基于深度学习的小学人工智能教学对策探索

吴　碟

基于深度学习的小学人工智能教学对策探索

吴碟

（常州市花园小学，江苏常州213016）

随着科学技术的日益发展，人工智能教育也逐渐受到社会各界的广泛重视与广泛关注。而深度学习模式与小学人工智能课程高度契合，在教学环节引入深度学习模式，可以有效培养学生的学习兴趣，促进学生的自主体验，帮助学生完成知识点内化与知识点迁移，形成完善的人工智能知识体系。基于此，本文深度分析在小学人工智能课程教学环节引入深度学习模式的实践策略，供广大教育界同仁参考。

小学教育；人工智能课程；深度学习模式；实践策略

在教育领域的深度学习是指学生在教育人员的引导下对所学内容产生浓厚的兴趣，更加积极主动地参与到技能学习与知识获取环节，使新旧知识产生关系，建立完善的知识体系，顺利完成知识点内化与知识点迁移，可以将所学知识合理应用到具体环节，解决日常生活以及学习环节当中的各种问题。并且通过自主总结、自主反思等方式，检验自身学习成果以及学习过程。在小学人工智能课程教学环节学生若是处于深度学习状态，不仅教学效率可以得到有效保障，而且学生可以通过专业课程学习，掌握人工智能原理，形成良好的科学素养与综合能力。

一、深度学习内涵分析

总体而言，深度学习这一概念通常应用于教育领域或者人工智能领域，单就人工智能领域而言，深度学习是指精神网络学习，通过拓宽精神网络结构建立多维关联，更加接近机器的深度认知，被广泛应用于语音识别环节、图像识别环节以及人工智能围棋等方面。而在教育领域当中的深度学习涵盖深度学习方式、深度学习结果以及深度学习过程，早期研究表明：深度学习被理解为一种高水平学习方式与认知方式，与之相对的是机械式学习以及浅层学习。而随着深度学习研究日渐深入，对教育领域的深度学习也有了更高层次的认知。深度学习主要是指对知识进行合理迁移，将其运用到特定的情景以及场景当中解决具体问题，以此提升学习者解决问题的能力。在此形势下，深度学习重点也逐渐从学习方式转化到学习过程。除此之外，在深度学习研究当中还有学者表明，深度学习是一种建立在批判性学习、探索性学习基础上衍生的优质教学模式，要求学习者带着批判性思维思考问题。而深度学习也将学习者的批判性思维培养作为整个教育重点，教育人员为学生布置参与较强挑战性的学习任务，由学生自主完成知识整合，并且探索新知识。在沟通协作以及自我反思环节，不断对学习策略展开优化与调整，将学到的技能与知识合理迁移到特定的场景当中，解决实际问题。由此可见，深度学习可以有效培养学生的信息整合能力以及自主反思能力、逻辑思维能力以及沟通协作能力，而小学时期学生刚好处于核心素养发展的关键时期，在此阶段对学生展开深度学习训练，有助于促进学生的核心素养与综合素质发展，是不可多得的优质教学模式之一。

二、小学人工智能课程教学现状

相较于其他小学课程，人工智能是一门综合性较强、发展性较强的专业课程，教学目的不是为了学生掌握基础知识或者基础技能，而是需要通过人工智能理论教学以及实践教学培养学生的创新意识与创新能力，使学生从小养成良好的创造意识与创新精神。这需要在教学环节加强对学生思维能力的培养，但结合目前形势分析，小学人工智能课程多以程序编写或者机器人教学为主。但小学时期学生思维能力尚未完全形成，对很多知识点理解不深刻，影响整体教学效果，学生通常会模仿教师操作步骤逐步实施，无法了解到人工智能工作原理，更不理解程序编写价值。追根溯源，还是由于在教学环节缺少对学生思维能力培养，使人工智能教学处于机械式教学、浅层教学状态。除此之外，目前小学阶段人工智能教育处于研讨阶段，教学内容过于零散，缺乏统一性与系统性，部分教师甚至对中学教学内容展开照搬，造成小学生的人工智能学习障碍。不仅如此，人工智能是一项新鲜事物，部分教师在教学环节刻意追求“高大上”，一味增加学习难度，导致学生的完成度普遍偏低。长此以往，必将使学生失去学习兴趣、学习信心，不利于小学人工智能课程教学活动顺利开展，更不利于学生科学素养发展。

三、人工智能课程教学环节引入深度学习模式的实践策略

（一）培养学生知识迁移能力

整体而言，人工智能课程是一项实践性较强的课程，教学目的在于通过专业课程学习，使学生掌握人工智能的工作原理，并且可以对生活当中的各项人工智能技术有基础了解。因此，应当注重理论教学与实践教学融合开展。在深度学习背景下，教师首先应当注重理论知识教学通过引入实践案例、引入生活元素、设计生活场景等方式提升学生对人工智能技术的理解与掌握，帮助学生完成知识点内化。与此同时，教师还应当引导学生将学到的人工智能知识合理迁移到特定的情景当中，将理论知识学习转化为实践操作，使学生养成良好的实操能力，并且结合所学内容展开创新拓展。在创新拓展环节教师应当精准设计教学内容，结合学生的实际情况，使学生可以通过发挥想象力、联系生活实际等方式掌握人工智能设备的各项功能，要求学生将学到的知识应用到对应的情景当中，解决情景当中的特殊问题。这样不仅学生拥有良好的理论知识储备，同时可以将所学知识灵活运用，具备良好的知识迁移能力与解决问题的能力。

例如，在《智能风扇》课程教学环节，教师首先应当向学生讲解智能风扇的工作原理以及基本功能，待学生对智能风扇的基本原理有所理解之后，联系生活实际提出探索问题以及学习任务。在具体的应用环节，风扇会设定多个档位，而智能风扇设备则配备了声音传感器，用户可以通过语音控制风扇档位，科学地设置智能调速流程。具体功能如下：当风扇接到“一档”指令后，转速会自动调整为一档，通常而言，一档转速为30最适宜；当语音传感器接收到“二档”指令时，转速自动提升至60；同理，在听到“三档”指令时，智能风扇转速会调整为100。

（二）设定主题教学情景

主题化教学也是深度教学的常用手段之一，但就小学人工智能课程而言，主题化教学是指在某一特定知识主题下展开深度教学，结合学生的日常生活以及兴趣特点，将各个主线任务串联起来，分布在各个知识点学习环节，通过学生自主学习的方式，掌握人工智能基础内容，再通过小组研讨以及实践操作等方式掌握人工智能的核心原理。需要注意的是，兴趣培养是主题化教学成功的关键，同样也是深度学习效果的重要保障。在主题情景设定环节，教师应当保证情景尽量与学生的日常生活相贴合，这样可以有效激发学生的学习兴趣，弥补小学生在人工智能原理理解当中的不足，激发学生的学习积极性以及潜在能力。为保证深度学习效果，小学人工智能课程教学环节应当在生活场景当中展开问题探索，通过学生在熟悉的场景当中探索，实现深度学习解决各种问题，并且将自身在课堂学到的知识合理运用到生活情景当中。这样可以帮助学生完成知识点迁移，使学生的实操能力以及解决问题的能力显著提升。

例如，在《智能风扇》课程教学环节，教师就可以结合学生的认知情况以及兴趣特点创设教学情景：小明同学是一名足球爱好者，他在球赛结束后回到家中，将风扇功率调至最大，这样使刚刚运动完的小明感到身心舒爽。但此时家中的电话响起，是小明的妈妈叫他去楼下的姥姥家吃晚饭，小明挂了电话后直奔姥姥家而去，却忘记关闭风扇，而风扇则一直处于转动状态，这样不仅造成了电力资源浪费，而且也带来了一定的安全隐患。结合这一常见生活情景调动小学生讨论兴趣，在小组讨论环节，学生纷纷将自身观点表示出来，畅所欲言，对风扇的整体结构以及各项功能提出了大胆设想。而在小组讨论结束后，教师要求各个小组派代表发言，各个小组之间展开辩论，课堂气氛越发活跃，深度学习优势也因此得到凸显。

（三）加强学生主体体验

加强学生主体体验是深度学习模式优势得以体现的重要保障，同样也是深度学习的显著特征之一，是以提升学生体验为目标，激发学生主体意识，使学生通过自主实践以及小组合作等方式解决问题。在课堂教学环节帮助学生掌握基础构建原理，在此基础上，由学生展开自主探究。这不仅是人工智能教学效率的重要保障，同样也是深度学习的核心条件。各个教学环节都需要由学生深度参与，学生自主探究为显性活动，而自主思考则是隐性活动。单就小学人工智能教学而言，教师应当通过问题式教学激发学生的创新精神与自主意识，使学生自主、自觉地参与到趣味性活动探索环节，将教学主题情景分解为各个问题，以情景教学模式为主线层层带入，使学生通过自主实践以及小组合作等方式解决实际问题，通过解决问题掌握人工智能原理，再合理运用拼搭技能以及编程技能解决实际问题，引导学生深度参与，培养学生理论储备以及解决问题的能力，激发学生内在学习动机，以人工智能理论知识为基础，通过解决各种特殊问题以及复杂问题培养学生沟通能力、合作能力、自主能力、学习能力以及思维能力，为更深层次的学习与生活奠定坚实基础。

例如，在《智能风扇》课程教学环节，为保证学生进入深度学习状态，需要教师精准开展课程设计。首先，应当为学生布置一个循序渐进、由浅入深的分层学习任务，在各个任务当中设置不同层次的问题，引导学生通过自主实践或者小组合作的方式解决问题，完成教师布置的学习任务。在小组合作环节，注重将不同层次的学生划分到各个小组，将不同难度的问题分配给不同层次的学习小组，并且给予充分的思考空间与探究空间，要求小组成员分工明确，通过合作以及研讨等方式得出最终答案。这样不仅可以有效解决教师提出的问题以及布置的教学任务，而且可以在研讨以及合作环节，教会学生分享以及正确看待不同见解，尊重他人。其次，教师应当掌握红外传感器程序编写是本课教学难点，引导学生掌握编程分支结构，再由学生展开自主操作由小组共同完成程序编写任务，对红外线传感器测试长度展开精准实验，运用编程判断语句展开分支判断，最终完成程序编写。

（四）构建完善的知识体系

人工智能理论基础学习可以帮助学生提升对人工智能原理的理解，使学生可以将相关知识有机衔接，形成完整的知识体系。在深度学习的总结环节，教师应当回顾本课所学的技能与知识，对本课教学内容展开有效梳理，将全体教学知识点串联起来，运用思维导图等方式构建完善的知识体系，使学生养成学习之后及时反省、及时总结的学习习惯。在此基础上，还应当积极开展课后延伸活动，通过布置开放式课后作业，激发学生课后探索兴趣，使学生在课后作业环节展开深度钻研，将课堂学到的技能与知识与原有技能与知识串联起来，联系生活实际，建立完整的知识体系，培养学生的自主学习意识，使深度学习的作用与优势可以顺利呈现。

例如，在智能风扇课堂教学环节，教师就应当首先带领全体学生回顾本课所学内容以及所学技能，并且结合学生的掌握情况，为学生布置课后作业，要求学生自主探索：智能风扇通过增加传感器的方式，是否可以提升风扇功能？结合室内温度进行风速调节，或者增加温度传感器实现智能调温。总结延伸同样是深度学习的重点环节，此环节不仅可以有效激发学生的主体意识，使学生养成良好的自主学习习惯，而且可以为学生预留充足的自主拓展空间，使学生结合自身掌握内容对某一课题展开深度研讨，从而促进学生创新精神与创造意识形成。

四、结语

总而言之，深度学习教学模式与小学人工智能课程高度契合，二者之间具有诸多互通之处。小学人工智能课程教师可以通过培养学生知识迁移能力、设定主题教学情景、加强学生主体体验、构建完善的知识体系等方式帮助学生进入深度学习状态。这样不仅人工智能课程教学效率可以得到有效保障，而且可以有效促进小学生的核心素养发展、综合素质发展。

[1] 张志祯,张玲玲,徐雪迎,等.人工智能的教学角色隐喻分析——以人工智能教育应用领域高影响力项目为例[J].中国远程教育(综合版),2019,13(11):24-37,57.

[2] 焦振洲,于晓雅.小学信息技术课程渗透人工智能教育的探索与实施——以“输入与人工智能”教学为例[J].中小学信息技术教育,2021,15(5):49-51.

[3] 唐雯谦,覃成海.人工智能支持的个性化学习路径构建及其实证研究——以“跟它学”人工智能学习平台为例[J].中国电化教育,2021,17(5):124-128.

[4] 马燕莉,陈陈.项目化的小学人工智能课堂教学的实现路径——以《语音识别技术》教学为例[J].福建教育学院学报,2021,22(2):107-109,117.

[5] 张志新,杜慧,高露,等.发达地区中小学人工智能课程建设现状､问题与对策——以某“新一线”城市为例探讨[J].中国电化教育,2020,17(9):40-49.

[6] 许明伟,陈明宏.基于“1+2”课程模式的人工智能教育课程设计与实施——以区域校本课程《小学人工智能入门》为例[J].教育信息技术,2021(3):31-34.

[7] 蔡纯霞.基于人工智能运用于小学信息技术课堂的教学案例探究——以《动物园探秘——“曲线”工具》为例[J].少男少女,2019,3(33):28-29.

[8] 杨文刚.大班化教学中开展小学“人工智能”课程的实践与探索——以“我认识你——人脸识别技术的运用”为例[J].科学咨询,2020(7):161.

[9] 张屹,王珏,谢玲,等.小学数学PBL+CT教学促进学生计算思维培养的研究——以“怎样围面积最大”为例[J].华东师范大学学报(教育科学版),2021,39(8):70-82.

G622

A

1002-7661(2022)14-0010-03