小学人工智能教学策略探究

摘要：随着中小学人工智能教育的逐步推广与开展，如何为学生的人工智能学习奠定坚实的基础成为教师关注的重点。本文以《成语接龙》一课为例，探索了人工智能模块教学的策略，以期能够从不同角度、不同维度培养学生的探索能力及创新能力。关键词：课程标准；人工智能；成语接龙《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）的颁布，使得人工智能教学成为信息科技课程的内容。随着中小学人工智能教育的逐步推广与开展，如何能够为学生的人工智能学习奠定坚实的基础成为教师关注的重点。基于此，笔者尝试以《成语接龙》一课为载体，进行小学人工智能教学策略探索，促进学生人工智能素养的提升。活动规划分步呈现1.定义目标，明确活动内容（1）情境导入，提出问题教师创设真实情境，提出有关生活的问题，引导学生积极主动有效地开展学习。笔者创设了课堂互动情境——成语接龙，并提问：该游戏的制作运用了什么技术？这样以问题驱动学生思考，激发学生的好奇心，让他们对学习主题产生兴趣。（2）范例体验，明确任务传统的教学设计强调知识与技能的固定传授，而在新课标的引导下，课堂教学更注重在真实环境下发现真实问题并重塑目标的问题导向探讨，通过活动体验分析问题，明确后续的学习任务。2.设计探究，生成迭代思维（1）探秘系统原理，提升认知在体验成语接龙游戏后，教师以视觉识别系统原理分析（如图1）为主，引发学生的思考，进而提升学生的认知。整个视觉识别系统的原理是先数据输入再模型训练，最后进行验证识别，从而形成一个有效的运行系统。学生在分析成语接龙游戏运行的活动中，要分析一个个具体的问题，进而提升了原有的认知。（2）梳理系统框架图，理清思路教师带领学生从视觉识别系统原理出发进行有效的认识与分析，并结合成语接龙的教学课例，演示“创设体验—任务研学—实践反馈—拓展尝试—研习总结”五大课堂环节（如下页图2），使学生学习AI的思路更加清晰透彻。3.验证结果，梳理流程步骤（1）验证执行代码教师带领学生从认识模块脚本出发，通过相应操作进行有效的素材收集，再搭建整个功能模块，并进行实验检测。首先，要求学生从开启摄像头到截取视频帧的一系列操作都要标注“为什么做”，让学生感受程序收集素材的实践过程。其次，通过点击相应脚本进行素材模型训练（如图3），使脚本程序能够更加“智能”。在此过程中，梳理脚本、搭建逻辑顺序能够有效培养学生计算思维的整体性和有序性。（2）展示结果教师出示提前打印好的成语并将其放置在摄像头可以识别的中间位置，这样屏幕上的角色就能识别并说出相应的成语（如图4）。这是一个直观有效的验证过程，直接将思维从脚本模块化转为可视化，不仅提高了学生的智能意识，而且促进了学生的知识迁移及应用。4.迁移应用，巩固素养习得（1）实例替换，验证效果教师提出问题“视觉识别技术还可以在哪些方面进行有效利用”，促使学生发散性思考，进行知识迁移。例如，在《成语接龙》一课的学习中，学生体验到了视觉识别技术，以及脚本实现的结果，因此，有学生提出了“水果识别”，利用已有水果的图片让模型进行训练学习，然后帮助提高分辨能力（如下页图5），这就是思维迭代的高阶收获。（2）应用归纳，深化认知归纳能力的提升可以帮助学生更好地理解知识之间的联系和逻辑关系，加深思维的深度，拓宽思维的广度。在《成语接龙》一课的学习中，学生能够把成语替换成水果，说明通过人工智能的学习提升了学生的认知，促进了学生的思维迭代与创新展示。5.评价学习，提升环节效能（1）展示总结，拓展效能在课堂学习活动中，教师鼓励学生积极展示作品，并通过作品的介绍，阐述后续的拓展效能。在介绍作品的过程中，学生可能会产生新的想法，如可以添加其他的传感器（声音传感器、光线传感器等）实现一些新的功能。通过拓展效能，学生能够跨学科、跨领域地应用所学知识，培养创新思维和解决问题的能力。（2）多元评价，改进教学在课堂教学过程中，多元评价是对出现的客体对象从不同的维度、不同的角度进行评价，这样的评价能够产生不同的学习成效。从评价主体来看，评价可以分为教师评价和学生评价。教师评价是依据现有的评价标准或者采用新的权衡评价对各个方面进行点评，无论是学生还是作品生成都是有效的评价对象。学生评价则是利用学生互评或者小组评议等方式进行有效的活动点评。每个评价对象注重的评价维度都是一个有利的视角，可以帮助教师改进教学方式、教学内容等，也可以帮助学生拓宽思路、改进作品。在促进个性化发展中，通过多元评价，可以更好地了解学生的个性特点和学习需求，促进个性化学习和发展。另外，还可以增强批判性思维，提高学生的问题解决能力和决策能力。收获与反思1.收获：重塑内容，理清概念在传统的信息科技课堂教学中，大部分的教学时间都放在学生对知识点的消化与技能的练习中，这虽然能够确保学生“学有所获”，但却是一种机械地被动接受。而在素养导向的课堂中，教学是从真实的现象、问题出发，促使学生进行真实性的学习思考。所以，人工智能模块的学习可以理论结合实践，让学生除了理解概念，还要通过实际操作来应用所学知识。尤其是通过课程学习中的案例分析和项目实践，学生可以在实际问题中应用所学的AI知识，加深对AI原理和方法的理解。这种实践性学习可以培养学生解决问题的能力和创新思维。2.反思：研学课堂，样态构建新课标明确指出，“面向数字时代经济、社会和文化发展要求，吸纳国外信息科技的前沿成果，基于数字素养与技能培育要求，遴选课程内容”。研学课堂可以通过“项目化”主题活动展开，利用问题、现象等因素引导学生，从单一的知识层面走向多元的内容整体与素养导向，并在“真情境+真问题”的解决主线上进行未知领域的探究及拓展。通过这个过程，不仅可以帮助学生认识信息科技课程的魅力所在，还可以在一系列活动之后促使学生深化认知，提升知识迁移能力和学科思维水平，让学科核心素养真正落地生根。研学课堂可以通过实地考察、实验观察等方式，让学生亲身体验信息获取的过程，培养他们获取、筛选和处理信息的能力。学生可以通过实践探究信息科技背后的原理和应用，提升信息获取与处理的核心素养。课堂学习可以以小组合作的形式展开，学生在