聚焦学生素养 构建智育基础——小学人工智能教学实践初探.docx

聚焦学生素养构建智育基础d茸人工智瞬学实践初探引言小学是开发学生智力的关键时期，在这一阶段进行人工智能教学，有利于提高学生的信息技术应用能力，增进学 生对人工智能的了解，促进教育向现代化与信息化方向发展。学校应高度注重人工智能教学，并在培养学生素养的基础 上开展教学。一、人工智能与核心素养分析（一）人工智能人工智能即AI,是计算机科学的分支之一，指的是研究与开发用于模拟和延伸甚至拓展人类智能的理论、方法与 技术的科学1。人工智能尝试了解人类智能的本质，并研发出类似于人类智能的智能机器，因此人工智能的研究领域较 为广泛，包括图像识别、语音识别、专家系统、机器人及自然语言处理等。（二）核心素养核心素养全称为中国学生发展核心素养，指的是学生应具备的能够适应终身发展与社会发展需要的必备品格和关 键能力。核心素养的内涵较为丰富，主要包括文化基础、自主发展与社会参与，培养学生的核心素养是落实立德树人根 本任务的关键举措，有利于提升我国教育的整体水平，且符合世界教育的发展趋势。因此，教师需要在坚持科学性、时 代性与民族性等原则的基础上培养学生的核心素养。二、小学开展人工智能教学的意义人工智能可以展现出未来科技的发展方向，将人工智能渗透到教育工作中，能够为人工智能的发展奠定基础。近 年来，我国对人工智能的研究在诸多领域中都取得了成就，扩大了人工智能的应用范围，将人工智能应用在了物流、交 通及家居等各个领域中。而将人工智能融入教育工作中，可以加深学生对人工智能的了解，增强学生人工智能的意识。 在小学教育阶段中设置人工智能课程可以激发学生对人工智能的学习兴趣，为学生后续研究人工智能奠定基础2。在培 养核心素养的过程中，学生不仅需要掌握语数英等主要学科的知识与音体美等艺术知识，还需要掌握一定的科学技术， 提高信息技术应用能力。人工智能有利于解决学生在生活与学习中出现的问题，转变学生的思维。总而言之，在小学开 展人工智能教学有利于提高学生的信息技术意识和逻辑思维能力。三、小学人工智能教学现状人工智能不仅代表了未来科技的发展方向，也是推动国家发展的主要动力之一，因此在小学开展人工智能教育至 关重要。但是，我国对人工智能的研究仍处于起步阶段，所以小学人工智能教学现状不容乐观。（一）缺乏重视缺乏重视是小学人工智能教育工作中最大的阻碍。首先，在应试教育思想的影响下，大多数校领导、教师及家长 都更注重学生在语数英等学科方面的表现，过度关注学生的各科成绩，忽视了人工智能的重要性。其次，人工智能属于 新兴学科，目前只有一小部分高校开设了人工智能课程，小学并没有开设人工智能课程，只是在信息技术课程中加入了 少量人工智能的内容，如闽教版小学信息技术三年级（上册）中的“人工智能在身边二无法使人工智能有效渗透到小学 教育中。（二）缺乏专业人才人工智能教学需要专业人才的支持，但目前人工智能专业人才十分匮乏，影响了小学人工智能教学的开展。首先, 我国对人工智能的研究与开发落后于西方发达国家，专业人才相对较少，甚至需要从国外引进人才，无法为学校人工智 能教育提供有效支持。其次，学校不够重视人工智能，没有积极引进人工智能方面的专业人才，也不具备对现有的信息 技术教师进行人工智能方面培训的条件。（三）缺乏完善的教学设施人工智能教学对教学设施的完善性有较高的要求，而人工智能的相关设备价格昂贵，大多学校的资金投入力度相 对较小，没有为学生提供完善的教材与教学设施，无法开展全面的人工智能教育。!1!小学人工智能教学策略（一）加强重视若想开展人工智能教学，学校就需要提高对人工智能的重视程度。首先，学校应加大对人工智能的研究力度，明 确人工智能对社会发展的意义及开展人工智能教学的重要性。同时，学校应加大宣传力度，增进教师与家长对人工智能 的了解，为人工智能教学的开展奠定基础。其次，教师应综合分析人工智能的内涵、特点、发展历程、应用领域及发展 方向，在全面了解人工智能的基础上开展人工智能教学。教师还应转变教育教学理念，摒弃传统的应试教育思想，树立 素质教育意识，全面培养学生的核心素养。此外，家长应注重学生的全面发展，为学生学习人工智能提供支持。（二）加强教师培训小学阶段是学生身心发展的重要时期，在这一阶段中进行人工智能教学是提高学生智力、培养学生思维能力的关 键手段。而提高师资力量是开展人工智能教学的前提与基础，因此，应从两方面入手增强师资力量。第一，学校在开展 人工智能教学之前，需加强教师队伍建设。学校可以积极引进人工智能方面的专业人才，优化教师队伍，提高教学水平。 同时，学校也可以设置独立的人工智能研究室，加强教师专业培训，增强教师对人工智能的了解与掌握，提高教师的教 学技能，将人工智能知识渗透到教学中。第二，教师也应不断学习，提高自身的专业能力与综合水平。教师可以学习各 方面的课程，如计算机语言的处理、编程，丰富人工智能教学的内容，完善学生的知识体系，也应提高自身的信息技术 应用水平，多参与培训活动，以人工智能教学的智能化为目标，弥补教学中的不足。（三）加大资金投入力度，完善教学设施良好的教学条件可以优化人工智能教学效果，学校应加大资金投入力度，完善人工智能教学设施，为学生创设良 好的教学条件。首先，教育部门、财政部门等相关部门应认识到在小学开展人工智能教育的必要性与重要性，加大政策 支持与资金扶持力度，为学校开展人工智能教育提供政策、资金、技术及人才等方面的帮助，从而提高教育质量。其次, 学校也应高度重视人工智能教学，加大资金投入力度，完善软硬件设施，包括完善计算机、多媒体等硬件设备和构建人 工智能教学平台，优化教学条件，营造浓厚的教学氛围。（四）根据人工智能特点优化课程设置若想充分发挥人工智能教学的作用，提高学生的人工智能应用水平，教师需要加强理论研究与实践，让学生在掌 握人工智能概念与特点的基础上学习应用人工智能。相较于中学生，小学生的自制能力相对较差，教师应加强引导，让 学生主动了解人工智能。当前，我国对人工智能的研究主要包括机器人、人脸识别、智能控制、指纹识别、自然语言处 理等方面，理解难度相对较大。学校应根据人工智能的内涵、特点与研究领域优化课程设置，如设置指纹识别、图像识 别的理论与实践课程等，让学生明确人工智能的内容及其优势与特点，加深学生对自然语言处理、语言识别、图像识别 等方面的理解，激发学生的学习兴趣。（五）丰富教学资源在进行人工智能教学时，教师需要引导学生理解人工智能的概念，同时也需要科学选择并丰富教学资源，提高教 学的针对性与实效性，拓宽学生的视野，满足学生的个性化需求。首先，教师需要选择一些符合学生学习规律与认知特 点且浅显易懂的人工智能知识，如在日常生活中常见的指纹识别、人脸识别及语音识别等知识，促进学生的个性化发展。 其次，在教学过程中，教师也可以加强编程教学，让学生尝试编写简单的程序，加深对自然语言与语音识别的了解，提 高应用水平3。（六）优化教学模式人工智能教学不同于语文、数学、英语等学科教学，教师应优化教学模式，提高教学效率。首先，教师可以利用 游戏教学模式。人工智能教学的难度较大，但是相对来说比较有趣，所以教师可以针对人工智能趣味性强及研究性强等 特点设计一些小游戏，进行游戏教学，调动学生的积极性与主动性。其次，教师可以利用情境教学模式。生活中的人工 智能应用案例有很多，如手机的人脸识别、指纹识别、语音识别等，教师可以结合生活创设情境，将学生引入教学情境 中，让学生了解人工智能在生活中的应用。五、实际案例分析（一）案例设计扫地机器人是生活中常用的一款人工智能产品，它会自动躲避遇到的障碍物，防止碰撞。对于扫地机器人是如何 躲避障碍物这个问题，小学生很感兴趣。教师可结合家庭常见的扫地机器人和Micro:bit机器人编程软件，开展与综合 应用科学、技术、工程、艺术、数学学科整合的探究活动，实现人工智能与科学实验探究的结合。（二）项目明确教师首先播放扫地机器人走迷宫的视频片段，引导学生对扫地机器人的工作原理提出自己的想法，同时，引导学 生思考教师设置的问题，激发学生探究热情和学习兴趣。其次，教师再介绍Micro:bit机器人编程软件，引导学生共同 探究应用人工智能的扫地机器人的工作原理，明确本节课的研究项目。（三）项目实施项目实施环节主要包括认识红外避障传感器、理解扫地机器人避障过程、安装赛道和编写程序、测试机器人及创 新交流。第一，认识红外避障传感器。教师首先利用Micro:bit人工智能学习包安装了一个红外避障小车，再通过图示 向学生展示红外避障传感器的构造和工作过程，然后通过事先编写好的Micro:bit程序，让避障小车成功避障。通过直 观的实物展示、避障小车的演示等，学生对红外避障传感器有了清晰的认识，也更能激发探究热情和学习欲望，为下一 步的学习做好准备。第二，理解扫地机器人避障过程。这一步重点要让学生理解编程思维，让学生理解编程之前需要分 析过程示意图，再通过过程示意图完成编程。同时，编程思维也体现在生活的方方面面，表现在解决问题的能力、合理 分析问题、提出正确的解决方案等，因而此部分是将人工智能的编程思维拓展到实际生活中来，培养学生综合解决问题 的能力。第三，安装赛道和编写程序。在认识了传感器和理解了避障过程后，学生已经有了解决思路，再通过Micro:bit 软件的介绍，能合理地编程，达到避障的目的。第四，在赛道上测试机器人。这一步可以让学生体验成功的喜悦，体验 人工智能应用的神奇。第五步，创新交流。这一步可以让学生交流反馈，并改进程序，达到更智能的效果。这也是人工 智能不断前进的过程，同时也可以培养学生发现问题、解决问题的能力。结语我国的人工智能仍处于起步阶段，而人工智能教育也存在一些问题，这就要求学校提高对人工智能的重视程度， 加强教师培训，完善人工智能教学设施，根据人工智能的特点，优化课程设置，并不断丰富教学资源，激发学生学习人 工智能的兴趣。