人工智能背景下的小学编程教学策略研究

翁素桦

摘 要：近年来，我国小学阶段逐渐把人工智能课程融入信息技术教学中，逐步推广编程教育，旨在培养复合型人才。文章主要阐述人工智能发展与教育、图形化编程的特点，以及人工智能背景下小学编程教学策略研究。笔者以“单词学习小助手”一课为例，课堂设置“创设情境—通识学习—体验活动—实验活動—拓展应用—评价总结”六个环节来展开教学，有效提升小学生的创新思维能力。

关键词：人工智能;小学编程;教学策略

一、人工智能的发展与教育

人工智能是一项多领域交叉学科，包括计算机科学、数学、认知科学、心理学等，研究人类智能活动的规律，构造具有一定智能的人工系统，研究怎样能够让计算机去完成以往需要人工参与才能完成的工作。其实质可以理解为：让机器能够像人类一样思考、行动，并且具有一定的理智性。人工智能学科核心素养主要包括人工智能意识、技术创新思维和智慧社会责任。

随着人工智能在生产、生活、工作中的应用，也为教育提供了丰富的资源，推动教育的发展。在教学中，图像识别、语音识别、人机交互等人工智能技术在教育领域已被广泛利用，一方面能够打破时间和空间的界限，让学生在“沉浸式体验”中学习，易于激发学生学习的兴趣，提高学习积极性;另一方面可以利用大数据分析辅助教学，有效提高教学效率，便于教师根据每个学生对知识掌握的情况因材施教，促进学生的全面发展。除此之外，个性化学习、智能学习反馈、机器人远程支教等人工智能的教育应用，推动着教育的改革与发展。

二、图形化编程的特点

编程是实现人工智能的关键基础，编程语言有很多种，结合小学生的身心发展特征和难易程度考虑，广州市人工智能教材采用了图形化编程语言。图形化编程的学习旨在通过系列学习，培养和提升学生的创新思维、计算思维和编程思维，帮助他们更好地正确掌握编程世界的底层逻辑，更好地解决实际问题。

文章研究的图形化编程工具是编程猫的kitten源码编辑器，具以下特点：一是免费使用，学生无论在家，还是在学校都可以打开平台进行创作，无须家长或学校额外购买产品;二是有趣的界面，该编辑器采用卡通式形象和背景，有效激发学生的兴趣，减少学生对编程的抗拒心理，让学生愿意操作、研究和创作;三是易于操作，源码编辑器中的图形化编程语言，通过移动积木的位置，设置参数，就能直观地感受画面的变化，让学生在操作中逐渐理解画面交互与编程代码的直接关系，无须掌握系统性的编程逻辑也能进行创作，让编程学习过程变得简单。除此以外，该平台支持XP系统、win7及以上系统下载客户端进行离线编辑代码，也能在线分享作品，互相交流学习。

三、人工智能背景下的小学编程教学策略

编程是人工智能+教育的重要组成部分。小学阶段主要是通过让学生发现学习和生活中的人工智能，体验人工智能为我们的学习和生活带来的改变，激发学生的学习兴趣，培养学习动机。

（一）创设情境

研究和经验实践发现，情境能够有效激发学生的学习兴趣。在信息技术课堂教学中一般采用的创设情境的方法有：结合生活展现法、运用实物演示法、利用多媒体再现法，教师要根据教学内容，合理有效地选择合适的方法进行情境导入，5分钟快速集中学生的注意力，使学生主动积极地进行建构性学习。

如“单词学习小助手”一课中，笔者采用“听电影台词，猜电影”的游戏进行导入。备课时，笔者用问卷调查的方法搜集班上每位同学最喜爱的十部英文电影，然后把最多人选的十部英文电影筛选出来，并分别在这十部电影中找出一句经典台词，把这十句台词填写在程序的台词库当中。在课堂上，全班一起参与游戏，当单击“听台词”时，电脑会随机播放一句台词库中的台词，知道电影名称的同学可以单击“说答案”回答，让电脑判断答案是否正确，如果正确会显示“正确”，否则显示“错误”。

（二）通识学习

掌握知识是培养能力的基础。在建立知识构建时，教师利用先行组织者策略，在安排学习任务之前先给学生呈现引导性的学习材料，以生活中的实际应用为依托，结合计算机思维的概念对编程中的相关知识进行解释，有利于学生建立新、旧知识的联系，从而对新学习的内容起固定、吸收作用，更好地指导实践和创作。

在“单词学习小助手”一课中，笔者以微课的方式让学生初步感知“电脑是如何说”和“电脑如何听”，分别解释语音合成技术和语音识别技术，并用生活中常见的例子加以说明，如有道APP的读单词功能、在线文字转语音、语音识别翻译功能等。

（三）体验活动

教育家库伯认为体验是学习发展的源泉，学生在有教育作用的情境中体验时，会自觉反思体验的意义，并随着思考的逐渐深入，学生会在体验的基础上形成抽象概念，其后对抽象概念加以检验，了解其运作方式，这种检验是通过主动实验过程进行，必然会使学生重新回归具体体验。

在“单词学习小助手”一课中，以小组（6人）为单位进行体验式学习，每组配备有2台平板电脑，每台平板电脑中有已准备好的3个程序软件，一是“听英文说中文”单词练习，二是“说中文翻译英文文字”导游助手，三是“文字转语音”播音助手。要求小组成员分别体验这三个程序软件，组内交流分享每一个软件实现的功能，完成“研学案”上的程序流程图填空（如下图），并选一个代表在班上分享“听英文说中文”单词练习实现的功能。

（四）实验活动

学生在体验时对语音合成技术和语音识别技术仅停留在概念认知层面，还不理解如何在实际问题中应用。只有通过实验活动，让学生真正动手去做，结合编程语句中的变量积木块、条件语句积木块，从直观上和操作上感知具体步骤，从而获得直接经验并内化成知识，达到培养创新精神和实践能力的目的。

在“单词学习小助手”一课中，以任务驱动教学法促使学生自主学习并解决问题。首先分析要实现程序的功能，根据已完成的流程图逐一对应积木块，然后把积木块拼合在一起，最后反复测试程序是否实现了预定的功能。如果在操作过程中遇到了困难，可以跟小组成员进行合作，也可以请求教师指导帮助。

（五）拓展应用

在实际生活中，学生在解决问题时需要灵活运用各种知识，或需要一定的创新，才能有效解决问题。根据维果斯基的最近发展区理论，教师应该走在学生发展的前面，走在教学内容的前面，让学生能够实现“跳一跳，摘果子”的目标。

在“单词学习小助手”一课中，以语音合成技术或语音识别技术为基础，小组合作进行创作。通过小组合作，让学生在讨论中发生思维碰撞，合力解决问题。有的小组创作了“听中文说英文”，有的小组创作了“古诗词对答接龙”，有的小组创作了“数学口算达人”。各小组展示成果，组间互相点评交流学习，通过跨学科融合提高学生的学习兴趣，培养学生的创新思维和信息素养。

（六）评价总结

新课改和最新的义务教育实施评价方案要求注重综合评价与特色评价相结合、注重结果评价与增值评价相结合、注重自我评价与外部评价相结合，重视全体学生德智体美劳全面发展的同时，要注重差异性、多样性，关注每一位学生的个性发展。课堂总结有利于巩固已学知识，形成体系，便于应用。

在“单词学习小助手”一课中，先让学生完成自评、小组评，然后教师评。再随机抽取两名学生进行学习小结，先让学生对不完善的地方进行补充，然后教师总结。通过评价与总结，巩固本节课所学习的内容，促进后续学习。

四、结语

为了让学生能够更好地适应社会发展，培养小学生的创新思维和信息素养，通过信息技术课堂进行编程教学，让学生在各种体验与实验活动中感受人工智能应用带来的变化，做到理论与实践相结合、小组合作与个性创作相结合、多元评价与自我反思相结合，促进学生的全面发展，推动“人工智能+教育”的发展。

参考文献：

[1]高志敏.小学机器人编程教学策略与实践应用[J].中小学电教，2021（03）.

[2]邵娇妍.基于计算思维能力培养的小学图形化编程教学策略[J].课堂教学，2022（03）.

[3]孙高一宸，史学婷，刘玉涛.基于案例教学的小学生人工智能课程学习探索[J].电子基础，2020（11）.