人工智能在小学信息技术教学中的运用
作者： 宋洋摘 要：随着我国社会经济的不断进步，人工智能作为一种新兴技术，赋予了各行各业新的可能。在此过程中，如何在人工智能背景下，将学生培养成全方位发展的创新型人才，成为教师面临的主要问题。相比于语文、数学、英语等学科，信息技术的实践性与综合性更强。为了最大限度地构建高效课堂，教师既要提升自己的专业素养，又要在不断摸索中寻找合适的教学模式，提高教学效率。
关键词：小学信息技术 课堂教学 人工智能
从定义来看，人工智能不仅融合了多学科的知识点，还具有更新速度快、覆盖面广的特点。作为小学课程体系的重要组成部分，人工智能背景下的小学信息技术教学呈现出新的发展趋势。在日常的教学活动中，教师要引入人工智能教学手段，调动学生的学习积极性。本文将从具体的教学案例出发，深入分析人工智能在小学信息技术教学中的应用策略。
一、注重有效引导，形成理性认识
（一）重构教学理念，激发学生学习热情
随着社会的发展，学生不仅要掌握某些学科的知识点，还要掌握现代信息技术的使用方法，具备较高的信息素养。一般来说，无论是信息技术这门学科还是人工智能这门技术都极具抽象性。为了最大限度地调动小学生学习的积极性，教师需要重构教学理念，并引入情境教学这一新颖的教学策略。基于生活情境与教材内容的有机结合，学生不仅可以借助自己的生活经验总结“什么是人工智能技术”，还可以凭借适当的观点交换，明晰“人工智能技术经常出现在哪些领域”。
例如，在教学“初识人工智能”时，在前期的预学阶段，笔者要求学生自行收集资料，回答问题：“什么是人工智能？人工智能被广泛应用于哪些行业？人工智能的引入可能会出现哪些影响？”在课程讲解阶段，学生借助收集到的资料进行分享。比如，有的学生提到了图灵实验：“图灵曾提出了一个测试，在他看来，假如存在一个人类提问官，当该提问官提出问题后，无法区分回答者是人类还是机器时，机器就通过了考验。”结合这一回答，笔者充分肯定了学生的答案并结合自己先前的备课内容展示了两张图片。其中，第一张图片为Siri回答问题的图片，学生能认识到“人工智能与我们的生活息息相关”。在此基础上，笔者再次提出问题：“如果按照图灵的标准，还有哪些技术是人工智能技术？我们的生活中又有哪些人工智能技术？”根据上述问题，学生能充分调动自己的生活经验与知识积累，分享自己的所思所想。将学生带入人工智能世界，就要让他们意识到“人工智能与我们的生活息息相关”，让学生通过生活中出现的改变以及现有的教学资源，感受人工智能的魅力。
（二）搭建实践平台，深化学生对人工智能的理解
陶行知曾提出“教学做合一”“社会即学校”等理论。由此可见，无论是教师的“教”还是学生的“学”，都离不开学生的“做”。任何一门学科的教学都离不开实践，且最终的教学目的都是引导学生将自己的所思所想应用于实际生活。针对以上认知，在教学中，教师要为学生提供丰富的机会与实践平台，通过理论与实践的结合，深化学生对具体知识点的理解。
例如，在教学“语音识别”时，适逢笔者所在学校在开展机器人组装比拼大赛，基于此，笔者一边为学生讲解语音识别技术，一边开展“机器人设计”活动。考虑到课堂教学的效率以及比赛作品的保密性，笔者围绕语音识别的理论学习与实践应用设计相应的教学内容。在第一课时，学生需要了解语音识别的含义、设备搭建、代码编写、声波特征。一般来说，初学者在接触“语音识别”的代码编写时往往会存在畏难情绪。为了在确保学生学习积极性的同时，加强他们对代码编写的认识，教师应提前准备好代码。通过机器人与语音识别功能的联动，学生能逐渐认识到机器人也要匹配语音识别功能，只有这样，它才能凭借语音指令进行下一步的操作。第二课时则为具体的实践课，在此过程中，笔者展示了几个场景：识别《新闻联播》中的普通话；识别生活中的普通话；识别方言。结合这三个场景，学生可以根据自己的实际情况，以小组为单位展开探索。在第三课时，笔者鼓励学生走出校园，通过丰富的社会实践活动，感受人工智能技术在各行各业中的应用，了解人工智能技术给人们的生活带来的改变和影响。
二、贴合人工智能，引入多元策略
（一）以学生为主体，促进学生自主学习
在新课程改革背景下，小学信息技术教学被赋予了新的内容与使命。在此过程中，学生不仅要明晰知识点的定义、特点，还要形成自主探索知识点以及发现问题、分析问题、解决问题的能力。为了打造自主学习的环境，在信息技术教学中，教师可以借助线上平台这一新颖的教学工具，将课前预习、课中讲解、课后分析等教学环节串联起来。在这种教学模式中，学生不再是被动的知识接受者，而是主动的课堂参与者，在日常的学习活动中，他们也能从自己的学习需求出发，积极了解人工智能的相关知识。
例如，在教学“智能家居”时，通过本节课的学习，学生需要总结智能家居的几大种类，并了解、感受智能家居的便捷性和智能性。在预学阶段，教师可以基于教学重点，布置一项信息收集任务。根据任务要求，学生不仅要汇总互联网中有关智能家居的论述，总结智能家居的几大种类，还要结合科技发展现状，畅想智能家居的发展方向。在此基础上，教师可以利用线上平台收集学生的分析成果。在课程讲解阶段，教师可以以学生的分析成果为教学资源，并展开深入讲解。相比于以往的课程讲解，学生可以从线上平台中找到自己学习的痕迹，树立学习自信心。在课程讲解的最后，教师还可以策划一场开放性的小组讨论活动：“在未来，智能家居可能与哪些设备相连接？智能家居可能会带给人们哪些新奇的体验？”受诸多要素的影响，小学生的理解能力、实践能力均是有限的，这也决定了他们在面对枯燥、单调的课程讲解时难以保持长时间的注意力。针对这一现象，教师既要了解学生的兴趣点、关注点，丰富教学内容，又要根据学生的认知规律、性格特点展开多样化的表达，优化知识点的呈现方式，提高学生的学习效率。
（二）师生互动，促进学生深度思考
陶行知主张“民主教育”，在民主教育中，教师不再是学生的监督者，而是他们的倾听者。因此，在课堂教学中，教师应积极倾听学生的所思所想，并针对学生的疑惑进行相应的解答；在学习评价阶段，教师应秉承“教学评一体化”这一基本理念展开评价。有效的师生互动，不仅能深化学生对人工智能技术的理解，还能让学生在民主、自由的课堂氛围中尝试提出自己的观点，从而促进学生深度思考，发展学生的创新精神。
例如，在教学“初识物联网”时，在课程讲解阶段，笔者提出了一个开放性的问题：“在未来，物联网与人工智能技术的结合可能会出现在哪些行业？它们之间的融合又会为这些行业带来哪些新的生机与活力？”考虑到问题的难度，笔者提前列举制造业、医疗、城市发展等关键词，随后让学生以小组为单位展开思考与讨论。比如，有的小组将物联网、人工智能与医疗联系起来，并展开分析：“我们在就医的时候可以线上预约，并且打印电子病历。”结合这一观点，笔者引入“智慧服务信息系统”这一词汇的解释，并从智慧医疗、智慧护理、智慧管理、智慧后勤、智慧保障等方面分析物联网、人工智能与医疗行业相联系的发展趋势。
三、深化课堂互动，培养信息素养
（一）借助观察档案，科学分配小组
小组合作学习作为一种以学生为主体的课堂教学策略，被广泛地应用于课堂教学，然而，从实际的应用效果来看，无论是教师还是学生都容易忽略其应有的价值。一般来说，每个学生对人工智能的理解都是不同的，在引入小组合作学习模式时，教师要借助观察档案，科学分配学习小组。“观察档案”就是学生学习能力、习惯、性格等多方面内容的集合，为了最大限度地发挥小组合作的价值，教师可以凭借观察档案，将学情不同的学生划分成不同的小组，提高小组合作学习的效率。
例如，在教学“家居安防”时，在课程讲解阶段，笔者要求学生以小组为单位分析：“家居安防包含哪几个方面的内容？针对不同的生活场景，我们需要布置哪些类型的探测器？”考虑到最终的合作学习效果，笔者参考学习能力、表达能力等多个维度的标准，将学生有序划分为多个学习小组。接下来，每一个学习小组的成员都围绕上述两个问题分析家居安防的特点。为了提升小组讨论的效率，笔者还展示了一张表格，让各个学习小组根据表格内容，紧扣“安全隐患”“主要特征”“所处位置”等，总结、分析家居安防的内容、特点。因为小学生的探索能力有限，所以他们可能会产生形形色色的问题。这时，笔者一边了解学生的所思所想，一边针对他们的疑惑之处、争议之处进行阐述与解释。从实际的讨论效果来看，学情不同、性格不同的学生，其关注点、侧重点自然也是不同的。在日常的管理与引导中，教师要尊重学生的主观能动性，并提供充足的探索、讨论机会，通过生生互动、师生互动的结合，引领学生逐步自主发现问题、分析问题、解决问题。
（二）借助开放性问题，提升学生综合能力
将人工智能教学与信息技术教学结合起来，不仅能深化学生对人工智能技术的理解，还能锻炼学生的逻辑思维与解决问题的能力。在日常的教学活动中，教师应贴合小组合作学习的特点，提出具有综合性、开放性的问题，将实际生活与教材内容相结合，引领学生形成良好的思维习惯，提升学生的思维能力。教师要将小组合作与讨论视为解决问题的一种方式，针对大量零碎的专业知识，引入项目式学习，将小组合作与实践活动结合起来，提高学生的自主学习能力。
例如，在教学“表情识别”时，在课程讲解阶段，笔者要求学生以小组为单位，总结、归纳图像采集的具体方案。为了最大限度地提升教学效率，笔者提前完成整个操作，记录下大致的时长，并根据学生的实际情况适当延长完成任务的时间。考虑到任务的复杂程度以及难易程度，笔者要求学生在8分钟内完成任务。依托具体的完成时间、实践任务，学生可以利用具体的软件，进行相应的信息采集。比如，一个小组在采集笑脸时仅选取了3张图片，通过后续的实践，学生意识到了上述问题并求助教师。这时，笔者不仅展示了具体的操作步骤，还强调了“多截取几张照片”的重要性。通过生生互动、师生互动的结合，学生既能明晰图像采集的方法，又能养成“实践—理论—实践”的良好学习习惯，提高自身的思维能力。
综上所述，随着信息技术的高速发展，人工智能技术应运而生，并成为促进各行各业发展的必要条件。要想真正意义上实现小学信息技术教学的创新发展，教师不仅要明晰人工智能技术的重要性，还要让学生了解人工智能技术是什么。在日常的教学活动中，教师应紧扣信息技术学科的特点，围绕丰富的教材内容，布置相应的探索与学习任务。通过合理、适时的小组讨论，学生可以深化对所学知识的理解，提升学科核心素养。
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本文系江苏省教育科学“十四五”规划2021年度规划重点课题“指向创造性成长的儿童研究素养培育实践探索”（批准号：B/2021/02/05）的阶段性研究成果。