人工智能视角下小学信息科技课堂跨学科教学方法探索

江苏省苏州市昆山经济技术开发区实验小学 刘 青

随着教育信息化进程的持续推进与深化，大数据、云计算、人工智能等新一代信息科技在教育教学领域的应用规模与范围不断扩大，为信息化教学的开展提供了基础保障与便利条件。近日，教育部发布了《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“2022年版新课标”），其中明确提出要基于学生核心素养发展需求，遴选主题内容，开展跨学科主题活动。小学信息科技教师在跨学科主题教学的过程中，可通过大数据、人工智能等技术与教学活动内容的有机融合，提升学生对信息科技的了解认识，拓展其学科视野，激发其学习信息科技的主动性、积极性，促进其全面健康发展。

一、人工智能视角下小学信息科技教学的优势

（一）提高学生创新思维能力

小学信息科技课程考虑到小学阶段学生的认知理解能力有限，因此涉及教学内容相对较少，教学难度较简单，旨在提高学生的创新思维能力。现阶段小学信息科技教材多以计算机操作内容为主，在相关信息科技教育工作的开展过程中常出现“浅尝辄止、流于形式”的现象。通过将人工智能引入教学实际工作，将复杂抽象的结构化教学知识转变为直观生动的内容，能够强化学生对信息科技知识的理解与记忆。通过这种方式，有效发挥人工智能的数据分析展示功能，有助于提高学生的创新思维能力。

（二）体现信息科技课堂教学价值

现代科学技术的发展日新月异，大数据、云计算、人工智能等技术在社会各行业领域的应用日益广泛和成熟。在人工智能视角下开展小学信息科技教学，可以使学生亲身感受到新一代信息科技在现代社会生活中的应用价值与影响效果，有利于拓宽学生的科学技术视野。与此同时，教师在开展信息科技跨学科主题教学的过程中，将现阶段的人工智能前沿科技成果呈现给学生，能有效激发学生对信息科技学习的好奇心与求知欲望，使其领略信息科技的魅力，理解科技是促进社会发展进步的重要动力。

（三）塑造学生信息思维模式

在小学信息科技教学的过程中，教师可通过人工智能辅助教学活动的设计与具体开展，增加教学内容和过程环节的科学性与逻辑性，创设具有生动性、趣味性、创新性的课堂教学环境。学生在学习的过程中能提升对信息的敏感度，发展信息价值感知力与判断力，培养计算机思维，在解决问题时能利用抽象、分解、建模等计算机科学思想方法进行分析思考，进一步提升运用所学信息科技知识解决实际问题的能力。这种教学方式有助于学生完善学科知识体系，厘清知识脉络，提高学习效率，并塑造科学的信息思维模式。

（四）培养信息社会责任意识

2022年版新课标明确指出信息科技学科的核心素养内涵包括学生的信息社会责任。信息社会责任是对个人文化修养、道德思想以及行为素养的综合要求。基于人工智能视角的小学信息科技教学，能帮助教师在教学过程中创设情境互动式教学环境，使学生直观感受信息科技对社会生活的各种影响，帮助学生理解在互联网空间中应当严格遵守相关法律法规与道德规范，培养学生形成优良的信息道德品质，使学生在乐于帮助他人、积极共享信息资源的同时，具备良好的自我保护意识与信息社会责任感，自觉维护互联网空间的秩序。

二、小学信息科技跨学科教学的实施策略

（一）人工智能走进课堂，激发学生学习兴趣

小学阶段的学生具有好奇心强、玩心较重等性格特质，认知与理解能力具有一定局限性。人工智能是一种融合数学、计算机科学、信息科学等多学科理论的新兴技术，在实践领域具有较为复杂的原理与结构，容易导致学生在学习过程中出现难以理解和接受的情况，不利于提升学生的学习热情与课堂教学参与度。学生在家中虽然接触到了部分人工智能产品，但是由于没有经过系统的学习，他们面对这些产品时只会一些基础的操作而不会进行深入的探究。因此，相较于传授深层次知识原理的传统课堂教学方式，让学生直接接触人工智能产品更符合其身心特点与学习需求。

例如，在教学凤凰科学技术出版社出版的小学信息科技教材中的“认识机器人”这一课时，教师可以围绕“数字设备体验”跨学科主题，将当前人工智能领域中的机器人应用为用多媒体演示展示给学生，并结合实际情况为学生提供实际产品体验。教师在课堂教学导入阶段可以先提问学生：“同学们做家务时常扫地拖地，有什么机器人可以帮助我们吗？”学生回答：“扫地机器人。”这时教师拿出提前准备好的扫地机器人，带领学生对机器人进行观察，以此激发学生的学习兴趣，营造活跃积极的课堂教学氛围。接着，教师启动扫地机器人，让学生观察机器人的自动前进、避障、清扫等功能，结合机器人自动控制、结构形态、完成动作特点等知识点进行讲解。此外，教师还可结合智能音箱、人脸识别软件、扫脸支付软件等人工智能领域的产品进行教学，充分拓展学生的知识视野，为其之后的信息科技学习奠定知识基础。

（二）进行任务驱动的项目式小组合作

2022年版新课标，倡导以真实问题、真项目驱动，引导学生建构知识，增强解决问题的能力。项目化学习和陶行知先生倡导的生活教育理念不谋而合，要求以学生为主体，基于真实生活，通过“知行合一”与“教学做合一”的方法论，培养具备道德品质和创造能力的人。所以，项目式学习越来越受到教师的重视。要进行项目式学习，就离不开小组合作。但不少教师在开展信息科技项目式学习活动的实践过程中总是感到困难重重，针对此，我们可以在开展项目式学习活动之前，专门去设计一些前置性的学习活动，以此来确保项目式学习活动的高效开展。在核心素养教育方面，小组合作是极为重要的教学举措。在2022年版新课标中，课程总目标就有一条“提高数字化合作与探究的能力，发扬创新精神”。小学生的信息科技水平普遍不高、实操能力普遍不强，对信息科技相关知识的认知难免有些障碍。在小学信息科技教学中组织学生开展小组合作，让学生之间能形成互助合作的关系，帮助学生快速补足认知短板，形成良好的学习氛围。

例如，在教学“体验智慧出行”这一项目时，教师可围绕“互联智能设计”跨学科主题，通过设立前置性学习项目，让学生进行项目式学习。人工智能对人们的学习、生活、工作都有着深远影响，尤其是在解决问题的思维方式上。学生可根据有趣的问题设计活动，比如，结合学校资源，前往不同的实践基地进行社会实践活动时，应选择何种交通工具，以及该如何去规划最优的来回路线；又或者预测在不同天气条件下，同伴会选择通过哪种交通工具来上学。在开展项目式教学前，教师可以引导学生去了解学习如何使用智能设备进行出行线路的规划、道路的导航等，再让其结合生活实际，采取多种方式收集多组数据，构建多维度数据集，运用人工智能规划出行线路、预测同伴出游的交通方式。

（三）创设情境互动教学，构建高效课堂教学模式

随着现代科技的发展进步，人工智能技术已经在社会生活中的各领域得到广泛应用。小学生对计算机知识的接触较少，信息知识储备相对薄弱，而信息科技教材内容中抽象概念及逻辑原理占比较多，从而对课堂教学质量与效率造成不利影响。如今，人工智能已经广泛普及，在家庭生活中，学生有不少便利条件能够接触到人工智能、应用到人工智能。所以教师要鼓励学生利用好课下时间，在家里多运用所学的人工智能知识去解决实际问题，从而逐步提升信息科技水平。一方面，教师要积极与学生家长沟通，让家长了解学生在学校里的学习进展情况；另一方面，教师要让家长给学生创造条件，允许他们适当使用电脑或手机等智能化设备，通过家中的智能化设备去完成家庭作业、解决问题，熟悉电脑搜索引擎和上网操作。在小学信息科技教学中，教师既要掌握核心素养的具体要求，又要掌握学生认知能力和行为习惯等方面的情况，充分利用信息科技的有利条件完成教学。只有学生在生活中多接触人工智能，教师才可以在教学中结合具体内容，主动创设相应的互动教学情境，使抽象难懂的知识转变为直观生动的具象知识。

例如，在教学“机器人机械手”一课时，教师可围绕“数据编码探秘”跨学科主题，通过创设情境的方式开展互动教学。教师首先通过多媒体设备为学生播放一段建筑工地的施工视频，提问学生：“刚才视频中的大型吊车是怎么抓起重物的？”学生答：“吊车用一根手臂和一个大爪子抓起物体，还可以通过转盘控制手臂方向。”接着教师从吊车实物出发，引出机械手的概念，并为学生讲解机械手的原理及程序实现。然后，教师可以让学生扮演吊车操作员角色，让其为机器人机械手编写程序，使其完成抓取、搬运、推动等动作。通过这种教学方式，学生能从数据编码中体验到成就感，树立对信息科技学习的自信心。

（四）立足学生个体差异，开展针对教学活动

不同学生的学习基础、学习背景以及学习经历均不相同，学生之间通常存在一定程度的差异，表现为学生的个人学习能力及学习兴趣各有不同。所以，完善小学信息科技分层教学制度较为重要，但要想真正做到这一点，具有一定的难度，需要教师全身心地投入其中，利用闲暇时间加强学习，从而更好地达成课程目标。在分层教学中有很多细节，不管是学习还是授课都被包含在内，这也需要教师结合学生的实际情况，针对理论教学和上机实践等进行分门别类、整合目标、形成相对完备的教学体系。教师在开展小学信息科技跨学科教学时，要关注学生整体的学习需求，根据每个学生的具体情况，针对性地开展差异教学。此外，教师还需要针对不同层次的学生制定具有针对性的学习目标。例如，教师在教授优秀的学生时，除了要让他们掌握基础课程内容外，还要让他们进行自主探索、不断提高解决生活中实际问题的能力，这也符合新课标中“提高数字化合作与探究的能力，发扬创新精神”的总目标；而对学习能力较低的学生来说，教师应鼓励他们积极完成基础知识学习，并且在有能力的情况下进行适当的自主探索。小学生的学习能力存在较大差距，教师必须客观看待学生之间存在的差距，以学生为主体，提高学生的学习积极性。

例如，在教学“人工智能的应用”一课时，教师可围绕“小型系统模拟”跨学科主题，充分立足于学生的个体差异，开展针对性的教学活动。对喜欢各种游戏的学生，教师可以为他们讲述人工智能近年来在棋类比赛中的表现，并要求学生参考AI下棋机器人的程序算法，自主设计一个多人轮流拿火柴棍的博弈游戏程序，游戏规则为每次拿走1～3根火柴棍，拿到最后一根的人获胜。学生利用循环、分支、顺序等程序控制结构，以及与或非逻辑运算，分析并设计相应的算法，结合教师的指导编写游戏程序。对喜欢听音乐或阅读的学生，教师可以要求其对自动语音识别、自动文字识别、听歌识曲等软件的原理进行了解学习，并与其他学生分享交流，促使学生在分享学习成果的过程中共同进步。

（五）创新教学评价方式，促进全面均衡发展

传统小学信息科技学科的教学评价主要关注学生的任务完成结果，对学生学习过程中的表现重视度不够，与此同时，教师作为唯一评价主体，评价方式趋于单一，对学生的主体性地位及个体差异性认识不足。为此，教师应当在小学信息科技跨学科教学中利用大数据、云计算、人工智能等技术，创新开展教学评价，促进学生的全面发展。

首先，教师应采用过程性评价与终结性评价相结合的评价模式。评价内容除了参考学生的期中、期末测验成绩，还应综合考察学生的课堂表现情况、实践操作规范性、信息社会责任意识等评价指标，实现对学生的全面客观评价。其次，教师借助大数据技术对学生的平时作业成绩、随堂检测成绩、阶段性测验成绩等数据进行分析处理，生成可视化评价报告，帮助学生明确自身优缺点，辅助教师进行教学调整。另外，教师还可借助人工智能技术，基于学生个人数据形成相应的数字成长画像，采取针对性评价方式激励学生健康成长。

三、结语

综上所述，随着人工智能技术与教育信息化的深度融合发展，在现代化教育教学过程中应用人工智能优化课堂教学已成为必然趋势。小学信息科技教师在开展跨学科主题教学时，要善于将大数据、云计算、人工智能等新一代信息科技引入教学活动，以此提升学生对信息科技知识的理解与认知，提升教学质量与效率。与此同时，教师应坚持与时俱进，不断探索创新人工智能视角下信息科技课堂教学的新模式，最大程度发挥跨学科主题学习的特征优势，促进学生全面综合发展，培育更多符合时代社会发展需求的高素质信息科技人才。