工智能教學的意義在于：第一，培養創新思維能力。人工智能課程能夠培養學生的創新思維和解決問題的能力。通過學習人工智能基礎知識，學生能夠掌握如何使用技術工具來解決問題，提升他們的創新能力和想象力。第二，訓練計算思維。人工智能課程通過實踐項目和編程練習，有助于提高學生分析問題和解決問題的能力，鍛煉邏輯思維和算法設計能力，從而有效提升學生的計算思維能力。第三，提高合作探究能力。人工智能課程需要學生學會與他人合作，共同解決問題。在合作探究活動中，學生可以學習如何與他人溝通、協作，從而提高他們的合作探究能力。第四，激發學生對科技的興趣。人工智能課程可以激發學生對科技的興趣，使他們了解科技對社會和未來的影響。這種興趣可以鼓勵學生繼續深入學習，從小樹立人生理想。

二、人工智能基礎課程教學的有效策略

（一）基于數字素養，設計人工智能微項目

新課程標準將“人工智能”作為信息科技課程的主線之一，由此可見，創新人工智能課程教學策略、優化教學設計非常重要。通過許多來自信息科技教師的反饋和對學生進行學習情況分析后發現，學生在內容建構、問題解決等維度的表現薄弱，缺乏創新意識。為了解決這一問題，教師可以開展以人工智能為主題的項目教學，設計人工智能微項目，促進學生數字素養和技能的提升。人工智能課程的教學設計要根據《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》的要求，圍繞核心素養展開。微項目的構建需要基于學科基礎知識，注重所學知識之間的聯系性與綜合性應用，為學生提供實踐平臺，讓學生通過完成與人工智能算法內容相關的作品，提高應用人工智能分析問題和解決問題的能力，學會基礎編程、搭建簡單的機器人等。教師還要在微項目設計中關注學生的具體學情，以學生生活與學習中的實際問題為項目，以此實現人工智能教學內容與教材內容的融合，關注學生數字素養的提升。

例如，閩教2020修訂版小學信息科技六年級下冊的“控制鍵盤比車速”一課，“用Scratch設計鍵盤控制小車程序”這一內容比較簡單，教師可以設計“自動駕駛小車”與“按鍵操控小車”競賽的微項目活動，這樣學生的學習興趣就很容易被調動起來。學生之前已經學習了“偵測語句”中的顏色偵測功能，熟悉了“控制語句”中的“條件判斷”和“重復執行”。在教學活動中，教師可以設計“走近自動駕駛”“分析自動駕駛原理”“制作自動駕駛巡線避障小車程序”“制作按鍵操控小車程序”以及“評價成果與延伸拓展”等教學活動，讓學生在完成學習活動的過程中實現對知識的理解、應用與創新。

在“走近自動駕駛”活動中，教師可以引入“2017年李彥宏坐在無人駕駛汽車上趕往百度AI開發者大會”的視頻，讓學生初步了解自動駕駛技術的發展與應用，感受自動駕駛技術對未來生活的價值與影響。同時，教師播放自動駕駛的科普視頻，讓學生明確傳感器是自動駕駛的核心所在，在這里充當眼睛的功能。

在“分析自動駕駛”的活動中，教師需要引導學生思考“如何模擬傳感器”這一問題，讓學生對自動駕駛的關鍵進行探究。教師出示作品背景圖和小車，提示學生“自動駕駛小車”的行進路線為“黑線”，并與學生進行交流：利用“顏色偵測”，以及“如果…那么…否則…”和“重復執行”的程序塊如何實現小車巡線自動駕駛？在與學生交流的同時，教師繪制自動駕駛汽車程序制作過程的流程圖，讓學生以小組為單位，集思廣益、分工合作，梳理程序制作思路，嘗試寫出自動巡線小車程序以及自學按鍵控制小車程序，最終完成微項目制作。

在“評價成果與延伸拓展”活動中，教師拋出問題：“無人駕駛真的安全嗎？你覺得可行性如何？”積極組織小組之間進行互動交流，相互促進、共同提高，以此培養學生的創新思維和辯證精神。

這一“自動駕駛小車”主題的微項目活動基于學生的認知基礎，且與生活實踐中的熱門話題“無人駕駛技術”息息相關，由最簡單的程序開始，培養學生解決問題的能力，讓學生在實踐項目中將所學知識進行夯實、應用與遷移，最終成為培養學生數字素養的有效路徑。

（二）基于綜合視域，重組優化人工智能課程

隨著人工智能技術的日漸成熟，生活場景中不斷出現各種人工智能技術的應用，“人工智能”和“編程”的重要性日益凸顯，而算法正是編程教學活動的重要組成部分。信息科技課程體系主要包括數據、算法、網絡、信息處理、信息安全、人工智能六條邏輯主線，教師需要從綜合視域出發，既要考慮各個學習板塊之間的關聯性，又要在此基礎上實現學生對教學內容的靈活遷移與應用。重組“人工智能+編程”課程是優化人工智能教學、鍛煉學生計算思維的重要路徑。

例如，根據《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》的要求，算法內容安排在5-6年級，教師要對教材進行優化重組。閩教2020年修訂版小學信息技術教材中的人工智能基礎內容只安排在六年級上、下兩冊，教師可以在五年級引入一部分積木編程的基礎內容，讓學生初步認識積木編程的簡單順序結構和初步算法邏輯，到六年級再增加重復執行與條件判斷相互嵌套的復雜內容、體驗人機互動、機器人設計與編程，通過這樣的重組與優化，就能穩步實現人工智能知識體系的螺旋上升，為知識的鞏固奠定基礎。

閩教2020修訂版小學六年級下冊“體驗機器人編程”一課中的“仿真機器人避障”和“仿真機器人控溫”內容是用諾寶RC仿真環境來實現的。有條件的學校，教師可以利用一個實體機器人或者微視頻進行演示，講解傳感器的工作原理、傳感器的應用編程、導入機器人程序、機器人運行過程等，讓學生體驗真實機器人的編程和調試過程。通過形象生動的微課演示，學生能夠學習到傳感器是檢測裝置，以及傳感器如何獲得監測數據、控制系統如何對數據進行分析等內容，獲得比較真實的體驗。然后，教師展示諾寶RC仿真軟件的傳感器應用編程和調試方法，讓所有學生參與機器人編程實踐探究活動，使探究學習目的更加明確、效果更好。虛擬仿真體驗活動完成后，學生再參與實體機器人的編程和調試，不僅能夠內化所學知識，又能夠提高參與機器人實踐活動的積極性。

（三）結合學習生活情境，編制趣味人機互動游戲

在小學信息科技教學活動中，教師要遵循寓教于樂的教育理念，讓學習興趣成為學生開展學習活動的重要驅動力。教師可以在學習活動中融入游戲元素，搭建游戲化的學習平臺，培養學生在信息科技學習活動中的合作探究能力，提高學生發現問題和解決問題的能力，結合具體教學內容，融合人工智能技術搭建游戲化學習平臺，創設具有針對性與實效性的學習情境。

以閩教2020年修訂版六年級下冊“人工智能基礎：體驗人機互動”的教學為例，教師就可以結合學生的學段特點，充分利用“Remove.bg”、幫小忙與問卷星等人工智能平臺，創設人機互動的“吹泡泡”程序為主題的游戲情境，出示挑戰任務：我們馬上迎來畢業季，為了裝扮畢業歡送會的LED屏幕，請利用老師提供的有背景的泡泡圖片作為角色素材，編寫一個可以對著麥克風“吹泡泡”的程序（以一定的距離吹泡泡，如20—30cm）。通過編制程序，麥克風設備能夠偵測響度值，以偵測到的響度值來呈現學生的各階段照片。

上課前，教師先展示程序實現效果，激發學生的學習興趣，然后通過微視頻引導學生學習：使用“Remove.bg”中的一鍵摳圖、自動清除背景等功能清除泡泡背景；通過scratch中的克隆功能對泡泡進行豐富；學會運用“幫小忙”中的“人臉年齡選擇”功能，制作參與挑戰學生的各年齡段的照片；結合scratch制作偵測響度自動選擇照片的程序。這一教學設計深刻踐行了“寓教于樂”的教學理念，通過人工智能平臺的應用，為學生搭建了游戲化的學習平臺。在學生完成一系列的學習活動后，教師可以運用“問卷星”小程序調查學生的學習態度和課堂參與度，提高教學效率，從而幫助學生夯實Scratch克隆、偵測的功能運用，讓學生深刻感受到人工智能應用的意義與價值。

三、拓展人工智能實踐活動模式，鍛煉學生的算法思維

課后延時服務時間為學生提供了廣泛的興趣空間，利用好這一時間段，積極開展以學生自主探究活動為主的人工智能活動，不僅能夠拓寬學生的知識視野，還能夠有效提高學生的計算思維能力和創新思維能力。在課后延時服務時間，拓展人工智能活動是一項非常有益的嘗試。充分利用人工智能平臺資源和現有設備組織實踐探究活動，能夠實現人工智能基礎知識的有效延伸，培養學生的合作探究能力和團隊協作精神。

信息科技教師可以利用常用的各品牌機器人平臺學習資源、虛擬機器人編程競賽平臺的基礎學練資源和各賽事官方網站的歷屆賽事資源等，讓學生進行基礎學習和提升訓練，按照人工智能活動情況，設置校內實體、虛擬機器人階段展示和比賽選拔正式參賽隊員活動。學期初，教師要制定詳細的活動方案，確保及時立項，并及時按照歷年各級部門組織的實體、虛擬機器人比賽通知文件設置相應的課后延時服務人工智能活動項目，明確活動目標和內容，開展自主探究學習活動，以賽促學，培養學生合作學習、勇于挑戰的精神。同時，教師應及時反思每一場活動方案設計，學會總結經驗，為今后活動的開展提供參考。正因為如此，教師要注意確?；顒娱_展的可持續性，不斷改進活動方案，通過人工智能實踐探究活動，充分培養學生的科學精神，鍛煉學生的創新精神和算法思維，在活動中加強思想教育，讓學生樹立國家安全觀，形成社會主義核心價值觀。

四、結語

總而言之，在人工智能高速發展的時代，人工智能平臺、設備、課程內容不斷更新，信息科技教師要持續加強人工智能相關知識的學習，認識到人工智能與學習和生活之間的密切聯系，認真研究基于人工智能的信息科技教學優化路徑，積極探究人工智能課程教學策略，創新人工智能實踐活動模式，組織學生參與人工智能創客、機器人編程等實踐探究活動，從而全面提升學生的數字素養。

注：本文系三明市教育綜合改革2023年度立項課題“‘雙減’政策下課后新型服務‘人工智能活動模式’研究”（項目編號：SMJG2023082）研究成果。

（宋行軍）