人工智能在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

◎ 江蘇省南通市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)能達(dá)小學(xué) 倪曉露

小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科的根本目的是要讓學(xué)生成長為具備較強信息素養(yǎng)的人才。隨著智能時代的到來，人工智能在社會中的地位越來越高，儼然已成為國際競爭的新焦點。我國人工智能領(lǐng)域的人才缺口較大，此時加強信息技術(shù)教育，在義務(wù)教育階段普及人工智能技術(shù)，全面提升青少年綜合信息素養(yǎng)，有著極強的現(xiàn)實意義?！缎乱淮斯ぶ悄馨l(fā)展規(guī)劃》中已將編程教學(xué)納入小學(xué)信息課堂的課程體系中，致力于在小學(xué)群體中普及并推廣編程教育，使小學(xué)生掌握基礎(chǔ)的信息技術(shù)與人工智能知識，并可將其靈活應(yīng)用于各類問題的解答與解決之中，深化信息知識的學(xué)習(xí)，使小學(xué)信息課堂跟上人工智能時代的發(fā)展腳步。

一、感知人工智能內(nèi)涵及其應(yīng)用

1.了解人工智能，豐富學(xué)生認(rèn)知

將人工智能納入小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)體系中的首要任務(wù)，便是要讓學(xué)生了解人工智能，使學(xué)生明確人工智能的概念、內(nèi)涵、原理，讓學(xué)生對人工智能有初步的認(rèn)知與了解。多樣性的人工智能系統(tǒng)、軟件等，能有效調(diào)動學(xué)生的好奇心和對信息技術(shù)領(lǐng)域的研究欲望，可以為后續(xù)的信息技術(shù)教學(xué)打下堅實的基礎(chǔ)，學(xué)生也能在興趣的內(nèi)驅(qū)力下積極參與學(xué)習(xí)。

以蘇科版小學(xué)信息技術(shù)“智能家居”一課的教學(xué)為例，教師要先為學(xué)生講解人工智能的基本原理及其核心概念，并以此作為課堂導(dǎo)入。教師可以對學(xué)生提問：同學(xué)們知道人工智能是什么嗎？你對人工智能有哪些了解？說一說你見過哪些生活中的人工智能？為什么你認(rèn)為它是人工智能？通過這樣的話題導(dǎo)入課堂，不僅能夠激發(fā)起學(xué)生的討論欲望，構(gòu)建課堂活躍的討論氛圍，還能夠讓教師了解學(xué)生目前對人工智能的掌握情況，便于適時調(diào)整后續(xù)的教學(xué)計劃及課堂的問題鏈。之后，教師可以使用提前制作好的PPT課件，為學(xué)生展示人工智能的世界，讓學(xué)生逐漸了解人工智能的基本原理，明白人工智能是一項以計算機強大的運算能力模擬人腦操作，或開展一些人類行為的技術(shù)。隨后，教師再給學(xué)生展示日常生活中的智能家居，讓學(xué)生說一說，自己家里有哪些智能家居，智能家居的使用給我們的生活帶來了怎樣的便利。

在信息技術(shù)課中帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識人工智能，初步了解人工智能，是將人工智能普及到小學(xué)生群體中的重要手段，可以豐富學(xué)生的認(rèn)知，讓學(xué)生了解最先進、最前沿的信息技術(shù)，使學(xué)生真正意識到信息技術(shù)課堂的重要性。

2.參觀人工智能，開拓學(xué)生視野

在信息技術(shù)課堂中，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生參觀各類高級、先進的人工智能技術(shù)，讓學(xué)生了解人工智能技術(shù)的最新應(yīng)用。教師可以使用多媒體設(shè)備為學(xué)生播放人工智能的制造、生產(chǎn)過程，或帶領(lǐng)學(xué)生參觀人工智能工廠，讓學(xué)生更深層次地了解人工智能的發(fā)展歷程，加深學(xué)生對人工智能的理解，以信息技術(shù)課堂開拓學(xué)生視野，拓展學(xué)生的知識面，提高學(xué)生的信息素養(yǎng)。

以蘇科版小學(xué)信息技術(shù)“初識人工智能”這一課的教學(xué)為例，在教學(xué)時教師先使用了PPT為學(xué)生展示人工智能在世界上以及在我國的發(fā)展歷史。同時帶領(lǐng)學(xué)生回憶，在之前的課堂中都學(xué)過哪些與人工智能相關(guān)的知識點，并讓學(xué)生講一講自己在生活中會使用哪些人工智能？在學(xué)生初步了解后，教師為學(xué)生展示目前最先進的人工智能ChatGPT在圖形、影像、語言文字等多個領(lǐng)域中的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生了解目前科學(xué)技術(shù)、信息技術(shù)的強大與快速發(fā)展。之后，教師又在互聯(lián)網(wǎng)上搜尋了一些人工智能生產(chǎn)、制造方面的公開資源。在本課最后，教師讓學(xué)生根據(jù)自己目前對人工智能的了解，暢想未來人工智能的發(fā)展方向，并在課堂中與全班同學(xué)分享自己的想法。

在信息技術(shù)課中帶領(lǐng)學(xué)生參觀人工智能的生產(chǎn)制造，觀看人工智能的發(fā)展歷程，讓學(xué)生切實體會到科技的飛速發(fā)展，繼而生成更強勁的學(xué)習(xí)動力，這對培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)有著極大的促進作用。

二、借助人工智能豐富教學(xué)形式

1.創(chuàng)設(shè)直觀情境，化解抽象難題

信息技術(shù)課堂中的部分知識點相對抽象，而小學(xué)生對抽象知識的理解能力較弱，此時借助人工智能將抽象的概念轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^的情境，讓學(xué)生在情境中分析問題并解決問題，能有效提高課堂的教學(xué)效率。人工智能的合理應(yīng)用也可在課堂中創(chuàng)建趣味化的教學(xué)情境，不僅能夠解決教學(xué)中抽象知識的重難點，還可以進一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激活學(xué)生的探索欲望。

以蘇科版小學(xué)信息技術(shù)“語音識別”一課的教學(xué)為例，在本課教學(xué)中，教師要在課堂上創(chuàng)設(shè)生活化情境，讓學(xué)生想一想，在我們的日常生活中有哪些能夠與人進行交互的語音識別或語音控制系統(tǒng)呢？這時候會有許多學(xué)生說，有一些電子產(chǎn)品可以使用語音控制，也有學(xué)生表示自己家安裝了聲控?zé)簟⒄Z音智能門鎖等。這時，教師可以拿出自己的智能電子設(shè)備，為學(xué)生展示語音控制系統(tǒng)的功能。隨后再正式導(dǎo)入課堂教學(xué)，讓學(xué)生分析語音識別如何在人工智能層面分析并應(yīng)用，又要如何設(shè)計一個可以進行語音識別的物品。接下來，導(dǎo)入mDesigner軟件中的人工智能模塊，要求學(xué)生使用該模塊進一步了解語音識別系統(tǒng)的詳細(xì)情況，并讓學(xué)生嘗試在小組內(nèi)自由探索，設(shè)計一款語音燈。

人工智能的直觀性特征，可以將抽象的概念具象化、形象化，符合小學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，能夠幫助學(xué)生在自主的探究與學(xué)習(xí)中快速找到前進的方向。對提高學(xué)生課堂積極性、主動性大有裨益，也可以讓學(xué)生在情境中進一步理解知識。

2.設(shè)計信息游戲，激活學(xué)生興趣

小學(xué)生天性愛玩。過去，部分教師會將信息技術(shù)課堂作為學(xué)生“自主上網(wǎng)”的場所，在簡單地傳授知識后，便讓學(xué)生自由使用計算機，這對提高學(xué)生信息素養(yǎng)并無益處。實際上，教師可以將游戲與授課結(jié)合起來，構(gòu)建游戲化課堂，使用人工智能技術(shù)，為學(xué)生設(shè)計有趣的信息化游戲。學(xué)生可以在游戲中保持較強的專注力，可以在游戲的過程中學(xué)習(xí)知識、吸收知識。因此，智能化的游戲設(shè)計可有效提高信息技術(shù)課堂的教學(xué)水平。

以蘇科版小學(xué)信息技術(shù)“青蛙過河”的教學(xué)為例。學(xué)習(xí)本課知識時，學(xué)生已經(jīng)對Scratch編程有了基礎(chǔ)的了解，能夠在編程機器人的輔助下完成一些簡單的操作。本課的教學(xué)活動為“設(shè)計游戲、測試游戲”，教師要從青蛙過河這一基礎(chǔ)知識入手，導(dǎo)入簡易游戲的編程教學(xué)，確保學(xué)生能夠正確理解圖形化編程軟件、程序語言之間的關(guān)系，隨后，讓學(xué)生使用mBlock v5.3.0編程軟件，將青蛙過河這一小段動畫設(shè)計成游戲。在人工智能的幫助下，學(xué)生可以直接使用智能編程軟件，將原本青蛙過河的動畫程序，設(shè)計成具有較強互動功能的游戲程序。在學(xué)生設(shè)計游戲的過程中，教師要詳細(xì)為學(xué)生講解游戲設(shè)計要點，確保學(xué)生理解動畫編程與游戲編程之間的區(qū)別。在教師的逐步引導(dǎo)下，自主完成游戲設(shè)計后，教師還要讓學(xué)生展示游戲的玩法，并在班級內(nèi)評選出最佳游戲設(shè)計獎。

值得注意的是，在構(gòu)建游戲化課堂時，教師需要對學(xué)生做出正確的引導(dǎo)，既不要將游戲視為洪水猛獸，放心大膽地讓學(xué)生接觸智能化信息游戲，同時也要培養(yǎng)學(xué)生的自律意識，讓學(xué)生正確對待游戲，防止學(xué)生沉迷。

三、使用人工智能培養(yǎng)信息素養(yǎng)

1.開展項目學(xué)習(xí)，引導(dǎo)小組合作

項目學(xué)習(xí)是一種以學(xué)生為主體的極其有效的教學(xué)模式，多以小組形式展開，可以有效培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主探究、小組合作等多項能力，可有效發(fā)展學(xué)生的團隊意識與信息素養(yǎng)。教師可以結(jié)合課堂教學(xué)的主要內(nèi)容，為學(xué)生設(shè)計項目課題，要求學(xué)生在人工智能的輔助下，與其他小組成員共同完成項目學(xué)習(xí)。人工智能可以有效降低學(xué)生自主探究、自主設(shè)計、自主研發(fā)時的難度，讓學(xué)生更快捷、更高效地完成項目作業(yè)。

以蘇科版小學(xué)信息技術(shù)“人工智能的應(yīng)用”一課的教學(xué)為例，在本課教學(xué)時，教師在課堂中讓學(xué)生體驗了近期在互聯(lián)網(wǎng)上爆火的AI繪畫軟件，并讓學(xué)生使用AI繪畫軟件，在軟件中輸入自己想要的關(guān)鍵詞，隨后，由軟件自動生成一幅畫面。小學(xué)生的思想天馬行空，畫面異常豐富，人工智能繪制出的畫面與學(xué)生腦海中的形象一定會有些出入，加上AI繪畫這項技術(shù)尚未成熟，最終得出的畫面可能會存在各種邏輯問題或常識問題。教師要求學(xué)生以小組為單位使用編程軟件mBlock v5.3.0，標(biāo)記出小組成員生成的所有畫面中存在的人體缺失或結(jié)構(gòu)失衡等問題，再由各組組長總結(jié)問題，小組成員共同完成一篇以“目前AI繪畫軟件導(dǎo)功能缺陷”為主題的項目報告，并在課堂中匯報。

項目式學(xué)習(xí)必須配備完整的教學(xué)評價，教師不僅要對學(xué)生的項目作業(yè)以及學(xué)生的學(xué)習(xí)過程做出評價，還需要分析本次項目學(xué)習(xí)中選用的人工智能系統(tǒng)軟件的表現(xiàn)力，并對下次應(yīng)用人工智能教學(xué)的方案進行調(diào)整。

2.完善編程體系，構(gòu)建智能平臺

如今，編程課程已納入小學(xué)信息技術(shù)課程中。蘇科版小學(xué)信息技術(shù)五年級整冊都以scratch編程為主，根據(jù)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》以及新課標(biāo)對小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)的要求，教師要結(jié)合現(xiàn)階段人工智能的發(fā)展情況，以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法與機器學(xué)習(xí)算法為主，構(gòu)建完整的編程體系，提高人工智能的靈活度，同時讓學(xué)生自主使用智能平臺完成編程學(xué)習(xí)。

以蘇科版小學(xué)信息技術(shù)“小貓抓魚”一課的教學(xué)為例，在課堂教學(xué)時，教師引入了scratch 3.0軟件、編程機器人及人工智能仿生技術(shù)，先讓學(xué)生在仿生技術(shù)下分析小貓抓魚這一過程中貓和魚的狀態(tài)及行為特征，確保學(xué)生能完全了解被描述對象的行為模式后，再將提前制作好的電子資源包傳輸給學(xué)生，要求學(xué)生在小組內(nèi)討論并開展自主學(xué)習(xí)、探索，讓學(xué)生在觀看教師錄制的微課視頻后，整理出重點操作，理清該程序的制作流程。學(xué)生自主學(xué)習(xí)的過程中，教師需要為學(xué)生提供必要的指導(dǎo)。同時，也可以使用教育101倒計時系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生的時間觀念，最后，要求學(xué)生在小組內(nèi)驗證該程序是否能正常運行，確認(rèn)無誤后，即可開始小組作品展示環(huán)節(jié)。

以人工智能技術(shù)為核心的智能平臺可以降低學(xué)生理解scratch編程的難度，能夠有效提高學(xué)生的編程綜合能力，讓學(xué)生在正確理解編程算法的基礎(chǔ)上，和編程機器人進行高效的互動并完成編程學(xué)習(xí)。

總之，人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展給信息技術(shù)教學(xué)帶來了翻天覆地的變化。教師可以在小學(xué)信息技術(shù)課堂中使用人工智能技術(shù)，借助人工智能的優(yōu)勢，降低學(xué)生理解信息技術(shù)知識的難度，提高學(xué)生的信息操作能力，讓學(xué)生更快、更好地適應(yīng)現(xiàn)代社會的發(fā)展，切實提高學(xué)生的信息技術(shù)素養(yǎng)。