小學信息技術課程中人工智能教育的實踐與探索

摘要：小學階段是學生接受教育的重要時期，也是培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維和實踐能力的關鍵階段。信息技術課程作為連接學生與科技世界的橋梁，理應在人工智能教育中發(fā)揮重要作用。然而，當前小學信息技術課程中的人工智能教育仍處于起步階段，缺乏系統(tǒng)的課程體系和有效的教學方法。分析了小學信息技術課程中人工智能教育的現(xiàn)狀，指出了存在的問題，并提出了相應的實踐策略，展望了人工智能教育的未來發(fā)展方向。

關鍵詞：人工智能教育；小學信息技術；課程體系；教學方法；師資力量

一、前言

當今，人工智能技術正以前所未有的速度發(fā)展，深刻地改變著人類社會生活的方方面面。從無人駕駛汽車到智能家居，從醫(yī)療診斷到金融分析，人工智能的應用日益廣泛，為社會發(fā)展注入了新的活力。面對這場科技革命，教育領域也必須積極應對，培養(yǎng)具備人工智能素養(yǎng)的新一代人才，以適應未來社會的挑戰(zhàn)。小學階段是培養(yǎng)學生興趣和基礎的關鍵時期，在小學信息技術課程中融入人工智能教育，正當其時。通過學習人工智能的基本概念、原理和應用，學生可以了解這項前沿科技的奧秘，體驗科技帶來的便利和樂趣。更重要的是，人工智能教育能夠培養(yǎng)學生的算法思維、問題解決能力、邏輯推理能力等創(chuàng)新思維和實踐能力。這些能力是未來社會所需的必備技能，也是學生終身學習和發(fā)展的重要基石。因此，小學信息技術課程應重視人工智能教育，將人工智能教育作為培養(yǎng)學生適應未來社會的重要途徑，讓學生在人工智能技術的啟蒙階段就接受科學的引導，為未來的學習和發(fā)展奠定堅實的基礎。

二、小學信息技術課程中人工智能教育的現(xiàn)狀及問題

（一）現(xiàn)狀

近年來，隨著人工智能技術的飛速發(fā)展及其對社會產(chǎn)生的巨大影響，人工智能教育逐漸受到世界各國的高度重視。我國教育部也積極響應時代需求，將人工智能教育納入小學信息技術課程標準，旨在培養(yǎng)學生的人工智能運用能力，為未來社會發(fā)展儲備人才[1]。

1.政策支持與課程標準

2017年，國務院發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》明確指出，要在中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育。隨后，教育部印發(fā)的《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》也明確將人工智能作為選修模塊，并提出了相應的教學目標和內(nèi)容。在小學階段，雖然目前還沒有專門的人工智能課程，但教育部在2018年印發(fā)的《義務教育小學科學課程標準》中，已經(jīng)將“人工智能初步”列為信息技術領域的學習內(nèi)容之一。這也意味著，人工智能教育已經(jīng)正式納入小學信息技術課程標準，為小學階段開展人工智能教育提供了政策依據(jù)[2]。

2.實踐探索與面臨的挑戰(zhàn)

在政策的支持和鼓勵下，人工智能教育在一些地區(qū)和學校開始探索實踐，并取得了一些初步成果。例如，部分學校將Scratch、Python等編程工具引入課堂，讓學生通過編寫簡單的圖像識別程序或設計互動游戲，體驗人工智能的應用，培養(yǎng)學生的計算思維和邏輯推理能力。一些學校開展機器人教育，讓學生了解機器人的工作原理，并嘗試設計和操控機器人。例如，組裝機器人套件、編寫程序控制機器人完成特定任務，鍛煉學生的動手能力和問題解決能力。此外，一些學校利用虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）技術，為學生提供沉浸式的人工智能學習體驗。例如，體驗虛擬現(xiàn)實的自動駕駛汽車模擬場景，或使用增強現(xiàn)實技術觀察機器人的內(nèi)部結構，讓學習過程更加生動有趣。然而，人工智能教育在實踐中也面臨一些挑戰(zhàn)和問題。例如，師資力量不足、缺乏專業(yè)的人工智能教師，導致教學質量難以保證；教學資源匱乏，優(yōu)質的人工智能教學資源相對缺乏，難以滿足教學需求；學生基礎參差不齊，部分學生缺乏編程基礎，難以理解和掌握人工智能知識。這些問題都需要在未來不斷探索解決，才能更好地推進人工智能教育的健康發(fā)展[3]。

（二）問題

盡管國家政策大力支持，部分學校也積極探索，但小學人工智能教育的實踐仍處于起步階段，面臨著諸多挑戰(zhàn)。最突出的問題集中在教學內(nèi)容、教學方法和師資力量三個方面。首先，教學內(nèi)容缺乏系統(tǒng)性，與學生認知水平不符。目前，小學人工智能教育內(nèi)容大多分散在信息技術課程的各個模塊中，缺乏整體規(guī)劃和系統(tǒng)設計。一些課程內(nèi)容過于專業(yè)化，脫離了小學生的認知水平和生活經(jīng)驗。例如，直接教授復雜的算法原理、機器學習模型等，學生難以理解，學習興趣較低。此外，一些教學內(nèi)容與實際應用脫節(jié)，學生難以將所學知識與生活實際聯(lián)系起來，導致學習缺乏成就感和持續(xù)動力。其次，教學方法單一，難以激發(fā)學生的學習興趣。傳統(tǒng)的講授式教學方法依然占據(jù)主導地位，教師講解人工智能的概念和原理，學生被動接受信息，缺乏實踐和探索的機會。這種枯燥的教學模式難以激發(fā)小學生對人工智能的好奇心和求知欲。此外，一些學校雖然引入了編程工具、機器人等教具，但缺乏有效的教學設計，只是讓學生機械地完成操作任務，沒有將這些工具與人工智能的概念和原理有效結合，難以真正提升學生的思維能力和解決問題的能力。最后，師資力量不足，缺乏專業(yè)培訓是制約小學人工智能教育發(fā)展的重要瓶頸。很多小學信息技術教師對人工智能的了解有限，缺乏相關專業(yè)知識和教學經(jīng)驗，難以勝任人工智能教學任務。一些教師雖然積極學習，但由于缺乏系統(tǒng)培訓和實踐指導，難以將學習所得有效轉化為教學實踐。師資力量的不足導致教學質量難以保障，也阻礙了小學人工智能教育的推廣和普及。綜上所述，小學人工智能教育的實踐還存在諸多問題，需要從課程內(nèi)容、教學方法和師資力量等方面進行改進和完善。只有解決這些問題，才能真正發(fā)揮人工智能教育的價值，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和實踐能力，為未來社會發(fā)展培養(yǎng)人才[4]。

三、小學信息技術課程中人工智能教育的實踐策略

（一）明確人工智能教育目標，構建科學的課程體系

為了有效開展小學人工智能教育，首先要明確目標，制定科學合理的課程體系。小學階段的人工智能教育不應追求高深莫測的技術講解，而應注重培養(yǎng)學生的興趣和基礎，為未來的學習打下良好基礎。

1.小學人工智能教育的目標

（1）啟蒙認知：讓學生學習人工智能的基本概念，了解什么是人工智能、人工智能可以做什么、人工智能如何影響人類的生活等。教師通過生動形象的例子，比如智能手機的語音助手、自動駕駛汽車等，幫助學生理解人工智能的概念，并認識到人工智能在生活中的廣泛應用。

（2）體驗應用：讓學生體驗人工智能的實際應用。例如，使用語音助手、圖像識別軟件、智能家居設備等感受人工智能帶來的便利。通過親身體驗，讓學生切實感受到人工智能技術帶來的便捷性和趣味性，激發(fā)他們學習人工智能的興趣[5]。

（3）激發(fā)興趣：通過生動有趣的教學方式，激發(fā)學生對人工智能的學習興趣和探索欲望，培養(yǎng)好奇心和求知欲。可以利用動畫、游戲、互動式教學等多種方式，將抽象的人工智能知識轉化為學生能夠理解和接受的形式，激發(fā)學生的學習興趣。

（4）培養(yǎng)思維：培養(yǎng)學生的計算思維和算法思維。例如，將復雜任務分解成簡單步驟、尋找規(guī)律、設計解決方案等，為未來學習更復雜的知識打下基礎。通過設計簡單的編程游戲、進行邏輯推理練習，培養(yǎng)學生的邏輯思維能力和解決問題的能力，為未來學習更復雜的人工智能技術打下基礎。

2.構建課程體系

（1）融入課程模塊：構建科學合理的課程體系是小學人工智能教育成功的關鍵。人工智能教育不能孤立存在，需要將其有機融入小學信息技術課程的數(shù)據(jù)、算法、編程、網(wǎng)絡、信息社會責任等各個模塊中。這種融入不是簡單疊加知識點，而是要根據(jù)不同模塊的特點和學習目標，設計相應的教學內(nèi)容和活動，讓學生在學習信息技術的同時，自然而然地接觸和了解人工智能的相關知識和應用。

（2）循序漸進，由淺入深：小學階段的人工智能教育應注重啟蒙和基礎，避免揠苗助長。課程內(nèi)容的設計要遵循循序漸進的原則，從簡單概念入手，逐步深入，避免講授過于抽象和復雜的知識。例如，可以先從人工智能的基本概念入手，通過生動形象的案例和故事，讓學生了解什么是人工智能、人工智能可以做什么、人工智能如何影響人類的生活。在學生對人工智能有了基本認知的基礎上，再逐步介紹人工智能的語音識別、圖像識別、機器翻譯等應用，讓學生體驗人工智能帶來的便利。此外，可以嘗試一些簡單的編程實踐，使用可視化編程工具，讓學生體驗編程的樂趣，并初步了解算法的基本原理。

（3）貼近生活，學以致用：為了避免人工智能教育過于抽象和枯燥，課程設計要注重貼近學生的生活實際，讓學生感受到人工智能就在身邊，并且可以用來解決實際問題。例如，可以通過智能家居、智能玩具、智能手機等案例，讓學生了解人工智能的應用，并引導學生思考人工智能如何改變?nèi)祟惖纳睢＿€可以設計一個智能垃圾分類系統(tǒng)、一個智能家居控制系統(tǒng)等一些與生活相關的項目，讓學生在解決問題的過程中，運用人工智能的知識和技能，并體會到學習的價值和樂趣。

（4）多元融合，拓展視野：人工智能不是一個孤立的學科，它與其他學科有著密切的聯(lián)系。在課程設計中，要注重將人工智能與其他學科內(nèi)容相結合，例如數(shù)學、科學、藝術等，進行跨學科學習，拓展學生的視野。例如，可以將人工智能與數(shù)學結合，學習算法和數(shù)據(jù)分析；與科學結合，探索人工智能在環(huán)境保護、醫(yī)療健康等領域的應用；與藝術結合，創(chuàng)作人工智能藝術作品。通過多元融合，可以幫助學生更好地理解人工智能，并將人工智能應用到不同的領域，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和解決問題的能力。通過明確目標和構建科學的課程體系，可以使小學人工智能教育更加系統(tǒng)化、規(guī)范化，更加符合小學生的認知水平和學習特點，從而更好地促進學生的學習和發(fā)展。

（二）創(chuàng)新教學方法，激發(fā)學生的學習興趣

為了激發(fā)小學生對人工智能的學習興趣，需要摒棄傳統(tǒng)的講授式教學模式，積極探索和創(chuàng)新教學方法，將知識傳授與趣味體驗相結合，讓學習過程充滿樂趣和挑戰(zhàn)。項目式學習和探究式學習是兩種非常適合人工智能教育的教學方法。通過項目式學習，學生可以圍繞一個具體的人工智能應用場景，進行自主探究、合作學習，并在解決問題的過程中掌握人工智能的知識和技能。例如，學生可以設計一個智能垃圾分類系統(tǒng)、學習圖像識別技術，或者設計一個智能家居控制系統(tǒng)，學習語音識別和控制技術。探究式學習則鼓勵學生提出問題、進行實驗、分析數(shù)據(jù)，并最終得出結論。例如，學生可以探究不同算法對機器學習模型的影響，或者探究人工智能倫理問題。此外，將游戲、動畫等形式融入教學，可以有效提升學生的學習興趣和參與度。例如，可以利用可視化編程工具，讓學生通過拖拽積木的方式進行編程，設計簡單的游戲或動畫，并在游戲中學習人工智能的算法和原理。還可以利用虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）技術，為學生創(chuàng)造沉浸式的學習環(huán)境，例如，讓學生體驗無人駕駛汽車的操作，或者與虛擬機器人進行互動。總之，通過采用多樣化的教學方法，將知識傳授與趣味體驗相結合，可以有效激發(fā)小學生對人工智能的學習興趣，并促進小學生主動學習和深度思考，從而提升學習效果[6]。

（三）培養(yǎng)教師專業(yè)能力，提升教學質量

師資隊伍是人工智能教育成功的關鍵因素。為了提升小學人工智能教育的教學質量，必須加強教師專業(yè)能力的培養(yǎng)，讓他們具備教授人工智能課程所需的知識、技能和教學方法。首先，要加強教師對人工智能技術的培訓，包括人工智能的基本概念、發(fā)展歷史、算法原理、應用領域等方面的知識，以及使用人工智能相關工具和平臺的技能。培訓可以通過線上課程、線下研討會、專家講座等多種方式進行，并提供實踐操作的機會，讓教師能夠真正掌握人工智能技術的應用。其次，要鼓勵教師參與人工智能教育實踐，積累經(jīng)驗。學校可以組織教師開展人工智能教育的教學研究。例如，開發(fā)適合小學生的課程資源、設計有效的教學活動、探索新的教學模式等。還可以鼓勵教師參加與人工智能教育相關的競賽和交流活動，與同行分享經(jīng)驗、互相學習。此外，還可以建立人工智能教育的教師社群，為教師提供交流平臺，分享教學經(jīng)驗、解決教學問題、獲取最新資訊。學校也可以邀請人工智能領域的專家學者來校指導，為教師提供專業(yè)支持。通過多措并舉，提升教師的專業(yè)能力，可以為小學人工智能教育提供堅實的人才保障，從而推動人工智能教育的順利開展，并取得良好的教學效果[7]。

四、小學信息技術課程中人工智能教育的未來展望

（一）人工智能教育將成為小學信息技術課程的重要組成部分

隨著人工智能技術的快速發(fā)展和應用普及，人工智能教育的重要性日益凸顯。未來，人工智能教育將不再是小學信息技術課程中的選修內(nèi)容或拓展內(nèi)容，而是成為必修的重要組成部分，與數(shù)據(jù)、算法、編程等內(nèi)容共同構成小學信息技術課程的核心框架，貫穿于小學信息技術學習的始終。學生將從理解人工智能的基本概念和原理開始，逐步學習人工智能技術的應用，并探索其在各個領域的應用前景。例如，學生可以學習使用機器學習算法進行圖像識別，利用自然語言處理技術進行文本分析，了解人工智能在智能家居、自動駕駛等領域的應用，培養(yǎng)對人工智能技術的理解和應用能力。

（二）人工智能教育將更加貼合學生實際，注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和實踐能力

未來的小學人工智能教育將更加注重與學生生活實際的聯(lián)系，避免過于抽象和理論化的知識傳授。課程內(nèi)容將更加注重趣味性、互動性和實踐性，例如，通過游戲化學習、項目式學習、探究式學習等方式，讓學生在實踐中體驗人工智能的應用，并在解決實際問題的過程中提升創(chuàng)新思維和實踐能力。學生可以利用人工智能技術制作互動游戲，設計智能家居系統(tǒng)，體驗人工智能在日常生活中的應用，培養(yǎng)解決實際問題的能力。同時，教師可以引導學生參與人工智能相關的社會實踐活動。例如，參與人工智能公益項目，設計人工智能解決方案，在實踐中鍛煉解決問題的能力，并培養(yǎng)社會責任感。

（三）人工智能教育將與其他學科融合發(fā)展，形成綜合育人體系

人工智能技術不僅應用于信息技術領域，也正在與數(shù)學、科學、藝術等學科深度融合。未來的小學人工智能教育將打破學科壁壘，與其他學科融合發(fā)展，形成綜合育人體系。例如，可以將人工智能與數(shù)學結合，學習算法和數(shù)據(jù)分析；與科學結合，探索人工智能在環(huán)境保護、醫(yī)療健康等領域的應用；與藝術結合，創(chuàng)作人工智能藝術作品。通過學科融合，學生能夠更全面地理解人工智能技術，并將其應用于不同的領域，培養(yǎng)跨學科的綜合能力。學生可以利用人工智能技術分析科學數(shù)據(jù)，預測自然災害，保護生態(tài)環(huán)境；利用人工智能技術創(chuàng)作藝術作品，探索人工智能在藝術領域的應用，培養(yǎng)跨學科的創(chuàng)新能力。

五、結語

人工智能教育是時代發(fā)展的必然趨勢，小學信息技術課程融入人工智能教育是培養(yǎng)未來人才的關鍵舉措。面對挑戰(zhàn)，教育者需要制定明確的教育目標、構建科學的課程體系、創(chuàng)新教學方法、培養(yǎng)高素質師資隊伍。相信在多方共同努力下，小學人工智能教育必將迎來更美好的未來，為國家培養(yǎng)掌握未來科技的創(chuàng)新人才，助力科技強國建設。

參考文獻

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[7]陳韻潔.小學信息科技教學中人工智能的合理運用[J].亞太教育，2023（04）：34-37.

作者單位：如皋師范學校第三附屬小學

責任編輯：張津平、尚丹