聚焦學生素養(yǎng) 構建智育基礎

摘 要：在信息技術、智能化技術及自動化技術不斷發(fā)展的過程中，人工智能已逐漸應用在人們的日常生活當中。在小學教育階段中開展人工智能教學具有重要意義，有利于培養(yǎng)學生的綜合素質。因此，教師應提高自身的教學水平，創(chuàng)造良好的人工智能教學條件；明確人工智能特點，合理設置課程；豐富教學資源，滿足學生的個性化需求，提高人工智能教學水平。

關鍵詞：人工智能；核心素養(yǎng)；智能科創(chuàng)

中圖分類號：G424? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2097-1737（2022）31-0007-03

引? 言

小學是開發(fā)學生智力的關鍵時期，在這一階段進行人工智能教學，有利于提高學生的信息技術應用能力，增進學生對人工智能的了解，促進教育向現(xiàn)代化與信息化方向發(fā)展。學校應高度注重人工智能教學，并在培養(yǎng)學生素養(yǎng)的基礎上開展教學。

一、人工智能與核心素養(yǎng)分析

（一）人工智能

人工智能即AI，是計算機科學的分支之一，指的是研究與開發(fā)用于模擬和延伸甚至拓展人類智能的理論、方法與技術的科學[1]。人工智能嘗試了解人類智能的本質，并研發(fā)出類似于人類智能的智能機器，因此人工智能的研究領域較為廣泛，包括圖像識別、語音識別、專家系統(tǒng)、機器人及自然語言處理等。

（二）核心素養(yǎng)

核心素養(yǎng)全稱為中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)，指的是學生應具備的能夠適應終身發(fā)展與社會發(fā)展需要的必備品格和關鍵能力。核心素養(yǎng)的內涵較為豐富，主要包括文化基礎、自主發(fā)展與社會參與，培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)是落實立德樹人根本任務的關鍵舉措，有利于提升我國教育的整體水平，且符合世界教育的發(fā)展趨勢。因此，教師需要在堅持科學性、時代性與民族性等原則的基礎上培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。

二、小學開展人工智能教學的意義

人工智能可以展現(xiàn)出未來科技的發(fā)展方向，將人工智能滲透到教育工作中，能夠為人工智能的發(fā)展奠定基礎。近年來，我國對人工智能的研究在諸多領域中都取得了成就，擴大了人工智能的應用范圍，將人工智能應用在了物流、交通及家居等各個領域中。而將人工智能融入教育工作中，可以加深學生對人工智能的了解，增強學生人工智能的意識。在小學教育階段中設置人工智能課程可以激發(fā)學生對人工智能的學習興趣，為學生后續(xù)研究人工智能奠定基礎[2]。在培養(yǎng)核心素養(yǎng)的過程中，學生不僅需要掌握語數(shù)英等主要學科的知識與音體美等藝術知識，還需要掌握一定的科學技術，提高信息技術應用能力。人工智能有利于解決學生在生活與學習中出現(xiàn)的問題，轉變學生的思維。總而言之，在小學開展人工智能教學有利于提高學生的信息技術意識和邏輯思維能力。

三、小學人工智能教學現(xiàn)狀

人工智能不僅代表了未來科技的發(fā)展方向，也是推動國家發(fā)展的主要動力之一，因此在小學開展人工智能教育至關重要。但是，我國對人工智能的研究仍處于起步階段，所以小學人工智能教學現(xiàn)狀不容樂觀。

（一）缺乏重視

缺乏重視是小學人工智能教育工作中最大的阻礙。首先，在應試教育思想的影響下，大多數(shù)校領導、教師及家長都更注重學生在語數(shù)英等學科方面的表現(xiàn)，過度關注學生的各科成績，忽視了人工智能的重要性。其次，人工智能屬于新興學科，目前只有一小部分高校開設了人工智能課程，小學并沒有開設人工智能課程，只是在信息技術課程中加入了少量人工智能的內容，如閩教版小學信息技術三年級（上冊）中的“人工智能在身邊”，無法使人工智能有效滲透到小學教育中。

（二）缺乏專業(yè)人才

人工智能教學需要專業(yè)人才的支持，但目前人工智能專業(yè)人才十分匱乏，影響了小學人工智能教學的開展。首先，我國對人工智能的研究與開發(fā)落后于西方發(fā)達國家，專業(yè)人才相對較少，甚至需要從國外引進人才，無法為學校人工智能教育提供有效支持。其次，學校不夠重視人工智能，沒有積極引進人工智能方面的專業(yè)人才，也不具備對現(xiàn)有的信息技術教師進行人工智能方面培訓的條件。

（三）缺乏完善的教學設施

人工智能教學對教學設施的完善性有較高的要求，而人工智能的相關設備價格昂貴，大多學校的資金投入力度相對較小，沒有為學生提供完善的教材與教學設施，無法開展全面的人工智能教育。

四、小學人工智能教學策略

（一）加強重視

若想開展人工智能教學，學校就需要提高對人工智能的重視程度。首先，學校應加大對人工智能的研究力度，明確人工智能對社會發(fā)展的意義及開展人工智能教學的重要性。同時，學校應加大宣傳力度，增進教師與家長對人工智能的了解，為人工智能教學的開展奠定基礎。其次，教師應綜合分析人工智能的內涵、特點、發(fā)展歷程、應用領域及發(fā)展方向，在全面了解人工智能的基礎上開展人工智能教學。教師還應轉變教育教學理念，摒棄傳統(tǒng)的應試教育思想，樹立素質教育意識，全面培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。此外，家長應注重學生的全面發(fā)展，為學生學習人工智能提供支持。

（二）加強教師培訓

小學階段是學生身心發(fā)展的重要時期，在這一階段中進行人工智能教學是提高學生智力、培養(yǎng)學生思維能力的關鍵手段。而提高師資力量是開展人工智能教學的前提與基礎，因此，應從兩方面入手增強師資力量。第一，學校在開展人工智能教學之前，需加強教師隊伍建設。學?？梢苑e極引進人工智能方面的專業(yè)人才，優(yōu)化教師隊伍，提高教學水平。同時，學校也可以設置獨立的人工智能研究室，加強教師專業(yè)培訓，增強教師對人工智能的了解與掌握，提高教師的教學技能，將人工智能知識滲透到教學中。第二，教師也應不斷學習，提高自身的專業(yè)能力與綜合水平。教師可以學習各方面的課程，如計算機語言的處理、編程，豐富人工智能教學的內容，完善學生的知識體系，也應提高自身的信息技術應用水平，多參與培訓活動，以人工智能教學的智能化為目標，彌補教學中的不足。

（三）加大資金投入力度，完善教學設施

良好的教學條件可以優(yōu)化人工智能教學效果，學校應加大資金投入力度，完善人工智能教學設施，為學生創(chuàng)設良好的教學條件。首先，教育部門、財政部門等相關部門應認識到在小學開展人工智能教育的必要性與重要性，加大政策支持與資金扶持力度，為學校開展人工智能教育提供政策、資金、技術及人才等方面的幫助，從而提高教育質量。其次，學校也應高度重視人工智能教學，加大資金投入力度，完善軟硬件設施，包括完善計算機、多媒體等硬件設備和構建人工智能教學平臺，優(yōu)化教學條件，營造濃厚的教學氛圍。

（四）根據(jù)人工智能特點優(yōu)化課程設置

若想充分發(fā)揮人工智能教學的作用，提高學生的人工智能應用水平，教師需要加強理論研究與實踐，讓學生在掌握人工智能概念與特點的基礎上學習應用人工智能。相較于中學生，小學生的自制能力相對較差，教師應加強引導，讓學生主動了解人工智能。當前，我國對人工智能的研究主要包括機器人、人臉識別、智能控制、指紋識別、自然語言處理等方面，理解難度相對較大。學校應根據(jù)人工智能的內涵、特點與研究領域優(yōu)化課程設置，如設置指紋識別、圖像識別的理論與實踐課程等，讓學生明確人工智能的內容及其優(yōu)勢與特點，加深學生對自然語言處理、語言識別、圖像識別等方面的理解，激發(fā)學生的學習興趣。

（五）豐富教學資源

在進行人工智能教學時，教師需要引導學生理解人工智能的概念，同時也需要科學選擇并豐富教學資源，提高教學的針對性與實效性，拓寬學生的視野，滿足學生的個性化需求。首先，教師需要選擇一些符合學生學習規(guī)律與認知特點且淺顯易懂的人工智能知識，如在日常生活中常見的指紋識別、人臉識別及語音識別等知識，促進學生的個性化發(fā)展。其次，在教學過程中，教師也可以加強編程教學，讓學生嘗試編寫簡單的程序，

加深對自然語言與語音識別的了解，提高應用水平[3]。

（六）優(yōu)化教學模式

人工智能教學不同于語文、數(shù)學、英語等學科教學，教師應優(yōu)化教學模式，提高教學效率。首先，教師可以利用游戲教學模式。人工智能教學的難度較大，但是相對來說比較有趣，所以教師可以針對人工智能趣味性強及研究性強等特點設計一些小游戲，進行游戲教學，調動學生的積極性與主動性。其次，教師可以利用情境教學模式。生活中的人工智能應用案例有很多，如手機的人臉識別、指紋識別、語音識別等，教師可以結合生活創(chuàng)設情境，將學生引入教學情境中，讓學生了解人工智能在生活中的應用。

五、實際案例分析

（一）案例設計

掃地機器人是生活中常用的一款人工智能產品，它會自動躲避遇到的障礙物，防止碰撞。對于掃地機器人是如何躲避障礙物這個問題，小學生很感興趣。教師可結合家庭常見的掃地機器人和Micro：bit機器人編程軟件，開展與綜合應用科學、技術、工程、藝術、數(shù)學學科整合的探究活動，實現(xiàn)人工智能與科學實驗探究的結合。

（二）項目明確

教師首先播放掃地機器人走迷宮的視頻片段，引導學生對掃地機器人的工作原理提出自己的想法，同時，引導學生思考教師設置的問題，激發(fā)學生探究熱情和學習興趣。其次，教師再介紹Micro：bit機器人編程軟件，引導學生共同探究應用人工智能的掃地機器人的工作原理，明確本節(jié)課的研究項目。

（三）項目實施

項目實施環(huán)節(jié)主要包括認識紅外避障傳感器、理解掃地機器人避障過程、安裝賽道和編寫程序、測試機器人及創(chuàng)新交流。第一，認識紅外避障傳感器。教師首先利用Micro：bit人工智能學習包安裝了一個紅外避障小車，再通過圖示向學生展示紅外避障傳感器的構造和工作過程，然后通過事先編寫好的Micro：bit程序，讓避障小車成功避障。通過直觀的實物展示、避障小車的演示等，學生對紅外避障傳感器有了清晰的認識，也更能激發(fā)探究熱情和學習欲望，為下一步的學習做好準備。第二，理解掃地機器人避障過程。這一步重點要讓學生理解編程思維，讓學生理解編程之前需要分析過程示意圖，再通過過程示意圖完成編程。同時，編程思維也體現(xiàn)在生活的方方面面，表現(xiàn)在解決問題的能力、合理分析問題、提出正確的解決方案等，因而此部分是將人工智能的編程思維拓展到實際生活中來，培養(yǎng)學生綜合解決問題的能力。第三，安裝賽道和編寫程序。在認識了傳感器和理解了避障過程后，學生已經有了解決思路，再通過Micro：bit軟件的介紹，能合理地編程，達到避障的目的。第四，在賽道上測試機器人。這一步可以讓學生體驗成功的喜悅，體驗人工智能應用的神奇。第五步，創(chuàng)新交流。這一步可以讓學生交流反饋，并改進程序，達到更智能的效果。這也是人工智能不斷前進的過程，同時也可以培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

結? 語

我國的人工智能仍處于起步階段，而人工智能教育也存在一些問題，這就要求學校提高對人工智能的重視程度，加強教師培訓，完善人工智能教學設施，根據(jù)人工智能的特點，優(yōu)化課程設置，并不斷豐富教學資源，激發(fā)學生學習人工智能的興趣。

[參考文獻]

郭君芳.聚焦學生科學素養(yǎng) 構建學校智能科創(chuàng)：以STEAM課程“喵星人的智能家”為例[J].中國信息技術教育，2019（08）：66-67.

楊文剛.大班化教學中開展小學“人工智能”課程的實踐與探索：以“我認識你：人臉識別技術的運用”為例[J].科學咨詢（教育科研），2020（02）：161.

周忠林.核心素養(yǎng)視野下中小學人工智能教學策略探究[J].教育教學論壇，2019（18）：200-201.

基金項目：本文系福建省中青年教師教育科研項目（基礎教育研究專項）“人工智能校本化課程建設實施路徑探究”（項目編號：JSZJ20154）的研究成果（福建教育學院資助）。

作者簡介：宋麗（1983.12-），女，福建南平人，任教于南平師范學校附屬小學，一級教師。