運(yùn)用人工智能提高小學(xué)信息科技教學(xué)質(zhì)量與效率的策略研究

摘 要：人工智能是信息化時(shí)代的重要標(biāo)志，在生產(chǎn)和建設(shè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，對(duì)教育教學(xué)也有促進(jìn)作用。運(yùn)用人工智能提高小學(xué)信息科技教學(xué)的質(zhì)量與效率，值得教師進(jìn)行深度探索和研究。

關(guān)鍵詞：人工智能；小學(xué)信息科技教學(xué)；質(zhì)量與效率；策略研究

中圖分類(lèi)號(hào)：G623.58

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-8918（2023）52-0099-04

當(dāng)前被稱為數(shù)字時(shí)代、信息時(shí)代以及科技時(shí)代，而人工智能則是當(dāng)前時(shí)代的標(biāo)志性產(chǎn)物。盡管我國(guó)人工智能尚處于發(fā)展階段，實(shí)際應(yīng)用率和覆蓋范圍也沒(méi)有做到全面普及，但人工智能所發(fā)揮的作用以及未來(lái)發(fā)展的可能是值得重視的。因此運(yùn)用人工智能提高小學(xué)信息科技教學(xué)質(zhì)量和效率，不僅是時(shí)代發(fā)展的需求，同時(shí)也是對(duì)現(xiàn)代化教育教學(xué)方式的改革和創(chuàng)新，而如何運(yùn)用好人工智能，是每一位教師應(yīng)當(dāng)注意的事項(xiàng)。其中最有效的方式為：在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，以輔助教學(xué)內(nèi)容的方式進(jìn)行運(yùn)用，使其融入課堂教學(xué)當(dāng)中，提升教師的教學(xué)水平，間接性提高教學(xué)質(zhì)量和效率。

一、 人工智能的定義

人工智能不管是從廣義還是從狹義的角度來(lái)看，都屬于科技類(lèi)，是由多個(gè)學(xué)科組合而成的現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)。目前人工智能的應(yīng)用較為局限，尚未做到普及，只有在極個(gè)別領(lǐng)域當(dāng)中能夠看到其身影，但人工智能的相關(guān)技術(shù)應(yīng)用卻在多個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中體現(xiàn)出來(lái)，因此，盡管人工智能無(wú)法完全應(yīng)用到教育領(lǐng)域當(dāng)中，但是在部分教育教學(xué)活動(dòng)當(dāng)中，還是能發(fā)揮出人工智能的教育作用。

二、 運(yùn)用人工智能提高小學(xué)信息科技教學(xué)質(zhì)量與效率的意義

在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，小學(xué)信息科技主要是幫助小學(xué)生了解信息科技，從而樹(shù)立正確的信息科技邏輯思維，同時(shí)在教師的信息科技技能教學(xué)過(guò)程中，掌握基本的信息技術(shù)能力，致使學(xué)生具備基本的信息技術(shù)操作能力，同時(shí)滿足現(xiàn)代核心素養(yǎng)的教育教學(xué)理念，全面發(fā)展學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，以現(xiàn)代化人才的方向，對(duì)小學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)；滿足時(shí)代發(fā)展過(guò)程中，教育領(lǐng)域所提出的教育教學(xué)要求。由此可見(jiàn)，小學(xué)信息科技教師通過(guò)運(yùn)用人工智能的方式，豐富具體的教學(xué)形式及內(nèi)容，幫助學(xué)生拓寬知識(shí)層面，從而打破時(shí)間和空間的限制，致使學(xué)生養(yǎng)成良好的信息科技學(xué)習(xí)習(xí)慣與認(rèn)知。此外，信息科技教師通過(guò)運(yùn)用人工智能的方式，創(chuàng)設(shè)現(xiàn)代化教學(xué)課堂和教學(xué)氛圍，充分利用現(xiàn)有的教學(xué)資源及教學(xué)工具，從教育資源整合的角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)線上與線下的高度融合，貼近學(xué)生生活，確保學(xué)生能學(xué)以致用；借此輔助其他學(xué)科實(shí)現(xiàn)智能化、現(xiàn)代化、科技化等內(nèi)容的搭建，全面提高小學(xué)學(xué)科信息化建設(shè)程度。

三、 運(yùn)用人工智能提高小學(xué)信息科技教學(xué)質(zhì)量和效率的問(wèn)題

運(yùn)用人工智能提升小學(xué)信息科技教學(xué)的問(wèn)題主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，分別是教學(xué)環(huán)境、教學(xué)工具以及教師操作能力。

（一）教學(xué)環(huán)境方面的問(wèn)題

教學(xué)環(huán)境方面的問(wèn)題，不僅是人工智能運(yùn)用過(guò)程中的問(wèn)題，同時(shí)也是常見(jiàn)的教學(xué)問(wèn)題之一。由于各小學(xué)的經(jīng)濟(jì)能力存在較大差異，加上九年一貫制政策，多數(shù)小學(xué)的教育資金相對(duì)較為緊張，無(wú)法在保證順利開(kāi)展基本教育教學(xué)活動(dòng)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化教學(xué)環(huán)境，從而導(dǎo)致多數(shù)小學(xué)的教學(xué)環(huán)境在近三年內(nèi)，得到不到提高。

（二）教學(xué)工具方面的問(wèn)題

教學(xué)工具方面的問(wèn)題類(lèi)似于教學(xué)環(huán)境方面的問(wèn)題，分為主要因素和次要因素。主要因素為教育經(jīng)費(fèi)緊張，導(dǎo)致教學(xué)工具更新速度無(wú)法跟上時(shí)代的進(jìn)步；次要因素為教師對(duì)教學(xué)工具的應(yīng)用，小學(xué)信息科技教師在運(yùn)用人工智能時(shí)，需要一定的教學(xué)工具輔助該項(xiàng)技術(shù)，從而才能全面實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的融入。但由于教學(xué)工具在使用一段時(shí)間后，會(huì)出現(xiàn)一定的磨損，如信號(hào)接收變差、操作性能降低等，從而在一定程度上影響人工智能的運(yùn)用。多數(shù)信息科技教師為了保證教學(xué)任務(wù)的順利完成，會(huì)采取不使用教學(xué)工具的方式開(kāi)展教學(xué)課程，致使人工智能多以理論或借助計(jì)算機(jī)的方式呈現(xiàn)。

（三）教師操作能力方面的問(wèn)題

教師操作能力方面的問(wèn)題具有較強(qiáng)的針對(duì)性，同時(shí)也是運(yùn)用人工智能提升小學(xué)信息科技教學(xué)的基礎(chǔ)問(wèn)題之一。盡管多數(shù)小學(xué)在招錄信息科技教師的過(guò)程中，盡可能招收年輕化、專(zhuān)業(yè)化、高素質(zhì)的教師，但這類(lèi)教師實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)相對(duì)較少，從而導(dǎo)致教師的實(shí)際教學(xué)操作能力存在一定的不足，需要經(jīng)歷一定時(shí)間積累教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，才能保證教師的操作能力達(dá)到運(yùn)用人工智能提高小學(xué)信息科技教學(xué)質(zhì)量和效率的要求。該問(wèn)題并無(wú)短時(shí)間內(nèi)改善的策略，需要教師從自身出發(fā)，通過(guò)不斷地學(xué)習(xí)和提升才能有效解決。

四、 運(yùn)用人工智能提高小學(xué)信息科技教學(xué)的質(zhì)量

（一）運(yùn)用智能教學(xué)系統(tǒng)，創(chuàng)設(shè)優(yōu)良教學(xué)環(huán)境

課堂是開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)的主要場(chǎng)所，生動(dòng)有趣的教學(xué)環(huán)境能夠起到吸引學(xué)生注意、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的作用，教師在進(jìn)行小學(xué)信息科技教學(xué)時(shí)，可以在課堂上運(yùn)用人工智能，按照實(shí)際的教材內(nèi)容，在人工智能的幫助下創(chuàng)設(shè)優(yōu)良的教學(xué)環(huán)境。

案例一

閩教版三年級(jí)上冊(cè)小學(xué)信息技術(shù)第一課“信息技術(shù)真奇妙”，利用人工智能的智能教學(xué)系統(tǒng)（Intelligent Tutoring System），按照班級(jí)內(nèi)學(xué)生的特點(diǎn)制訂出有效的教學(xué)策略，從而為學(xué)生提供個(gè)性化教學(xué)服務(wù)。教師在進(jìn)行該課程課堂教學(xué)時(shí)，首先會(huì)按照教材內(nèi)容，詢問(wèn)學(xué)生在生活當(dāng)中遇到哪些信息技術(shù)。信息技術(shù)在生活當(dāng)中充當(dāng)何種角色呢？從而在問(wèn)題的思考過(guò)程中激發(fā)學(xué)生探索的欲望；其次教師在開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)時(shí)，利用智能教學(xué)系統(tǒng)調(diào)用各種教學(xué)資源，讓學(xué)生能夠細(xì)致地感受到信息技術(shù)在生活當(dāng)中的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，之后讓學(xué)生進(jìn)行自我總結(jié)，總結(jié)自身對(duì)信息技術(shù)的理解，完成上述內(nèi)容后，此次課程的教學(xué)就會(huì)有一個(gè)良好的開(kāi)端，之后再利用智能教學(xué)系統(tǒng)，將教材當(dāng)中的內(nèi)容進(jìn)行逐一展示，讓學(xué)生更加細(xì)致地體會(huì)信息技術(shù)在生活各方面的應(yīng)用；最后通過(guò)播放信息技術(shù)的發(fā)展歷史，讓學(xué)生樹(shù)立起正確的信息技術(shù)認(rèn)知思維，并向?qū)W生詳細(xì)介紹信息技術(shù)的作用。

目的：智能教學(xué)系統(tǒng)中的智慧化平臺(tái)能全面、精準(zhǔn)記錄全班學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和效果，快速、準(zhǔn)確地幫助教師分析各個(gè)環(huán)節(jié)的得失，從而及時(shí)、有效地調(diào)整教學(xué)策略，助力教師實(shí)現(xiàn)分層教學(xué)和精準(zhǔn)教學(xué)，由經(jīng)驗(yàn)型向科學(xué)型轉(zhuǎn)變，有效解決教與學(xué)雙方的核心問(wèn)題，真正做到教學(xué)相長(zhǎng)。

（二）利用仿真教學(xué)系統(tǒng)，豐富教學(xué)過(guò)程

智能仿真技術(shù)是人工智能與仿真技術(shù)的高度集成，它力求克服以往傳統(tǒng)仿真的模型及建模方法的局限性，以及建模艱巨、界面單調(diào)和結(jié)果費(fèi)解等方面的問(wèn)題。在小學(xué)信息科技教學(xué)當(dāng)中，利用仿真教學(xué)系統(tǒng)能夠讓學(xué)生體會(huì)更多科學(xué)技術(shù)帶來(lái)的趣味和好處，能夠簡(jiǎn)化學(xué)習(xí)的過(guò)程，達(dá)到輔助學(xué)習(xí)的效果，進(jìn)一步提高實(shí)際教學(xué)效率。

案例二

閩教版小學(xué)信息技術(shù)六年級(jí)上冊(cè)第二課“指揮角色聽(tīng)命令”，首先，在教學(xué)過(guò)程中，教師可以通過(guò)引入一系列人機(jī)互動(dòng)的角色控制游戲，讓學(xué)生體驗(yàn)智慧角色的樂(lè)趣，體會(huì)Scratch里的角色與現(xiàn)實(shí)舞臺(tái)的角色的不同之處。其次，在仿真技術(shù)的作用下，設(shè)計(jì)符合學(xué)生年齡特點(diǎn)和生活情景的探究活動(dòng)主題，嘗試應(yīng)用角色大小變化和運(yùn)動(dòng)指令，讓學(xué)生能夠自主設(shè)計(jì)故事的情節(jié)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的動(dòng)作。最后，通過(guò)腳本的模塊化分析，引入重復(fù)執(zhí)行的指令優(yōu)化腳本，再通過(guò)修改角色大小和增加角色造型的方法，實(shí)現(xiàn)角色的變化，進(jìn)而讓學(xué)生比較應(yīng)用不同方法發(fā)現(xiàn)相同功能存在何種不同與相似之處。

目的：智能仿真系統(tǒng)在某種程度上可替代仿真專(zhuān)家完成建模、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、理解及評(píng)價(jià)仿真結(jié)果的步驟，并具有一定的學(xué)習(xí)能力，運(yùn)用智能仿真系統(tǒng)來(lái)開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件可以大大節(jié)省人力物力，降低開(kāi)發(fā)成本，加快開(kāi)發(fā)速度，縮短開(kāi)發(fā)周期。因此，運(yùn)用仿真教學(xué)系統(tǒng)，在小學(xué)信息科技教學(xué)當(dāng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)豐富教學(xué)過(guò)程、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣以及增加課堂教學(xué)科技感的作用，間接或直接提高教學(xué)質(zhì)量和效率。

（三）利用虛擬導(dǎo)師，拓展學(xué)生學(xué)習(xí)路徑

虛擬導(dǎo)師是一種自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，焦點(diǎn)在學(xué)生的課后自學(xué)和答疑，而不是課堂教學(xué)上。這個(gè)領(lǐng)域目前還在早期發(fā)展階段，進(jìn)一步地推動(dòng)則依賴于一些關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，如語(yǔ)音語(yǔ)意的識(shí)別，以及數(shù)據(jù)的進(jìn)一步采集和分析。虛擬導(dǎo)師也許幾年內(nèi)還不能代替真人輔導(dǎo)，但一定會(huì)在課后輔導(dǎo)中逐漸占有一席之地。

案例三

閩教版小學(xué)信息技術(shù)五年級(jí)上冊(cè)，第一課“收發(fā)郵件提效率”，該課程在實(shí)際教學(xué)活動(dòng)當(dāng)中，主要是培養(yǎng)學(xué)生郵件的基礎(chǔ)使用能力，所以在教學(xué)過(guò)程當(dāng)中，較難運(yùn)用人工智能，只能按照既定的“認(rèn)識(shí)電子郵箱的作用，掌握正確電子郵件地址格式的書(shū)寫(xiě)”“能在電子郵箱中查看郵件、回復(fù)郵件、下載郵件”等教學(xué)目標(biāo)，逐步進(jìn)行教學(xué)。但是可以通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生在課后應(yīng)用某個(gè)智能學(xué)習(xí)軟件，詢問(wèn)當(dāng)中虛擬導(dǎo)師的方式，彌補(bǔ)自身課堂學(xué)習(xí)的不足和遺忘之處，同時(shí)在虛擬導(dǎo)師的幫助下，能夠?qū)W習(xí)到其他電子郵件的發(fā)送形式和郵件處理方式，以及掌握電子郵件基礎(chǔ)功能的其他作用，并在多次鍛煉和實(shí)踐操作當(dāng)中熟練掌握電子郵件的收發(fā)、下載和編輯，進(jìn)而增加學(xué)生與同學(xué)、教師、機(jī)構(gòu)或其他人的溝通交流路徑。

目的：虛擬導(dǎo)師更多的作用是幫助學(xué)生在沒(méi)有教師指導(dǎo)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，利用豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源自主開(kāi)展學(xué)習(xí)活動(dòng)，不僅能有效拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑，還能增加學(xué)生教材內(nèi)容以外的知識(shí)，加深個(gè)人的認(rèn)知和理解，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和問(wèn)題處理能力。

五、 運(yùn)用人工智能提高小學(xué)信息科技教學(xué)的效率

（一）了解人工智能的運(yùn)用場(chǎng)景，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

人工智能理念是非常抽象的，小學(xué)生想要完全理解存在較大難度。由于小學(xué)生的學(xué)習(xí)意識(shí)和思想觀念正處于形象化的階段，想要使其對(duì)人工智能的理念和基礎(chǔ)知識(shí)有一定了解，教師就應(yīng)當(dāng)重視以形象化的方式進(jìn)行授課，從而提高小學(xué)生的理解程度。

案例四

閩教版小學(xué)信息技術(shù)三年級(jí)上冊(cè)第三課“計(jì)算機(jī)部件我愛(ài)護(hù)”，該課程的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)、功能和作用，其中結(jié)構(gòu)與作用為重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容。教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，首先利用人工智能的方式，講述計(jì)算機(jī)的相關(guān)歷史內(nèi)容，幫助小學(xué)生建立起初步的認(rèn)知，同時(shí)帶入“什么是計(jì)算機(jī)？”的問(wèn)題，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)后能夠大致描述出自己認(rèn)為的計(jì)算機(jī)，之后利用人工智能生成計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)可視化內(nèi)容，以生成視頻的方式，逐步介紹計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)所包含的運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入和輸出設(shè)備五個(gè)部分（圖1）。

目的：通過(guò)人工智能的方式讓學(xué)生清楚計(jì)算機(jī)是一種能夠接收信息、存儲(chǔ)信息，并按照存儲(chǔ)在其內(nèi)部的程序?qū)斎氲男畔⑦M(jìn)行加工、處理得到人們所期望的結(jié)果，然后把處理結(jié)果輸出的高度自動(dòng)化的電子設(shè)備。在清楚的可視化結(jié)構(gòu)當(dāng)中，構(gòu)建完整的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)認(rèn)知。

（二）重視實(shí)踐、創(chuàng)編

在小學(xué)信息科技教學(xué)當(dāng)中，人工智能的基本軟件種類(lèi)相對(duì)較多，眾多軟件在更新后，逐步運(yùn)用到實(shí)際教學(xué)活動(dòng)當(dāng)中，如小貓科技等。該類(lèi)軟件均為人工智能的內(nèi)容，不但適合小學(xué)生開(kāi)展各項(xiàng)學(xué)習(xí)活動(dòng)，同時(shí)還能幫助教師創(chuàng)作人工智能教學(xué)內(nèi)容，并以實(shí)踐的方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行人工智能培養(yǎng)。

案例五

閩教版小學(xué)信息技術(shù)六年級(jí)下冊(cè)第七課“仿真機(jī)器人避障”，該課程的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生了解紅外避障傳感器的組成、分析掃地機(jī)器人的行走規(guī)律、編寫(xiě)出虛擬環(huán)境中掃地機(jī)器人的避障行走呈現(xiàn)。首先以視頻的方式進(jìn)行課程導(dǎo)入，教師講解基本編程內(nèi)容；其次在mind+軟件當(dāng)中編寫(xiě)程序，要求學(xué)生以小組合作的形式完成程序編寫(xiě)、上傳、調(diào)試等操作；最后教師觀察小組的完成情況，并給予對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)與總結(jié)，指出小組當(dāng)中存在的不足之處，引導(dǎo)學(xué)生如何進(jìn)行修改與調(diào)整。

目的：利用演示講解法、操作法以及小組合作法等教學(xué)方法，觀察學(xué)生的實(shí)踐情況，從而培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、動(dòng)手能力，確保學(xué)生通過(guò)操作，能夠樹(shù)立正確的編程思維，并在小組合作中體驗(yàn)團(tuán)隊(duì)帶來(lái)的好處，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神。

六、 結(jié)論

綜上所述，運(yùn)用人工智能提高小學(xué)信息科技教學(xué)質(zhì)量和效率，在實(shí)際教學(xué)活動(dòng)當(dāng)中，教師的首要工作不是挑選何種人工智能技術(shù)，而是針對(duì)不同年級(jí)的教材內(nèi)容，以及學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)能力和情況，匹配適合的人工智能，方可在實(shí)際教學(xué)當(dāng)中發(fā)揮人工智能的教育價(jià)值和教學(xué)作用，同時(shí)還能讓學(xué)生在課后養(yǎng)成良好的運(yùn)用人工智能輔助學(xué)習(xí)的習(xí)慣，從而建立起現(xiàn)代化的教育教學(xué)體系，真正實(shí)現(xiàn)提高教學(xué)質(zhì)量和效率的教學(xué)目的。此外要靈活運(yùn)用，同時(shí)在知曉運(yùn)用時(shí)將會(huì)存在的問(wèn)題，有效預(yù)防問(wèn)題的出現(xiàn)，假若無(wú)法避免問(wèn)題的發(fā)生，教師也要做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，最小化降低問(wèn)題對(duì)教學(xué)質(zhì)量與效率的影響，進(jìn)一步保證人工智能的最大化運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)：

［1］何聚厚，李天宇，何秀青.中小學(xué)人工智能教育大單元設(shè)計(jì)的意蘊(yùn)、困境和路徑［J］.中國(guó)電化教育，2022（2）：30-37.

［2］馬海燕.借助“智課系統(tǒng)”之智，強(qiáng)化學(xué)校師資建設(shè)——以開(kāi)元小學(xué)為例［J］.教育觀察，2021（31）：4-6.

［3］丁世強(qiáng)，馬池珠，魏擁軍，等.中小學(xué)人工智能教育區(qū)域推進(jìn)的困境與突破［J］.現(xiàn)代教育技術(shù)，2022，32（11）：76-83.

［4］嚴(yán)玲.小學(xué)信息技術(shù)高效課堂構(gòu)建策略的探究［J］.百科論壇電子雜志，2020（24）：2502.

［5］常紅選.小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中人工智能的運(yùn)用探究［J］.科技風(fēng)，2023（2）：51-53.

［6］費(fèi)敏.人工智能在小學(xué)信息技術(shù)課堂教學(xué)中的運(yùn)用［J］.天津教育（中、下旬刊），2020（19）：60-61.

［7］高小英.基于深度學(xué)習(xí)下的小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)策略研究［J］.中國(guó)校外教育（中旬刊），2020（10）：130-131.

［8］江紅.智能互聯(lián)環(huán)境賦能小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)方式創(chuàng)新［J］.名師在線，2020（16）：77-78.

作者簡(jiǎn)介：吳志燦（1980～），男，漢族，福建晉江人，福建省晉江市陳埭鎮(zhèn)西濱中心小學(xué)，研究方向：人工智能、創(chuàng)客。