人工智能為教學(xué)提供新思路

鄭璐

〔摘? ? 要〕? 隨著科技的不斷發(fā)展，人工智能技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。人工智能作為信息科技的核心組成部分，人工智能人才的高效化培養(yǎng)，是素質(zhì)教育體系深化改革下，信息科技教學(xué)改革的根本任務(wù)和重要主題。小學(xué)信息科技教育作為培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)的重要階段，將人工智能引入課堂教學(xué)，可以幫助學(xué)生更好地了解和掌握信息科技的前沿知識(shí)，提高他們的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力。本文將探討小學(xué)信息科技教學(xué)中人工智能的運(yùn)用，旨在為小學(xué)信息科技教學(xué)提供新的思路和方法。

〔關(guān)鍵詞〕? 信息科技；人工智能；思路

〔中圖分類(lèi)號(hào)〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號(hào)〕? 1674-6317? ? （2024）? 14? ? 139-141

人工智能（AI）是當(dāng)今世界最為熱門(mén)的新技術(shù)方向之一，其應(yīng)用已經(jīng)滲透到我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?。教育作為?guó)家發(fā)展的基石，應(yīng)當(dāng)與時(shí)俱進(jìn)，將新技術(shù)引入課堂教學(xué)。小學(xué)信息科技教學(xué)作為學(xué)生信息素養(yǎng)培養(yǎng)的基礎(chǔ)階段，更應(yīng)當(dāng)積極探索如何將人工智能技術(shù)運(yùn)用到課堂教學(xué)中，以提升學(xué)生的信息科技水平，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識(shí)和探索精神。信息科技的快速發(fā)展，為教育教學(xué)事業(yè)增添了很強(qiáng)大的內(nèi)生動(dòng)力，其中人工智能技術(shù)一直處于信息科技的前沿，人工智能教育教學(xué)工作的開(kāi)展，有利于改善當(dāng)前信息科技教育教學(xué)現(xiàn)狀，在提升學(xué)生核心素養(yǎng)以及綜合能力中發(fā)揮著重要作用。

一、人工智能運(yùn)用在小學(xué)信息科技教學(xué)中的意義

（一）豐富教學(xué)方式

從小學(xué)信息科技的教學(xué)計(jì)劃來(lái)看，目前小學(xué)生的信息科技教育已不再注重教學(xué)的深度，而是注重教學(xué)的廣度、實(shí)效性。注重實(shí)踐技能的培養(yǎng)，注重實(shí)踐與思考，小學(xué)的信息科技課程偏向于興趣型，沒(méi)有明確的分?jǐn)?shù)標(biāo)準(zhǔn)，也沒(méi)有嚴(yán)格的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，所以在教學(xué)中經(jīng)常會(huì)遇到—些流于形式、浮于表面的問(wèn)題。教學(xué)方式僵化，教學(xué)效果差。

（二）創(chuàng)新教學(xué)模式

人工智能對(duì)于教師和學(xué)生來(lái)說(shuō)都是一種全新的東西，它可以有效地改變傳統(tǒng)的小學(xué)教育信息化的現(xiàn)狀，提高教育質(zhì)量。同時(shí)，也有助于提高我國(guó)的科技人才素質(zhì)，塑造新世紀(jì)的未來(lái)科技公民。所以，要提高人才素質(zhì)，推進(jìn)新世紀(jì)的科技觀念，必須充分發(fā)揮教育的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)人才隊(duì)伍的發(fā)展。在此時(shí)代大背景下，開(kāi)展小學(xué)信息化教學(xué)改革也就有了必要，而同時(shí)開(kāi)展人工智能方面的教學(xué)課程改革是必然趨勢(shì)。

（三）擴(kuò)展信息教學(xué)作用

1.掌握人工智能的本質(zhì)

人們?cè)谡莆招轮R(shí)時(shí)會(huì)習(xí)慣于和舊知識(shí)聯(lián)系，即：新知識(shí)是舊知識(shí)的延續(xù)。同時(shí)，新知識(shí)獲取模式還包括了感知、思考、聯(lián)系以及自動(dòng)性。進(jìn)一步證明了人類(lèi)認(rèn)知能力不是單一的，而是彼此相互聯(lián)系的。而知識(shí)連接和交互也是人工智能的重點(diǎn)研發(fā)內(nèi)容，在課程中教師可以通過(guò)講述這些知識(shí)點(diǎn)使學(xué)生更清楚地了解人類(lèi)學(xué)習(xí)的基本智能、本質(zhì)發(fā)展，并幫助挖掘創(chuàng)造新意識(shí)、想象力。

2.培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維

小學(xué)信息科技課程主要聚焦于單純的運(yùn)算操作，對(duì)技術(shù)性教學(xué)涉足較少。將人工智能運(yùn)用到小學(xué)信息科技課程中，可以使學(xué)生在運(yùn)用人工智能理論知識(shí)與技能的同時(shí)得到對(duì)信息結(jié)構(gòu)化性質(zhì)的了解，從而培養(yǎng)創(chuàng)造意識(shí)，提高信息素質(zhì)。

3.與其他學(xué)科協(xié)同發(fā)展

人工智能是多學(xué)科知識(shí)的綜合體，涉及數(shù)學(xué)、科學(xué)、哲學(xué)、心理學(xué)、控制論和信息論等多個(gè)學(xué)科。作為計(jì)算機(jī)科學(xué)中一個(gè)分支的信息科技，人工智能是基于多學(xué)科知識(shí)進(jìn)行發(fā)展，所具備的核心技術(shù)也是非常多的，主要包括計(jì)算機(jī)視覺(jué)、知識(shí)圖譜、生物特征識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)等。人工智能的研究方向是通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬大腦所從事的問(wèn)題求解、推理、規(guī)劃、證明、思考、識(shí)別、學(xué)習(xí)、理解和設(shè)計(jì)等思維活動(dòng)，來(lái)解決較為復(fù)雜的問(wèn)題，其中包括規(guī)劃、咨詢(xún)、預(yù)測(cè)和診斷等問(wèn)題。素質(zhì)教育體系深化改革下，在中小學(xué)階段鼓勵(lì)學(xué)生積極進(jìn)行人工智能創(chuàng)作，已經(jīng)成為未來(lái)教育行業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)，在很大程度上不僅有利于培養(yǎng)更多的人工智能基礎(chǔ)型人才，在提升學(xué)生信息素養(yǎng)、幫助學(xué)生熟悉人工智能語(yǔ)言特征、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣以及培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維中，也發(fā)揮著重要作用。

二、人工智能為小學(xué)信息科技教學(xué)提供新思路

（一）利用人工智能培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

新課改將學(xué)生作為課堂教學(xué)主體，為確保人工智能基礎(chǔ)型人才的高效培養(yǎng)，在信息科技教學(xué)中教師需以“激發(fā)學(xué)生人工智能教育學(xué)習(xí)興趣”為目的，圍繞學(xué)生這一教學(xué)主體開(kāi)展教學(xué)工作，以便于保證學(xué)生主體作用的充分發(fā)揮。由于小學(xué)生的認(rèn)知水平較低，他們對(duì)于某個(gè)事物的看法都來(lái)源于第一感受，而要讓小學(xué)生參與信息科技課堂教學(xué)活動(dòng)，就需要激發(fā)小學(xué)生對(duì)信息科技課堂教學(xué)的興趣，提升其學(xué)習(xí)動(dòng)力。在課堂教學(xué)中，教育工作者可通過(guò)運(yùn)用生活場(chǎng)景詮釋人工智能，在降低學(xué)生對(duì)人工智能課程抵觸情緒的前提下，利用多媒體等輔助性教學(xué)設(shè)備展示機(jī)器人的圖片，以及操縱機(jī)器人模擬人類(lèi)的一些動(dòng)作的視頻，讓學(xué)生對(duì)機(jī)器人有一個(gè)直觀的感受，強(qiáng)化學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)和學(xué)習(xí)興趣。除此之外，為幫助學(xué)生充分認(rèn)識(shí)信息科技的用途，教育工作者可輔導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行機(jī)器人設(shè)計(jì)，并通過(guò)借鑒高年級(jí)學(xué)生的設(shè)計(jì)方案，讓學(xué)生以小組為單位，設(shè)計(jì)出屬于自己的機(jī)器人，以此來(lái)明白學(xué)習(xí)信息科技的重要性。

人工智能技術(shù)就在我們?nèi)粘Ｉ钪校n堂上教師可運(yùn)用日常生活場(chǎng)景解讀新一代人工智能，通過(guò)體驗(yàn)人工智能，理解其圖片辨認(rèn)、語(yǔ)音識(shí)別等的實(shí)際使用情景，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。比如，小學(xué)生人工智能系列STEAM課程之《基于深度學(xué)習(xí)的物體識(shí)別》一課中，學(xué)生掌握了物體類(lèi)別、置信度、錨點(diǎn)等基本概念，使用yoloy3模型訓(xùn)練出《課室地面AlI保潔小衛(wèi)士》《基于深度學(xué)習(xí)的紅領(lǐng)巾、口罩識(shí)別器》《老師，您辛苦了——課間十分鐘校園安全A小助手》《建筑工地頭盔預(yù)警系統(tǒng)》《盲人的眼鏡——危險(xiǎn)品輔助識(shí)別器》《動(dòng)物救助站》，共6個(gè)模型，嵌入K210人工智能開(kāi)發(fā)板，可以在真實(shí)情境中應(yīng)用，讓學(xué)生獲得真實(shí)感受。通過(guò)理解和掌握人工智能的基本概念、模型訓(xùn)練的過(guò)程和方法，為學(xué)生將來(lái)的學(xué)習(xí)和發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（二）開(kāi)發(fā)人工智能的啟蒙教育

現(xiàn)代的信息科技教育也一直引發(fā)人們思索，怎樣讓人工智能技術(shù)真實(shí)“落地”于信息課堂，要明白，人工智能是借助于特定智慧的人工控制系統(tǒng)，思考運(yùn)用特定的技能“命令”計(jì)算機(jī)用人的方法與智慧去辦理事務(wù)，勝任特定的崗位，簡(jiǎn)要來(lái)說(shuō)，就是交給機(jī)械以人的思想、行為，讓其理性地開(kāi)展工作，提高效率。創(chuàng)客教育的誕生，給人工智能的“落地”預(yù)備好了“降落傘”，讓其得以順利“備降”。要了解，創(chuàng)客教學(xué)正是以項(xiàng)目式教學(xué)的方法，利用學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)客文化和課堂教學(xué)的融合，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)數(shù)字化的教學(xué)工具，實(shí)現(xiàn)造物與共享，開(kāi)展跨學(xué)科的團(tuán)體合作、解決社會(huì)問(wèn)題和創(chuàng)造等的教學(xué)活動(dòng)，從而形成當(dāng)前一個(gè)熱點(diǎn)的教育。創(chuàng)客教育和人工智能二者之間最明顯的特點(diǎn)就是“創(chuàng)新”，從它們自身出發(fā)，都屬于多領(lǐng)域結(jié)合的前沿領(lǐng)域，包含許多先進(jìn)技術(shù)，它的實(shí)現(xiàn)可以顯著提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

（三）利用人工智能擴(kuò)展學(xué)生編程思維

大數(shù)據(jù)時(shí)代下，人工智能的快速發(fā)展，為國(guó)家發(fā)展注入新動(dòng)力的同時(shí)，也保證了可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的確立。在人工智能教育開(kāi)展過(guò)程中，人工智能這種深度抽象的理念能否被小學(xué)生所接受理解，是影響人工智能基礎(chǔ)型人才培養(yǎng)質(zhì)量以及課程整體教學(xué)效率的重要因素。在小學(xué)階段開(kāi)展人工智能教育時(shí)，為培養(yǎng)學(xué)生編程思維，教育工作者需在貫徹“生本”教育理念的基礎(chǔ)上，通過(guò)完善編程機(jī)制，培養(yǎng)小學(xué)生編程思維。編程將成為人們普遍所需要具備的一種能力，是以后融入人工智能時(shí)代的基礎(chǔ)，編程的核心在于算法，算法包括機(jī)器學(xué)習(xí)算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，這也是人工智能更加“智能”的基礎(chǔ)，為更好地進(jìn)行編程教學(xué)，在課堂教學(xué)中教師可通過(guò)游戲化、圖形化表現(xiàn)與拖拽達(dá)到編程的核心邏輯，并通過(guò)合理化利用Scratch圖形化編程，了解Scratch模塊、結(jié)構(gòu)，嘗試處理簡(jiǎn)單的問(wèn)題，最后引導(dǎo)學(xué)生分析教師提出的問(wèn)題，加深學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的記憶力和理解力。

根據(jù)小學(xué)生的成長(zhǎng)特點(diǎn)，程序設(shè)計(jì)機(jī)制又可以分成四個(gè)階段。第一，以游戲?yàn)橹饕獔?chǎng)景，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，以游戲化思維、圖形化表達(dá)為手段拖拽，達(dá)到程序設(shè)計(jì)的核心邏輯。第二，編程貓、mixly等國(guó)內(nèi)圖形化編程工具的普及，學(xué)生能理解圖形化編程工具的功能、架構(gòu)，并嘗試?yán)盟鉀Q簡(jiǎn)單的問(wèn)題。第三，由教師指出具體問(wèn)題、指導(dǎo)與分析，學(xué)生根據(jù)評(píng)估、整體結(jié)構(gòu)理解變量、判定等知識(shí)點(diǎn)。第四，方法包含循環(huán)、排列、分治等，教師可引入數(shù)學(xué)教育問(wèn)題，學(xué)生加以利用，從中理解各種計(jì)算的應(yīng)用環(huán)境。

（四）利用人工智能促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)

在小學(xué)信息科技教學(xué)中，人工智能主要是掌握運(yùn)用計(jì)算機(jī)編程的技能，單純地死記硬背使學(xué)習(xí)方式由主動(dòng)變?yōu)楸粍?dòng)，學(xué)習(xí)質(zhì)量無(wú)法達(dá)到最優(yōu)效果。這就需要在信息科技教學(xué)中對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)方式進(jìn)行改變。通過(guò)與其他學(xué)科知識(shí)相結(jié)合開(kāi)展教學(xué)，正確引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)地參與到信息科技教學(xué)中去，從而激發(fā)學(xué)生興趣，以滿(mǎn)足學(xué)生的愛(ài)好需求。這樣學(xué)生在主動(dòng)學(xué)習(xí)信息科技知識(shí)的過(guò)程中就能更好地了解人工智能的運(yùn)用技巧，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。

例如，以《晝夜交替》一課為例，開(kāi)展信息科技教學(xué)前，需要學(xué)生先了解太陽(yáng)和地球之間的關(guān)系，提出并收集更多相關(guān)資料。在教學(xué)過(guò)程中，教師可以有效地將人工智能與信息科技相結(jié)合，通過(guò)編程軟件展示出來(lái)。計(jì)算機(jī)編程作為人工智能領(lǐng)域的一個(gè)重要內(nèi)容，也是未來(lái)研究的主要方面，在信息科技教學(xué)過(guò)程中，將“公轉(zhuǎn)”“自轉(zhuǎn)”的相關(guān)視頻或圖片為學(xué)生呈現(xiàn)出來(lái)，然后創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與教學(xué)中，思考晝夜交替對(duì)生活有哪些影響，包括人、動(dòng)物、環(huán)境等等，通過(guò)循序漸進(jìn)地提問(wèn)，學(xué)生能夠更主動(dòng)地學(xué)習(xí)。

三、結(jié)語(yǔ)

人工智能技術(shù)為小學(xué)信息科技教學(xué)帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。通過(guò)將人工智能技術(shù)引入課堂教學(xué)，教師可以幫助學(xué)生更好地了解和掌握信息科技的前沿知識(shí)，提高他們的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力。同時(shí)，教師也需要不斷更新自己的教育理念和技術(shù)能力，更好地運(yùn)用人工智能技術(shù)提高教學(xué)質(zhì)量和效果。我們期待在未來(lái)，有更多的人工智能教育產(chǎn)品和服務(wù)涌現(xiàn)出來(lái)，為小學(xué)信息科技教學(xué)提供更多的選擇和支持。

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