在小学如何有效地分阶段实施人工智能校本课程

黄桂平

【摘要】在小学信息技术课程中融合人工智能教学，能全面促进提升学生的信息技术素养。本文就如何通过游戏化教学内容，让学生受到人工智能的启发;如何引导学生在日常生活中体验人工智能产品，进而更深层次地利用编程解决学习和生活中的问题，培养学生的计算思维和创新思维等进行阐述。在小学分阶段，开设人工智能课程，可以提升学生的人工智能认知、思维及能力，使学生适应科技的发展，迎接未来的生活。

【关键词】小学;人工智能课程;分阶段

随着信息科技的迅速发展，人工智能技术一直处于科技发展的前沿阵地，2018年1月，教育部印发了《教育信息化2.0行动计划》，强调通过大数据的收集和分析，把人工智能融合到日常课堂的教学中。

一、小学开展人工智能教育研究的现状和需求

现阶段，人工智能教育课程对小学生的最大作用不是让学生学会编程，成为一名程序设计师，编写更高层次的程序，而是通过人工智能编程教学发展学生的逻辑计算能力。开展人工智能教育的形式有：国家课程及以“机器人教育”“创客教育”“STEM教育”“人工智能教育”等命名的校本课程和校内教育活动，各类与信息技术教育相关的科技创新竞赛活动，相关教育部门开展的编程、机器人、创客、STEM、无人机及人工智能等主题教育活动。这些课程多数没有分阶段和针对性地进行实施。所以，在小学精准地分阶段实施人工智能教育已成为亟需解决的问题。

二、小学阶段开展人工智能的有效实施方法

为了更好地衔接初中和高中的人工智能教学，在小学阶段应引入人工智能。最理想的课程是根据不同阶段的学生，分阶段地进行编程实践教学。具体如下：

（一）小学人工智能教学初入门阶段，教师要夯实学生的基础知识，把教学内容通过游戏化调动学生的学习积极性，激发学生的学习兴趣，从而对学生进行人工智能启蒙教育。小学人工智能教学初入门阶段主要是以游戏为主，让小学生开始学习编程，其目的不是让学生去学习编程的强大语言程序，而是开发学生的计算思维能力。因此，小学生低年级的编程课程是以编程思维为主导的游戏化学习。

案例如下：笔者在教学人工智能中《打砖块》的教学时，以当前最关注的新冠肺炎疫情为主题，把砖块换成新冠病毒的样式，弹珠球换成新冠疫苗的样式，挡板换成医生的样式，从而展开一场没有销烟的“抗疫拯救”课程，把抗疫战胜病毒的任务落到每位学生的身上，利用一句“我们要努力学习，誓要成为‘抗疫小战士’”向医护人员致敬，这样简单的一句话把学生的爱国热情激发了。

同时，在编程课教学中融入测控板的应用，使学生能在直观的硬件操作中感受到编程的魅力。此外，还有生动有趣的《吹牛大王》《猫和老鼠》《冰火人游戏》《宇宙大战升级版》等多个课程。

（二）小学人工智能教學升华阶段要让每个学生学会使用智能工具，体验学习生活中的人工智能产品。在教学升华阶段，要让学生利用简单的图形化编程完成相关的人工智能创造活动，也可以通过改变某些参数完成人工智能作品。在这个教学过程中，教师应巧妙设问，引导学生步步为营、环环相扣地思考如何设计才能达到预期效果。

案例如下：

1.利用语言识别模块实现人机对话。首先设置好“识别语音条”和“反馈语文本”，快速实现人机对话效果。通过语音识别模块软件，进行参数设置编写。

2.利用人机对话，智能化播放你说要听的MP3歌曲。

3.利用人机对话，让学生设计编程任务“听话的灯”。

语音模块当听到你唤醒它：

教师（学生）：“小工小工！

语言模块：我在呢！

教师（学生）：帮我把灯打开！”

语言模块：好的！灯已经打开。

对应的电灯就马上亮了，机器同时语音输出，当听到语音“小工小工！关灯！”，灯马上就灭了。机器同时语音输出：“好的，灯已经关掉了。”此外，还可以用此方法推广到控制启动电动窗帘、电饭锅、开风扇、开电视等家用电器，让学生亲身经历，这比教师的言传效果更好。

（三）小学人工智能教学精英阶段要开展更深层次的编程教学，学习用编程解决实际问题，培养计算思维、创新思维等信息素养。小学精英阶段的人工智能教学应该指导学生通过使用语音识别、图像识别、APP应用等进行头脑风暴，学习人工智能的具体应用进行创作性学习。

案例如下：笔者抛出这样一个问题——垃圾分类问题是现代社会目前的一大难题。如何解决呢？然后让学生自己思考处理的方法，学生的各种设计、处理方法不断地涌现出来。

在编程教学时，让学生以自我解决问题为主导，结合编程软件、手上的主板、各大种传感器、步进电机等，进行自主构思、创作、修改，并结合语音识别、图像识别、APP应用等完成《校园智能垃圾分类桶》作品。作品分为图像识别的微电脑、利用步进电机、滑轮、轨道、舵机、弗兰板等制作出的待分类工作台，你把手中的垃圾放在“待分类盒”上，微电脑的图像识别就会自动识别垃圾的种类，并通过滑轮和轨道，自动移动到对应的垃圾桶前面，自动打开工作台，垃圾自动掉进垃圾桶。这个机器集自动识别、精准自动投放到对应分类的垃圾桶里等功能，让不会分类的人们都可以精准分类垃圾。根据统计，这样的投放准确率达到95.6%或以上。

此外，也可以结合人工智能M6语音识别模块实现人机对话，机器会根据你说的垃圾名称，告诉你应该投到哪个垃圾桶里面去。例如，很多低年级学生知道那个垃圾叫什么名称，但走到垃圾桶那里就不知道投到哪个垃圾桶里。在这样的情况下，就可以问机器。

情景如下：

教师（学生）：大管家！

语言模块：我在呢！

教师（学生）：我手上的垃圾是旧电池？

语言模块：你好！请投到有害垃圾桶里面去，谢谢！

教师（学生）：我手上的垃圾是可乐罐？

语言模块：你好！请投到可回收垃圾桶里面去，谢谢！

……

三、结语

在小学教学阶段，应根据不同年龄阶段开展相应的人工智能课程，合理安排课程内容，根据学生认知能力、知识掌握水平等综合因素设计各阶段的课程内容。当前，小学人工智能课程设计和教学工作实践都还处于探索发展阶段，尚有许多研究问题待解决，期待通过更多的课程实践总结出一套完整且具有指导性的课程，以帮助学生更好地适应未来生活，提高教育现代化水平。

参考文献：

[1]教育部.教育部关于印发《教育信息化2.0行动计划》的通知[EB/OL].http：//www.moe.edu.cn/srcsite/A16/s3342/201804/t20180425_334188.html，2017-04-18.

[2]王振强.中小学人工智能教育现状问题与思考[J].中国现代教育装备，2019（22）：1-5.

责任编辑  胡春华