基于人工智能发展规划的小学信息技术程序教学探究

福建省莆田市实验小学 林燕芳

国务院印发的《新一代人工智能发展规划》明确指出：要在基础教育阶段设置人工智能相关课程，要求学校推广编程教育，鼓励社会力量参与到编程教学软件、编程教学游戏的开发与推广中。因此，在小学阶段应当将重点放在培养学生对人工智能技术的兴趣以及编程意识、编程能力上，科学设计程序教学课程内容，采取合理方法展开教学。

一、小学信息技术程序教学的必要性

小学信息技术学科教材中的主要知识内容包含计算机基础知识、Windows 操作系统以及各类软件使用技巧等。不难看出，其中大部分内容都是在教学生信息技术技能，却很少有针对程序思想教育的内容。从教学活动实际情况来看，信息技术教学多以完成教材指定操作为目标，对计算机原理、程序思想甚少提到。然而，无论信息技术如何发展，程序思想永远不会过时，比如已存在几十年的Pascal 编程语言，如今依然有人使用；对于当下流行的Python，如果学生学过编程基础语言，再学习Python 则非常容易。因此，归根到底，小学信息技术要重视培养学生的程序思想，扎实学生的程序基础。

二、小学信息技术程序教学的重要价值

（一）培养学生解决问题的能力

程序教学的核心思想在于启发学生发现问题并尝试进行分析与解决。在创建编程语言项目之后，首先要根据项目要求做系统规划，然后对不同动作展开分析，并提出可行的解决方案，最后通过搭建实现效果。在编程过程中，学生能够自主创作，而且小学生接触的Scratch 添加与删除指令比较容易，能够即时且直观地看到操作后的效果。同时，教师也要重视引导学生在编程创作中主动提出问题与解决问题，实现对学生解决问题能力的有效培养。

（二）锻炼学生的逻辑思维能力

程序学习并非要将学生培养成为小小程序员，而是要重点培养学生的编程思维。以往的小学信息技术教学课程内容较为枯燥，而基于Scratch 软件能够实现可视化的程序学习，丰富生动的编程界面与更适合小学生的交互功能，再加上多样素材、积木式指令集，能让小学生学得不亦乐乎。在Scratch 软件的程序设计学习中，学生的逻辑思维能力能够得到有效锻炼，让学生在感性经验积累的基础上不断向逻辑推理方向发展，强化学生的逻辑思维能力。

三、小学信息技术程序教学的实施途径

纵观现代社会的发展，人工智能早已深刻影响着人们的生活，编程已经成为人类与计算机进行沟通的工具，信息技术显得愈发重要。可以预见的是，在今后的基础教育中，编程教学也会像语文、数学、英语等传统学科一样，成为所有适龄学生必须接受的教育。

（一）课程内容

从当前人工智能的实际应用来看，主要应用领域在于机器学习算法与神经网络算法。得益于这些算法的不断完善，人工智能才会变得越来越“智能”，可见算法之于人工智能的发展意义极为关键，而算法正是编程学习的关键内容。基于此背景，小学信息技术程序教学需要对课程内容进行重新定位，并且要结合小学生的接受能力与不同发展阶段的学习特点，完善课程体系。具体来讲，可根据年级一共分为五个阶段。第一阶段主要以游戏化情境教学培养学生编程学习兴趣为主，采用图形化编程的方式向零基础的小学生开展编程入门语言学习，通过情境的创设，用游戏化、图形化的呈现方式与拖拽方式展示编程核心逻辑，主要面向小学一、二年级的学生展开教学；第二阶段则将重点放在Scratch 图形化编程与Logo 语言的使用方面，内容为Scratch 与Logo 语言的基本模块，要求学生认识程序设计的基本构造，能够尝试利用编程方法解决问题，主要面向小学三年级学生展开教学；第三阶段则以项目任务的教学为主，通过教师布置具体任务，学生从中进行问题探究、需求分析，实施整体架构、搭建、纠错、测试，在任务完成过程中掌握重复、判断、变量等知识点，主要面向四年级学生展开教学；第四阶段则重点学习算法，会涉及循环、列表、分治、递归、冒泡等知识点，在教学中可以通过奥数问题进行引导，比如鸡兔同笼等问题，同时绘制出二叉树、科赫雪花等图形，在过程中渗透递归、分治等思想，了解不同算法的使用场景，主要面向五年级学生展开教学；第五阶段则是编程机器人学习，利用各种编程图形化语言进行指令编写，同时结合多种开源硬件，实现编程机器人完成组合动作，主要面向六年级学生展开教学。

（二）教学方法

Scratch 与Logo 语言听上去较为高深，将其设置在小学信息技术程序教学课程内容中，对于零基础的小学生而言，教师需要采取有效的教学方法，将高深的理论转化为直观形象的知识展开教学。同时，教师要认识到兴趣是促进学生程序学习最关键的因素，只有在兴趣的驱动下，才能够有效培养学生程序思维基础，唤醒学生程序学习的求知欲。具体来讲，教师可以采取如下教学方法培养学生的程序学习兴趣。

1.巧妙导入

程序教学略显单调枯燥，比如Logo 语言教学，但如果教师能够采取趣味性情境创设的方式进行教学导入，便能为程序教学带来全新的活力。当然，情境导入教学需要与教学目标契合。比如，在Scratch“穿越迷宫”的教学中，教师可以通过播放“猫和老鼠”的动画片进行导入，通过提出相关问题如“猫能够顺利抓住老鼠吗？”“猫要抓到老鼠需要如何躲避障碍物？”“猫抓到老鼠之后会如何处理？”，引导学生思考程序编写的基本要素，唤醒学生的求知欲望。又如，在Logo 语言“画蒲公英”的教学活动中，教师通过多媒体设备播放蒲公英随风飘舞的视频，让学生先观察蒲公英的形状，再投入程序学习，这样能够让学生的学习积极性有所调动。

2.游戏教学

程序教学倘若能够合理利用游戏展开教学，可以让学生注意力保持高度集中，从而提高教学实效。比如，在学习Logo 语言的命令时，教师可以将命令与其含义制作成相互对应的射击游戏，学生只有记住了命令与其含义才能完成游戏，无形中加强了学生的记忆。在Scratch 编程学习中，教师也可以先让学生玩设计好的游戏，然后询问学生：“想不想知道这个游戏是怎么做出来的？”还沉浸在游戏乐趣中的学生自然会对程序学习充满兴趣。由此可见，游戏在小学信息技术程序教学中属于“必备操作”，通过将教学内容渗透在游戏中，寓教于乐才能活跃课堂氛围，激发学生学习兴趣。

3.开展竞赛

小学生的胜负欲非常强烈，教师在教学中可以基于学生的心理特点进行教学引导，激发学生的学习兴趣。在小学信息技术程序教学活动中，同样可以开展竞赛，让学生在多样化的竞赛活动中开动脑筋，实践训练，活跃课堂氛围。比如，在Logo 语言“画星星”的教学活动中，倘若教师一味地讲解画星星的方法与具体命令，学生一定会感到枯燥乏味，久而久之学生的学习兴趣会大大减弱。因此，教师可以通过组织“画星星3 分钟大PK”的竞赛活动，为课堂教学添加“兴奋剂”，比一比谁在3 分钟之内能画出最多且排列最漂亮的星星。竞赛的氛围能调动学生的积极性，学生在学习“画星星”的知识过程中会更加专注，进而提高教学质量与效率。

（三）教学评价

以往的小学信息技术教学评价方式基本是以学生上机操作为主，附加一定的理论考试，结合信息技术学科作业展开整个学期的总结性考核，最终给予学生的评价主要为等级制。程序教学的评价方式可以借鉴以往信息技术教学的评价方式，同时也可以结合程序教学课程内容展开相应的评价，比如融入过程性评价、项目任务评价、发展性评价、考卷评价，等等。综合教学实践经验来看，前期阶段的程序教学可以通过考卷评价的方式巩固学生的理论知识，在后续阶段的学习中则更适用过程性评价与发展性评价，主要对学生平时课堂中的程序作业完成表现进行记录，包括课堂作业、竞赛成绩等，同时对于学生在期末阶段运用课堂所学知识用程序语言解决实际问题也要给一定的发展分。这种教学评价方式不仅有对学生平日学习的肯定，也能够让系统化学习的学生有更多施展空间，这对于程序语言学习有一定的促进作用。当高年级学生的编程能力达到一定水平之后，项目任务式的评价方法则要重点应用，先让学生在学期初确定整个学期要完成的项目，通过整个学期的学习在期末展示自己完成的项目，进而获得编程能力评级。这不仅能够让学生实现对教学内容的实际应用，也能让学生有自主创作的空间，增强学生的编程实用意识。

综上所述，要在人工智能领域拥有更多人才储备，必须从基础教育抓起。伴随新课程改革的不断深入，信息技术教学需要借此契机进一步完善课程内容、教学方法、教学体系以及教学评价，在人工智能发展方向的指引下，为国家培养更多优秀的信息技术人才奠定基础。