隨著科技的迅猛發(fā)展，人工智能技術(shù)逐漸成熟，在社會(huì)生產(chǎn)、生活、教育等諸多領(lǐng)域都得以廣泛應(yīng)用，取得了突出成效。人工智能是研究如何模擬、延伸和擴(kuò)展人類智慧的一種新技術(shù)，小學(xué)信息科技教師要充分發(fā)揮信息科技學(xué)科的優(yōu)勢(shì)，深入研究人工智能基礎(chǔ)課程教學(xué)策略，根據(jù)需要將人工智能相關(guān)應(yīng)用引入教學(xué)實(shí)踐，不僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、深化學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，還可以培養(yǎng)學(xué)生初步運(yùn)用算法思維的習(xí)慣，構(gòu)建出創(chuàng)新、優(yōu)質(zhì)、高效的小學(xué)信息科技課堂。當(dāng)前，小學(xué)信息科技學(xué)科的人工智能基礎(chǔ)課程教學(xué)活動(dòng)策略與模式還有非常廣闊的發(fā)展空間，本文圍繞人工智能課程教學(xué)策略這一主題進(jìn)行思考，詳細(xì)探究人工智能教學(xué)活動(dòng)的特征和意義、提高人工智能教學(xué)有效性的方法以及人工智能活動(dòng)模式的拓展路徑，以期提升教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生自主探究和創(chuàng)新實(shí)踐的能力。

一、人工智能課程教學(xué)的特征和意義

小學(xué)人工智能教學(xué)具有以下特征：第一，實(shí)踐性。人工智能課程強(qiáng)調(diào)實(shí)踐操作和解決問(wèn)題，學(xué)生往往需要?jiǎng)邮衷O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、編程、測(cè)試、調(diào)整結(jié)構(gòu)或優(yōu)化程序代碼，這種實(shí)踐性教學(xué)有助于學(xué)生獲得更好的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和技能提升。第二，跨學(xué)科性。人工智能是一門(mén)跨學(xué)科的課程，涉及數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、工程學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)。這種跨學(xué)科性可以幫助學(xué)生建立廣泛的知識(shí)基礎(chǔ)，并與各學(xué)科相輔相成、相互促進(jìn)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和跨學(xué)科思維具有重要意義。第三，動(dòng)態(tài)性。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，人工智能課程需要不斷調(diào)整，以適應(yīng)新的技術(shù)和行業(yè)趨勢(shì)。人工智能教學(xué)設(shè)備和資源也要及時(shí)更新，需要考慮實(shí)用性，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。這種動(dòng)態(tài)性容易激發(fā)學(xué)生對(duì)新技術(shù)的好奇心，在教學(xué)過(guò)程中，教師要對(duì)學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)的引導(dǎo)和啟發(fā)。

人工智能教學(xué)的意義在于：第一，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。人工智能課程能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決問(wèn)題的能力。通過(guò)學(xué)習(xí)人工智能基礎(chǔ)知識(shí)，學(xué)生能夠掌握如何使用技術(shù)工具來(lái)解決問(wèn)題，提升他們的創(chuàng)新能力和想象力。第二，訓(xùn)練計(jì)算思維。人工智能課程通過(guò)實(shí)踐項(xiàng)目和編程練習(xí)，有助于提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，鍛煉邏輯思維和算法設(shè)計(jì)能力，從而有效提升學(xué)生的計(jì)算思維能力。第三，提高合作探究能力。人工智能課程需要學(xué)生學(xué)會(huì)與他人合作，共同解決問(wèn)題。在合作探究活動(dòng)中，學(xué)生可以學(xué)習(xí)如何與他人溝通、協(xié)作，從而提高他們的合作探究能力。第四，激發(fā)學(xué)生對(duì)科技的興趣。人工智能課程可以激發(fā)學(xué)生對(duì)科技的興趣，使他們了解科技對(duì)社會(huì)和未來(lái)的影響。這種興趣可以鼓勵(lì)學(xué)生繼續(xù)深入學(xué)習(xí)，從小樹(shù)立人生理想。

二、人工智能基礎(chǔ)課程教學(xué)的有效策略

（一）基于數(shù)字素養(yǎng)，設(shè)計(jì)人工智能微項(xiàng)目

新課程標(biāo)準(zhǔn)將“人工智能”作為信息科技課程的主線之一，由此可見(jiàn)，創(chuàng)新人工智能課程教學(xué)策略、優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)非常重要。通過(guò)許多來(lái)自信息科技教師的反饋和對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)情況分析后發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在內(nèi)容建構(gòu)、問(wèn)題解決等維度的表現(xiàn)薄弱，缺乏創(chuàng)新意識(shí)。為了解決這一問(wèn)題，教師可以開(kāi)展以人工智能為主題的項(xiàng)目教學(xué)，設(shè)計(jì)人工智能微項(xiàng)目，促進(jìn)學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)和技能的提升。人工智能課程的教學(xué)設(shè)計(jì)要根據(jù)《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》的要求，圍繞核心素養(yǎng)展開(kāi)。微項(xiàng)目的構(gòu)建需要基于學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)，注重所學(xué)知識(shí)之間的聯(lián)系性與綜合性應(yīng)用，為學(xué)生提供實(shí)踐平臺(tái)，讓學(xué)生通過(guò)完成與人工智能算法內(nèi)容相關(guān)的作品，提高應(yīng)用人工智能分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，學(xué)會(huì)基礎(chǔ)編程、搭建簡(jiǎn)單的機(jī)器人等。教師還要在微項(xiàng)目設(shè)計(jì)中關(guān)注學(xué)生的具體學(xué)情，以學(xué)生生活與學(xué)習(xí)中的實(shí)際問(wèn)題為項(xiàng)目，以此實(shí)現(xiàn)人工智能教學(xué)內(nèi)容與教材內(nèi)容的融合，關(guān)注學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)的提升。

例如，閩教2020修訂版小學(xué)信息科技六年級(jí)下冊(cè)的“控制鍵盤(pán)比車速”一課，“用Scratch設(shè)計(jì)鍵盤(pán)控制小車程序”這一內(nèi)容比較簡(jiǎn)單，教師可以設(shè)計(jì)“自動(dòng)駕駛小車”與“按鍵操控小車”競(jìng)賽的微項(xiàng)目活動(dòng)，這樣學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣就很容易被調(diào)動(dòng)起來(lái)。學(xué)生之前已經(jīng)學(xué)習(xí)了“偵測(cè)語(yǔ)句”中的顏色偵測(cè)功能，熟悉了“控制語(yǔ)句”中的“條件判斷”和“重復(fù)執(zhí)行”。在教學(xué)活動(dòng)中，教師可以設(shè)計(jì)“走近自動(dòng)駕駛”“分析自動(dòng)駕駛原理”“制作自動(dòng)駕駛巡線避障小車程序”“制作按鍵操控小車程序”以及“評(píng)價(jià)成果與延伸拓展”等教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生在完成學(xué)習(xí)活動(dòng)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的理解、應(yīng)用與創(chuàng)新。

在“走近自動(dòng)駕駛”活動(dòng)中，教師可以引入“2017年李彥宏坐在無(wú)人駕駛汽車上趕往百度AI開(kāi)發(fā)者大會(huì)”的視頻，讓學(xué)生初步了解自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，感受自動(dòng)駕駛技術(shù)對(duì)未來(lái)生活的價(jià)值與影響。同時(shí)，教師播放自動(dòng)駕駛的科普視頻，讓學(xué)生明確傳感器是自動(dòng)駕駛的核心所在，在這里充當(dāng)眼睛的功能。

在“分析自動(dòng)駕駛”的活動(dòng)中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生思考“如何模擬傳感器”這一問(wèn)題，讓學(xué)生對(duì)自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵進(jìn)行探究。教師出示作品背景圖和小車，提示學(xué)生“自動(dòng)駕駛小車”的行進(jìn)路線為“黑線”，并與學(xué)生進(jìn)行交流：利用“顏色偵測(cè)”，以及“如果…那么…否則…”和“重復(fù)執(zhí)行”的程序塊如何實(shí)現(xiàn)小車巡線自動(dòng)駕駛？在與學(xué)生交流的同時(shí)，教師繪制自動(dòng)駕駛汽車程序制作過(guò)程的流程圖，讓學(xué)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(xiě)出自動(dòng)巡線小車程序以及自學(xué)按鍵控制小車程序，最終完成微項(xiàng)目制作。

在“評(píng)價(jià)成果與延伸拓展”活動(dòng)中，教師拋出問(wèn)題：“無(wú)人駕駛真的安全嗎？你覺(jué)得可行性如何？”積極組織小組之間進(jìn)行互動(dòng)交流，相互促進(jìn)、共同提高，以此培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和辯證精神。

這一“自動(dòng)駕駛小車”主題的微項(xiàng)目活動(dòng)基于學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)，且與生活實(shí)踐中的熱門(mén)話題“無(wú)人駕駛技術(shù)”息息相關(guān)，由最簡(jiǎn)單的程序開(kāi)始，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力，讓學(xué)生在實(shí)踐項(xiàng)目中將所學(xué)知識(shí)進(jìn)行夯實(shí)、應(yīng)用與遷移，最終成為培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)的有效路徑。

（二）基于綜合視域，重組優(yōu)化人工智能課程

隨著人工智能技術(shù)的日漸成熟，生活場(chǎng)景中不斷出現(xiàn)各種人工智能技術(shù)的應(yīng)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(xué)活動(dòng)的重要組成部分。信息科技課程體系主要包括數(shù)據(jù)、算法、網(wǎng)絡(luò)、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(fā)，既要考慮各個(gè)學(xué)習(xí)板塊之間的關(guān)聯(lián)性，又要在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的靈活遷移與應(yīng)用。重組“人工智能+編程”課程是優(yōu)化人工智能教學(xué)、鍛煉學(xué)生計(jì)算思維的重要路徑。

例如，根據(jù)《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》的要求，算法內(nèi)容安排在5-6年級(jí)，教師要對(duì)教材進(jìn)行優(yōu)化重組。閩教2020年修訂版小學(xué)信息技術(shù)教材中的人工智能基礎(chǔ)內(nèi)容只安排在六年級(jí)上、下兩冊(cè)，教師可以在五年級(jí)引入一部分積木編程的基礎(chǔ)內(nèi)容，讓學(xué)生初步認(rèn)識(shí)積木編程的簡(jiǎn)單順序結(jié)構(gòu)和初步算法邏輯，到六年級(jí)再增加重復(fù)執(zhí)行與條件判斷相互嵌套的復(fù)雜內(nèi)容、體驗(yàn)人機(jī)互動(dòng)、機(jī)器人設(shè)計(jì)與編程，通過(guò)這樣的重組與優(yōu)化，就能穩(wěn)步實(shí)現(xiàn)人工智能知識(shí)體系的螺旋上升，為知識(shí)的鞏固奠定基礎(chǔ)。

閩教2020修訂版小學(xué)六年級(jí)下冊(cè)“體驗(yàn)機(jī)器人編程”一課中的“仿真機(jī)器人避障”和“仿真機(jī)器人控溫”內(nèi)容是用諾寶RC仿真環(huán)境來(lái)實(shí)現(xiàn)的。有條件的學(xué)校，教師可以利用一個(gè)實(shí)體機(jī)器人或者微視頻進(jìn)行演示，講解傳感器的工作原理、傳感器的應(yīng)用編程、導(dǎo)入機(jī)器人程序、機(jī)器人運(yùn)行過(guò)程等，讓學(xué)生體驗(yàn)真實(shí)機(jī)器人的編程和調(diào)試過(guò)程。通過(guò)形象生動(dòng)的微課演示，學(xué)生能夠?qū)W習(xí)到傳感器是檢測(cè)裝置，以及傳感器如何獲得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、控制系統(tǒng)如何對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析等內(nèi)容，獲得比較真實(shí)的體驗(yàn)。然后，教師展示諾寶RC仿真軟件的傳感器應(yīng)用編程和調(diào)試方法，讓所有學(xué)生參與機(jī)器人編程實(shí)踐探究活動(dòng)，使探究學(xué)習(xí)目的更加明確、效果更好。虛擬仿真體驗(yàn)活動(dòng)完成后，學(xué)生再參與實(shí)體機(jī)器人的編程和調(diào)試，不僅能夠內(nèi)化所學(xué)知識(shí)，又能夠提高參與機(jī)器人實(shí)踐活動(dòng)的積極性。

（三）結(jié)合學(xué)習(xí)生活情境，編制趣味人機(jī)互動(dòng)游戲

在小學(xué)信息科技教學(xué)活動(dòng)中，教師要遵循寓教于樂(lè)的教育理念，讓學(xué)習(xí)興趣成為學(xué)生開(kāi)展學(xué)習(xí)活動(dòng)的重要驅(qū)動(dòng)力。教師可以在學(xué)習(xí)活動(dòng)中融入游戲元素，搭建游戲化的學(xué)習(xí)平臺(tái)，培養(yǎng)學(xué)生在信息科技學(xué)習(xí)活動(dòng)中的合作探究能力，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容，融合人工智能技術(shù)搭建游戲化學(xué)習(xí)平臺(tái)，創(chuàng)設(shè)具有針對(duì)性與實(shí)效性的學(xué)習(xí)情境。

以閩教2020年修訂版六年級(jí)下冊(cè)“人工智能基礎(chǔ)：體驗(yàn)人機(jī)互動(dòng)”的教學(xué)為例，教師就可以結(jié)合學(xué)生的學(xué)段特點(diǎn)，充分利用“Remove.bg”、幫小忙與問(wèn)卷星等人工智能平臺(tái)，創(chuàng)設(shè)人機(jī)互動(dòng)的“吹泡泡”程序?yàn)橹黝}的游戲情境，出示挑戰(zhàn)任務(wù)：我們馬上迎來(lái)畢業(yè)季，為了裝扮畢業(yè)歡送會(huì)的LED屏幕，請(qǐng)利用老師提供的有背景的泡泡圖片作為角色素材，編寫(xiě)一個(gè)可以對(duì)著麥克風(fēng)“吹泡泡”的程序（以一定的距離吹泡泡，如20—30cm）。通過(guò)編制程序，麥克風(fēng)設(shè)備能夠偵測(cè)響度值，以偵測(cè)到的響度值來(lái)呈現(xiàn)學(xué)生的各階段照片。

上課前，教師先展示程序?qū)崿F(xiàn)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，然后通過(guò)微視頻引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)：使用“Remove.bg”中的一鍵摳圖、自動(dòng)清除背景等功能清除泡泡背景；通過(guò)scratch中的克隆功能對(duì)泡泡進(jìn)行豐富；學(xué)會(huì)運(yùn)用“幫小忙”中的“人臉年齡選擇”功能，制作參與挑戰(zhàn)學(xué)生的各年齡段的照片；結(jié)合scratch制作偵測(cè)響度自動(dòng)選擇照片的程序。這一教學(xué)設(shè)計(jì)深刻踐行了“寓教于樂(lè)”的教學(xué)理念，通過(guò)人工智能平臺(tái)的應(yīng)用，為學(xué)生搭建了游戲化的學(xué)習(xí)平臺(tái)。在學(xué)生完成一系列的學(xué)習(xí)活動(dòng)后，教師可以運(yùn)用“問(wèn)卷星”小程序調(diào)查學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和課堂參與度，提高教學(xué)效率，從而幫助學(xué)生夯實(shí)Scratch克隆、偵測(cè)的功能運(yùn)用，讓學(xué)生深刻感受到人工智能應(yīng)用的意義與價(jià)值。

三、拓展人工智能實(shí)踐活動(dòng)模式，鍛煉學(xué)生的算法思維

課后延時(shí)服務(wù)時(shí)間為學(xué)生提供了廣泛的興趣空間，利用好這一時(shí)間段，積極開(kāi)展以學(xué)生自主探究活動(dòng)為主的人工智能活動(dòng)，不僅能夠拓寬學(xué)生的知識(shí)視野，還能夠有效提高學(xué)生的計(jì)算思維能力和創(chuàng)新思維能力。在課后延時(shí)服務(wù)時(shí)間，拓展人工智能活動(dòng)是一項(xiàng)非常有益的嘗試。充分利用人工智能平臺(tái)資源和現(xiàn)有設(shè)備組織實(shí)踐探究活動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)人工智能基礎(chǔ)知識(shí)的有效延伸，培養(yǎng)學(xué)生的合作探究能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

信息科技教師可以利用常用的各品牌機(jī)器人平臺(tái)學(xué)習(xí)資源、虛擬機(jī)器人編程競(jìng)賽平臺(tái)的基礎(chǔ)學(xué)練資源和各賽事官方網(wǎng)站的歷屆賽事資源等，讓學(xué)生進(jìn)行基礎(chǔ)學(xué)習(xí)和提升訓(xùn)練，按照人工智能活動(dòng)情況，設(shè)置校內(nèi)實(shí)體、虛擬機(jī)器人階段展示和比賽選拔正式參賽隊(duì)員活動(dòng)。學(xué)期初，教師要制定詳細(xì)的活動(dòng)方案，確保及時(shí)立項(xiàng)，并及時(shí)按照歷年各級(jí)部門(mén)組織的實(shí)體、虛擬機(jī)器人比賽通知文件設(shè)置相應(yīng)的課后延時(shí)服務(wù)人工智能活動(dòng)項(xiàng)目，明確活動(dòng)目標(biāo)和內(nèi)容，開(kāi)展自主探究學(xué)習(xí)活動(dòng)，以賽促學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)、勇于挑戰(zhàn)的精神。同時(shí)，教師應(yīng)及時(shí)反思每一場(chǎng)活動(dòng)方案設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為今后活動(dòng)的開(kāi)展提供參考。正因?yàn)槿绱耍處熞⒁獯_?；顒?dòng)開(kāi)展的可持續(xù)性，不斷改進(jìn)活動(dòng)方案，通過(guò)人工智能實(shí)踐探究活動(dòng)，充分培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新精神和算法思維，在活動(dòng)中加強(qiáng)思想教育，讓學(xué)生樹(shù)立國(guó)家安全觀，形成社會(huì)主義核心價(jià)值觀。

四、結(jié)語(yǔ)

總而言之，在人工智能高速發(fā)展的時(shí)代，人工智能平臺(tái)、設(shè)備、課程內(nèi)容不斷更新，信息科技教師要持續(xù)加強(qiáng)人工智能相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)到人工智能與學(xué)習(xí)和生活之間的密切聯(lián)系，認(rèn)真研究基于人工智能的信息科技教學(xué)優(yōu)化路徑，積極探究人工智能課程教學(xué)策略，創(chuàng)新人工智能實(shí)踐活動(dòng)模式，組織學(xué)生參與人工智能創(chuàng)客、機(jī)器人編程等實(shí)踐探究活動(dòng)，從而全面提升學(xué)生的數(shù)字素養(yǎng)。

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

（宋行軍）