小学人工智能校本课程开发与实施

【摘要】伴随着信息技术的不断发展，从小学阶段就开始着手对学生开展人工智能方面的教育与引领，对于提升学生的信息素养能够发挥出重要作用。为了充分满足新时代学生学习与成长的需要，本文对目前人工智能校本课程开展现状进行研究，全面分析校本课程开发与实施过程中面临的问题，立足小学阶段学生的特点，围绕“智能台灯”这一项目主题来开展人工智能校本课程开发与实施方面的探索，对课程开发的流程进行探索，从而更好地帮助学生融入“智能台灯”制作的相关活动，以此总结出课程开发与实施的经验，助力教师更好地开展教学活动。【关键词】人工智能；校本课程；开发；实施人工智能校本课程在开发过程中，教师需要充分结合学科核心素养培养的要求，全面做好需求分析，在此基础上完善课程的目标设计，对课程内容进行建构，然后围绕课程结构来做好教学设计和课程实施[1]。在以上各个环节都要将课程评价渗透在教学活动中，由此就能及时发现每个环节存在的问题，并对课程进行修订与改进，使教学活动能够充分满足学生多样化的学习需要。小学人工智能校本课程目标设计在小学人工智能校本课程开发过程中，所有教学活动都是围绕主题任务而开展的，在相关工作开展过程中，目标设计是一切工作的前提[2]。为了使此项教学工作能够真正取得理想效果，需要教师结合小学阶段学生的特点以及小学人工智能课程的育人目标，来做好课程目标的设计。在本节课课程目标设计过程中，教师需要认真对主题任务进行分析，在深入分析的基础上展开目标设计，使目标设计更具针对性。本次校本课程的主题任务为制作一款智能台灯（声控灯）。任务要求：使用uKitEDU给台灯编程；当发出响声时，台灯会亮起。结合培养小学生信息素养的相关要求，教师将本课程的目标设计为：（1）理解人工智能的基本概念，能够简单了解人工智能的定义，并能够将其与日常生活中的实际应用联系起来；（2）掌握uKitEDU编程平台的基本操作，能够使用uKitEDU编程平台进行简单的编程操作，包括添加、配置和连接传感器、执行器等基本组件；（3）理解声控技术的原理，包括声音传感器如何检测声音信号并将其转化为电信号；（4）能够进行简单的编程设计，在教师的指导下设计简单的程序，通过编程实现声控功能，即当检测到声音时，触发台灯的亮灭操作；（5）提高学生的动手实践能力，学生动手制作智能台灯，在实践中学习人工智能的基本原理和应用，培养动手实践的能力和创造力；（6）促进团队合作与交流，能够与小组成员密切协作，完成智能台灯的制作和编程任务，通过交流和合作共同解决问题，培养团队合作精神和交流能力，在这一过程中也使学生的科学探索精神得到培养。小学人工智能校本课程实施的策略1.创设情境，激发学生参与兴趣在小学人工智能校本课程实施过程中，为了充分激发出学生参与教学活动的积极性，教师需要结合人工智能技术在现实生活中的应用和校本课程的主题来为学生做好情境创设[3]。教师可以结合“制作一款智能台灯（声控灯）”的主题任务，在教学活动开始之前，结合现实生活摸黑寻找开关的案例来为学生创设教学情境。在教学过程中，教师向学生展示课件，引领学生通过小组合作探究的方式，探讨课件中具体发生了什么事，让学生结合自己在现实生活中的经验展开分析，使学生充分融入教学情境，从而结合自己在现实生活中的经验，提出在家中安装智能灯具的建议，由此教师就能导入主题任务。2.先导学习，认识各种电子原件在“制作一款智能台灯（声控灯）”主题任务推进过程中，学生需要熟悉各种电子元件，同时也需要掌握一些电子元件工作的原理，这就需要教师在教学活动开展过程中，充分发挥自身优势向学生进行解读。教师在课前需要认真研究本课程的整体目标，同时结合制作智能台灯可能会用到的电子元件，展开教学设计，在正式开始实践探究之前，从理论层面，帮助学生充分认识智能台灯工作的原理以及控制器、舵机、声音传感器、拼插零件等电子元件所发挥的重要作用，由此为实践活动的开展奠定坚实基础。3.小组探究，在合作学习中提升人工智能校本课程在开发过程中，实践环节是教学活动的重点。为了使该环节的教学活动能够取得理想效果，教师需要给予学生充足的时间去展开探究[4]。教学活动可以借助小组合作探究的方式来开展，在活动开始之前，教师首先需要向学生宣读纪律，之后导入活动的任务主题，引领学生开始探究活动。在探究活动开展过程中，学生需要围绕以下任务来稳步推进。任务一：制作声控灯需要用到哪些电子元件？在本环节探究过程中，教师需要重点引领学生结合之前对电子元件的了解，展开互动；通过互动引导学生得出结论，要想制作声控的智能台灯必须要具备：眼灯、传感器、控制器。在学生通过探究得出结论之后，教师一方面肯定学生的答案，另一方面引领学生认识眼灯，由于之前学生已经对传感器和控制器有所了解，所以课堂上不再单独介绍。任务二：连接方式。本环节的教学活动中，教师需要重点指导学生如何将电子元件正确连接，教会学生认识每个接口的功能，从而帮助学生不断加深认识。任务三：分析台灯结构。这一环节需要学生将之前探究过程中所学到的知识和经验展开分析，在小组同伴的团结协作之下，充分了解台灯的构造，为接下来的制作创造条件。任务四：模型搭建。在指导学生借助小组合作制作智能台灯的过程中，教师要为学生提供参考的模型，使学生在脑海中能够形成初步思路。任务五：编程。教师引领学生借助系统进入编程的界面，连接uKitAI控制器，带领学生认识代码区的各种代码块，找出与眼灯基础操作有关的代码块。学生按照设置灯光、试一试来展开验证。在不断探索和验证过程中，学生就会熟练掌握制作技巧。4.能力拓展，借助改装迁移经验在学生掌握制作技巧之后，在接下来的教学环节，教师需要将注意力集中在能力拓展上，通过改变条件，引领学生对原有的智能台灯进行改装，如教师可以提出以下要求让学生编写程序：当声音强度值超过100时，亮起一个眼灯3秒；当声音强度值超过200时，同时亮起2个眼灯5秒。同时，教师引导学生思考：假如智能台灯在工作过程中仅仅使用声音传感器，那么白天可能会出现什么样的情况，应该如何做才能解决这一问题？通过这种方法就能更好地引导学生融入对问题的思考，学生可以结合之前所了解到的各种传感器，提出加装感知亮度的传感器，通过编程确保智能台灯只有在亮度低于某一数值时才正常工作，由此，学生综合运用相关知识的能力就能得到提