新課標理念下小學階段人工智能教育課程的建構與實施

摘要：作者從創新性導向、跨學科導向、延續性導向三個維度出發，對新課標理念下人工智能教育做了具體分析，發現在小學階段構建小初連貫的人工智能教育課程勢在必行。因此，作者從課程目標、課程設置、內容編排、課程實施四個方面闡釋了小學階段人工智能教育課程體系設計，并在具體的教育教學中予以實施，以期能夠為新課標理念下統籌安排義務教育各學段人工智能學習內容提供實踐樣例。

關鍵詞：新課標；人工智能；小學階段；課程

中圖分類號：G434 ?文獻標識碼：A ?論文編號：1674-2117（2023）16-0035-04

2022年，《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）發布，明確要以人工智能等為課程邏輯主線，按照義務教育階段學生的認知發展規律，統籌安排各學段學習內容。至此，義務教育階段人工智能教育有了綱領性指導文件，為中小學人工智能教育課程的拓展建構提供了依據，指明了方向。

新課標背景下人工智能教育的新理解

1.創新性導向

新課標深刻反映了科學技術進步新成果，更新了課程內容，將人工智能教育放到了更加突出的位置。新課標在義務教育第四學段（7～9年級）的課程內容中，單獨設置“人工智能與智慧社會”模塊，明確了學習內容等一系列要求，特別強調要讓學生了解人工智能依賴的數據、算法和算力三大技術基礎，這些技術基礎有助于學生理解和應用人工智能，而算法的理解和鞏固需要從娃娃抓起，因此，在小學階段開展指向人工智能的趣味化編程學習尤為重要，它是人工智能學習的技術啟蒙。

2.跨學科導向

新課標在從小學到初中的四個學段中均設置了跨學科主題活動，每個學段的課程內容都將信息科技、數學、科學、語文、美術等學科知識相融合，聚焦問題解決、核心素養培養，突出強調信息科技課程的跨學科、綜合性和實踐性。而人工智能是融合了計算機、工程、心理學等學科的綜合學科，涵蓋了大量的知識和技能，這就決定了人工智能的學習絕不能局限于人工智能，而應以更廣的視野和更大的視角看待和把握。因此，在小學階段開展指向人工智能的多學科學習和跨學科主題活動尤為重要，它是在為學生全面理解和應用人工智能做鋪墊、打基礎。

3.延續性導向

新課標圍繞學科核心素養目標，將九年制義務教育劃分成了四個學段，基于學生身心發展特點和認知規律，每個學段都設置了不同的課程內容，層層遞進、環環相扣，體現了連續性和延展性。人工智能的學習也應遵循這樣的規律，新課標明確以人工智能等為課程邏輯主線，小學低段注重生活體驗，小學高段注重體驗應用，初中階段注重過程方法。即使小學階段沒有單列人工智能課程內容，但數據、算法、過程與控制等相關課程內容都指向了人工智能，這些內容是學習掌握人工智能的關鍵技術和知識，尤其是每個學段的跨學科主題活動，體現出了很強的延展性，為豐富和拓展小學階段人工智能的學習指明了方向，提供了依據。

小學階段人工智能教育課程體系設計與實施

人工智能的學習是一個長周期、系統性的過程，每一階段的學習都有不同的特性和內容，特別是小學階段，小學生認知能力、思維水平有限，因此學習內容需要趨向兒童化、趣味性、挑戰性，特別是要具有指向性。

1.課程目標

（1）普及信息科技基本知識和基礎技能

以學生為主體，以教師為主導，通過基礎普及類課程的學習，了解信息科技知識與技能，學會使用計算機、人工智能等技術解決學習和生活中的實際問題，體會人工智能技術給學習和生活帶來的便利，為初中階段人工智能學習打下知識和技能基礎。

（2）發展問題解決和計算思維能力

在人工智能的學習與應用中，通過具體的問題解決來體驗問題描述、算法設計、編程調試、策略反思、方案優化等一般過程，發展學生計算思維，提高學生綜合實踐和遷移運用能力，為初中階段人工智能學習奠定思維能力的基礎。

（3）培養綜合能力與創新精神

通過相關主題活動，讓學生沉浸在問題解決情境中，使用人工智能相關技術，綜合運用多學科知識分析和解決問題，從而培養興趣、發展能力、挖掘潛能，進而提升跨學科綜合任務的解決能力和思維品質，為初中階段人工智能學習夯實創新精神之基。

2.課程設置

結合義務教育階段課程總體規劃和學校師資、場地等實際情況，筆者將小學階段人工智能學習的課程主要分成三類：基礎普及、興趣拓展類和綜合實踐類（如表1）。其中，基礎普及類主要依托國家基礎性課程開展，興趣拓展類主要依托校本拓展性課程和學后托管課程開展，綜合實踐類主要依托學校特色活動開展。在頂層設計上進行統整，在具體操作上進行結合，以理工科為主線，以活動為抓手，讓小學階段人工智能課程更具有生命力和延展力。

第一類課程是屬于國家基礎性課程，教學內容要遵循教材，根據相應學科課程方案和標準進行教學，有針對性和選擇性地進行拓展和延伸，幫助學生鞏固和遷移相應基礎知識和基本技能，為人工智能學習創造基礎條件和興趣啟蒙。第二類和第三類課程屬于校本特色課程，教學內容的設置和選擇具有相對的靈活性，屬于基礎性課程內容的拓展和延伸，原有的內容不能充分滿足學生的興趣所需和特長發展，因此，筆者在原有基礎上對內容進行了豐富和加深，為學生人工智能的學習奠定堅實的技術基礎。

3.內容編排

新課標強調，算法是計算思維的核心要素之一，也是人工智能得以普遍應用的三大支柱（數據、算法和算力）之一。同時，新課標在義務教育第三學段（5～6年級）共設置三個模塊內容—“身邊的算法”“過程與控制”“跨學科主題 小型系統模擬”，聚焦于算法培養，指向義務教育第四學段（7～9年級）“人工智能與智慧社會”“跨學科主題 互聯智能設計”課程內容。因此，在小學階段豐富和拓展指向算法的課程內容，開展以編程為主體的人工智能教育是切實可行的，對后續人工智能的學習有著打基礎、做鋪墊的作用。在實施過程中，應以兒童化、趣味性為導向，選擇合適的、針對性的課程內容進行教學，筆者編排的內容如表2所示。

4.課程實施

（1）課時安排

智能機器人入門和趣味編程入門是基礎普及類課程，屬于國家基礎課程，依據對應學科課程標準實施，在具體實施中予以統整。興趣拓展類和綜合實踐類課程屬于校本拓展課程。其中X類學后托管每周3次，每次90分鐘，每學期30次，學員為1至6年級選學的學生；興趣社團每周1次，每次90分鐘，每學期15次，學員為3至6年級選學的學生；實踐周活動為期1周，開展跨學科主題學習活動；科技月活動為期4周，開展項目實踐活動；集中研學營為期2周，備戰沖刺各級各類賽事。

（2）課程資源

一方面，自編校本教材。以新課標為綱，結合校情實際，科學制訂小初連貫的人工智能教育課程，通過分層設計編制教材、整合案例資源、優化課堂生成資源，形成校本化、多樣化、可拓展的課程資源。另一方面，課堂生成資源。小學生充滿奇思妙想，天馬行空一番之后往往能夠創造出很多有意思的作品，有些是模仿的，有些是改進的，還有些是原創的，這些作品是課堂上即時生成的，教師可視情況選用作為案例，用以更新迭代課程資源，最終形成生成性優質教學資源庫，隨著課程的推進，資源庫也在不斷更新迭代。

（3）實施原則

遵循跨學科、趣味性、實踐性、協作性主題學習活動設計理念；不強求整齊劃一、按章照節的學習，倡導非線性、彈性化的學習方式；遵循“任務式主題—探究式主題—項目式主題”的漸進活動模式。

實施成效

1.學生自信心得到增強

在作品的設計中，在程序的編寫中，在任務的調試中，學生們手腦并用不斷探索嘗試，在遇到困難時，通過努力或他人幫助，最終取得成功，個人成就感、獲得感油然而生，團隊精神、科學精神、創新精神得以體現。

2.學生學習力思考力得到增強

對于小學生來說，大部分都很喜歡機器人、趣味編程、人工智能作品等，因而很樂意去鉆研，慢慢就會形成獨立思考、辯證分析的科學思維品質，還會進行天馬行空的想象。學生在實際的問題解決過程中，漸漸地養成了獨立解決問題的好習慣。

3.學生綜合實踐能力得到增強

學生通過日常課程學習、活動體驗，基本知識和基本技能不斷夯實，尤其在一個個的項目學習活動中，他們不斷發現問題、分析問題、解決問題，在一個個問題解決中靈活遷移所學知識技能，應對不同問題和挑戰，綜合應用能力在動手實踐中、動腦思考中不斷提高。

結語

構建小初連貫的人工智能課程體系是人工智能教育在義務教育階段順利實施的重要條件，只有建立科學、完善、體系化的課程，才能確保人工智能教育具有連續性、系統化，避免教學內容分化，缺乏整體性和延展性。此外，在小學階段開展人工智能教育，可以破除小學生對人工智能的畏懼感，激發科技興趣，樹立科技意識，發展科技素養，為科技人才、創新人才的培養奠定基礎。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育信息科技課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022.

[2]于勇，徐鵬，劉未央.我國中小學人工智能教育課程體系現狀及建議[J].中國電化教育，2020（08）：93-98.

[3]盧宇，湯筱玙，宋佳宸，等.智能時代的中小學人工智能教育：總體定位與核心內容領域[J].中國遠程教育，2021（05）：22-31.

[4]劉朋飛，袁久婕，張婤.STEAM理念下小學生機器人項目式學習實踐研究[J].中國教育信息化，2021（14）：26-29.

作者簡介：劉朋飛，一級教師，碩士研究生，浙江省機器人競技活動優秀指導教師，杭州市教壇新秀，杭州市拱墅區運河名師。