啟蒙未來：小學人工智能教育的“科”“技”融合策略

摘要：本文圍繞“人工智能”的邏輯主線和相關大概念，篩選了既符合科學原理又兼顧技術應用的學習內容，并針對不同年段學生的認知特點，提出了基于“不插電活動”“問題導向”及“項目式學習”策略的教學實施方案，力求在教學中兼顧科學原理的普及和技術應用的實踐操作，為一線教師落實新課標課程理念提供可行的參考。

關鍵詞：人工智能；“科”“技”并重；核心素養

中圖分類號：G434" 文獻標識碼：A" 論文編號：1674-2117（2025）08-0044-04

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）將“人工智能”列為課程六大邏輯主線之一，明確指出小學低年級應注重生活中的人工智能體驗，而中高年級則應初步學習其基本概念和原理，并進行應用實踐。人工智能的基本原理是課程的重要組成部分，但由于其涉及的概念復雜，且對小學生而言，這些概念較難直接解釋，簡潔的定義往往讓學生感到晦澀難懂。如果僅停留在應用體驗上，學生對原理的理解也會顯得膚淺，難以形成深入的知識體系。因此，如何在小學階段合理把握人工智能教學的深度和廣度，明確教學內容、教學方法和預期成果，并為初中和高中階段的人工智能教育銜接做好準備，是當前面臨的重要挑戰。

目前，小學人工智能課程通常安排在高年級，實際教學大多是拓展內容或校本課程，依托于機器人、創客課程開展實踐，對硬件設備要求高，教學重視實踐應用，忽視科學原理的普及，仍停留在“技”，缺少“科”的元素。本文旨在根據新課標中“人工智能”課程的邏輯主線和大概念框架，系統梳理教學內容，并提出在小學階段實施“科學與技術并重”教學策略的可行方案，力求打破以往過度依賴硬件設備和操作實踐的教學狀態。

整體設計：遴選科技并重的學習內容

新課標將“人工智能”作為核心主線，設立了“人工智能與智慧社會”模塊，涵蓋了人工智能的基本概念與應用、人工智能的實現方式、智慧社會中的人工智能倫理以及人工智能的安全與發展四個基本主題。其中，“人工智能的基本概念與應用”作為基礎模塊，特別適合小學階段的人工智能啟蒙教育。在小學階段，學生的“人工智能初體驗”主要聚焦于兩個核心問題：“人工智能是什么”及“人工智能能做什么”。通過這些問題的探索，學生首先能夠對人工智能的基本概念和實現原理形成初步理解，認識到人工智能與計算機科學之間的密切關系，并通過身邊的人工智能應用，初步感知其工作原理。

圍繞新課標的內容要求和學業目標，筆者構建了小學階段“人工智能初體驗”的結構化知識體系，如圖1所示。該體系包括“知識建構”和“應用體驗”兩部分?！爸R建構”部分從低年級到高年級逐步介紹人工智能的起源與發展，幫助學生將對人工智能的感性認識轉化為理性理解；“應用體驗”部分則通過讓學生親自操作人工智能應用，幫助他們感知其背后的技術原理與實現機制。根據這一體系，筆者設計并實施了系列教學活動，旨在幫助學生樹立“學AI”“用AI”和“創AI”的意識，為其未來的人工智能學習奠定基礎。

梯度學習：大概念統攝下的分層設置

基于信息科技課程中的“人工智能”這一邏輯主線，筆者梳理了學科相關的大概念，并據此設定了各學段的學習目標，如表1所示。

鑒于小學生從具象到抽象的思維發展特點，課程設計將學習內容分為了解、認識、感悟、體驗、實踐和應用六個層次，并根據這一思維發展規律，構建了三個梯度的內容體系，如表2所示。這一設計既體現了學生認知能力的遞進過程，同時也為整個課程框架的形成奠定了基礎。

在小學階段，一至三年級的教學重點是了解和認識人工智能。此階段的學生思維直觀、具體，認知以形象思維為主，且對人工智能的了解較為有限，計算機操作能力也相對較弱。因此，本階段的人工智能教育應以激發學生的興趣為主，內容側重于介紹人工智能的發展歷史、人機對弈的經典故事及人工智能特征的基本概念，而非對具體算法的講解。教學目標是培養學生的學習興趣和信息素養，為后續更深入的學習打下基礎。

在四至五年級，教學內容轉向感悟與體驗。此時，學生已對人工智能有了初步了解，并開始形成自己的看法。借助數字設備和在線平臺中的人工智能應用，學生能夠直接體驗人工智能的功能與作用。到五年級，學生開始接觸簡單的算法學習，能夠理解計算機如何對數據進行抽象、分解和建模，從而具備初步的計算思維能力。因此，教學應側重于通過體驗加深學生對人工智能技術的理解，并幫助他們感悟技術背后的原理。

在六年級，學生的學習重點轉向實踐與展望。隨著學生進入青春期，抽象思維逐漸占據主導地位，他們能夠在已有知識基礎上進行推理、假設和實驗，進一步開展探索與創新。此時，教師應引導學生通過解決實際問題來應用知識，培養他們的獨立思考、實踐操作和創新能力，課程內容應注重引導學生分析和評估智能硬件、編程方法和人工智能技術，鼓勵學生創作AI作品，以應對實際問題的挑戰。

策略架構：關注不同層次的思維生長

基于上述分析，針對“AI初識、AI思維、AI實踐”三個層次，筆者分別對應采用“不插電活動”“問題導向”和“項目式學習”的教學策略開展有效教學，以實現學生的概念理解、思維發展。

1.不插電AI活動，深化概念理解

不插電AI活動是結合小學低年段認知特點，以一個人工智能概念為核心，把概念的認知學習轉化為趣味性、沉浸式探究活動，促進學生的理解，加強對人工智能本質的認識。

例如，在引入人工智能教學時，“智能”是必須理解的一個基礎概念，判斷機器是否具有人工智能的標準需要通過圖靈測試，因此將“圖靈測試”作為活動知識點，它的內涵是：向與自己不在一個房間的人和機器提出同一問題，并且根據兩者的回答，判斷其是機器還是人?？紤]到與圖靈測試內涵相近的“猜性別”，根據回答判斷性別是男是女，以及“機器—人”“男—女”的對應關系，可以設計“身份游戲”來呈現這個知識點。在游戲中，讓男生以女生的方式回答問題或者讓女生以男生的方式回答問題，然后由其他同學猜測回答者的真正性別。

2.問題引導，探尋原理本質

對于中年段的小學生來說，較為抽象的人工智能原理與應用體驗之間必然存在一個過渡層次，即思維發展的“發展區”。相比直接講授概念原理，教師應通過提出問題引導學生在實際體驗中進行深入探究，以促進其對原理本質的理解和思維能力的提升。

例如，在學習《圖像識別》一課時，以“體驗圖像識別是什么的應用——分析怎樣識別的過程——探尋為什么能識別的本質”為主線，把體驗實踐作為思維活動的載體，引導學生的認知發展螺旋上升。相對于以往的人工智能課，本課在應用體驗后又深入了一步，將整節課的重點放在分析圖像識別的過程上，圍繞教學重難點設計了四個核心問題——“為什么能通過圖像進行識別”“計算機識別圖像的過程是什么”“圖像識別的步驟是什么”“圖像識別準確度取決于什么”，以下頁圖2所示的流程開展教學。這四個核心問題是在直觀感性的操作后的追問思考，指向圖像識別的過程和技術支撐，是對機器識別原理的一種深入了解和研究。

3.項目式學習，促進思維發展

高年段的人工智能課程則基于實際問題情境，通過項目式學習的方式，結合人工智能知識進行問題解決，并設計具有實際應用價值的解決方案。在這一過程中，學生在潛移默化中完成了“感知—理解—應用—創造”的人工智能學習過程。

在人工智能主題活動中，學生通過親身體驗智能產品的規劃設計與創意實現過程，借助“智能分類垃圾桶”項目，感受人工智能技術給生活帶來的改變與便利。在前期學習中，學生已經學會AI平臺xDing軟件的使用，并能編寫簡單的語音識別、圖像識別程序。本項目按照“需求—設想—規劃—物化—迭代”的項目設計流程展開，如下頁圖3所示。關于“垃圾分類”項目主題，學生選取身邊常見的場景，如學校、社區、公園等，進行前期調研，觀察發現問題，緊接著結合人工智能知識提出解決問題的初步設想。這讓學生意識到，人工智能不僅是知識與實踐的結合，更是一種解決問題的思維方式。在項目實施過程中，學生通過觀察、搭建、操作、實踐等環節，進行初步嘗試解決問題，這本身就是一種思維活動。教師在此基礎上通過引導和提醒，鼓勵學生在思考后進行實踐，從而加深其對人工智能知識的理解，并提升其思維水平。

結語

新課標的課程理念和內容體現了“科”“技”并重，為傳統的以“技術”為主的課堂注入了新的活力。信息科技教師要從新課標的課程性質、理念、內容等角度學習思考、重新定位，讓人工智能課程的開展真正有效、有意義，讓學生能夠有更深層次的思考，從而促進其核心素養的全面提升。

參考文獻：

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本文系寧波市教育科學規劃2024年度研究課題“基于人工智能的中小學教學方式研究”（課題編號：2024YGH149）部分研究成果。