在信息科技课堂引入人工智能教育

〔摘

要〕

信息科技教育是基础教育体系的重要一环，應得到充分重视。然而农村地区教育资源有限，教学设备落后、师资力量薄弱、教学理念和方法缺乏创新，导致很多农村小学在信息科技教育方面存在欠缺，信息科技课程中人工智能教育的融入并不理想，严重制约了学生信息素质和创新思维的发展。因此，加强农村小学信息科技课程改革，探索人工智能教育的有效引入之策，已经势在必行。在新时期，各行各业都迫切需要具备良好信息素养和较强创新能力的高素质人才，从小开始培养学生的信息素养和创新能力极为必要，信息科技课程则是一个重要载体。在小学六年级信息科技课本中，人工智能教育是重中之重。为提高教学质量，必须给学生提供体验人机互动和机器人编程的机会，激发学生对人工智能的学习兴趣，培养学生自主学习的好习惯，促使信息科技教育与人工智能教育有机融合渗透，从而强化学生对人工智能的理解，全面提高学生的信息素养和综合实践能力，实现信息科技教育目标。一、信息科技课程与人工智能教育我国信息科技教育在21世纪发生了重大革新，对3～6年级的小学生开设信息科技课程，向学生展示信息科技的发展和应用，引导学生学会应用信息科技获取信息和知识，训练学生的信息处理、分析和使用能力，有利于信息科技更好地服务于学生的成长成才。同时，人工智能技术的盛行打开了学生的思路，使学生清晰看到了信息领域的前沿科技，模拟人的思维分析和解决问题，处理一些人力无法胜任的工作，提高社会生产效率，创造更为可观的价值。将人工智能教育全面渗透到小学信息科技课程中，拓宽学生的视野，提高学生主动学习信息科技和人工智能技术的积极性，对信息化、创新型人才培养大有助益。二、信息科技课堂引入人工智能教育的意义首先，人工智能是当今世界科技发展的前沿领域，了解和掌握人工智能的基本概念和应用，对学生未来的发展具有积极作用。通过在农村小学信息科技课程中融入人工智能教育，培养学生的信息素养和创新思维，使学生学会运用多种方式解决问题，有利于其个性化发展。其次，在农村小学信息科技课程中融入人工智能教育，是信息化时代的必然要求，能够帮助学生深入理解当代信息领域的发展及所用先进技术，使学生产生紧迫感，主动参与信息科技课程学习，认真思考人工智能技术相关问题，与他人保持良好的沟通与合作，有利于学生综合能力的全面发展。最后，人工智能教育的融入能够激发学生的创新潜力，使学生知道，当今时代人工智能技术的应用领域广阔，涵盖农业、医疗、交通、物流等方面。这些领域与农业生产、农业经济及农村地区群众生活密切相关，借此培养科技创新型人才，为农村地区的产业升级和经济腾飞提供人才方面的有力支持。三、信息科技课堂引入人工智能教育存在的问题（一）教学条件不佳影响农村小学信息科技课程与人工智能教育融合的关键因素是教学条件，学校资金实力不足，信息化、智能化教学设备和技术以及硬件设备、软件资源都不适用，限制了人工智能教育的实施。例如，本校配备有一间电脑教室和56台电脑，但缺少人工智能相关设备，如3D打印机、人工智能模块课程设备。电脑室的电脑配备比较杂，新旧电脑由于硬件不同，导致系统不同，课堂上无法统一教学，影响教学效果。（二）师资力量薄弱教师是农村小学信息科技课程与人工智能教育融合的主导者，教师的专业素质和教学能力直接影响到人工智能教育效果。然而很多农村小学教师虽然熟悉计算机基础操作，可是对人工智能领域的了解流于表面，不能灵活运用人工智能技术组织开展教学活动，更无法准确解答学生关于人工智能的疑问和困惑，其引路人的作用没有充分发挥出来，这给农村小学信息科技课程中人工智能教育的发展造成了不小的阻碍。（三）教学方法陈旧现阶段，应试教育仍然影响着广大教师和学生，无论教师还是学生，都更关注对知识点的掌握，忽视探究精神和创新能力的培养，这与人工智能教育的初衷背道而驰。同时，在教学方法的运用上，任课教师给学生的体验感不足，没有将人工智能教育与现实生活紧密衔接，也没有充分尊重学生的个性化学习和发展需求，导致学生的学习依赖性较强，对人工智能技术认知不深，知识能力的发展不均衡，人工智能教育效果不尽如人意。四、在信息科技课堂引入人工智能教育（一）更新教学设备，优化教学环境要想切实增强农村小学信息科技课程中人工智能教育效果，必须积极更新教学设备，引入先进的硬件设施和软件工具，增加人工智能器材，以满足人工智能教育的需求。这样，教师就可以高效获取人工智能教育资源，运用信息化技术设备展示人工智能的广泛用途，创设大量的实践机会，促进理论教学和实践训练有机结合。信息科技课堂教学氛围活跃，对学生的吸引力更强，学生的学习态度会更端正。在农村小学信息科技课程教育改革中，学校要拓宽资金来源渠道，主动与教育部门沟通，争取获得更多财政资金支持，以购买先进型号的软件和硬件投入人工智能教育中，为学生实践操作完善物质基础，全面改善人工智能教育环境，为农村小学人工智能教育的发展注入动力。（二）加强师资队伍建设面对农村小学信息科技课程教学改革的迫切要求，需加强师资队伍建设，提高教师的专业素质和教学能力，引导学生正确认识人工智能技术，强化学生对人工智能技术的认知和应用。在对任课教师进行培训时，可以组织专业培训和研讨会，邀请人工智能教育领域的专家和学者对本校教师进行指导，使教师了解人工智能技术的最新发展动态以及人工智能教育的有效方法。也可以运用在线教育培训的方式，以便教师可以根据自己的时间安排和职业发展需求灵活参与培训活动，学习人工智能相关知识。学校还可以鼓励教师参与人工智能研究项目，为项目提供经费支持，利用教师的科研成果丰富人工智能教育案例和教师的实践经验，使之能够在人工智能教育中为学生提供专业化的指导和服务，激发学生对人工智能技术的学习兴趣，为科技创新型人才的培养打下良好基础。（三）优化人工智能教育内容在农村小学信息科技课程中，教師要对人工智能教育内容予以优化，将其与农业生产、特色产业相结合，引导学生学会运用人工智能技术解决实际问题，促进学生理论联系实践能力、合作能力和创新能力的发展。首先，设计符合农村小学生认知水平的人工智能教育内容，例如，引入基于图形化编程的人工智能教学软件，让学生通过简单的拖拽操作编写程序，在实践操作中体验人工智能技术的妙用，培养学生学习人工智能的浓厚兴趣。其次，引入智能机器人等教学工具，认识机器人的基本结构，让学生亲自参与机器人编程，激发学生的学习动力和创造力。最后，教师可以搜索互联网教学资源，收集当地农业、旅游业、畜牧业等产业的信息，整合创建优质教学课件，向学生展示人工智能教育在特色产业中的应用前景，培养学生利用人工智能技术推动特色产业转型升级的意识和能力，真正实现学以致用。（四）运用多元化的教学方法教学方法对农村小学信息科技课程中人工智能教育效果的影响不容小觑，选择符合小学生身心发展特点的趣味性教学方法，能够使人工智能教育效果更佳。具体而言，信息科技课程任课教师可以从以下几种教学方法中加以选择。1.情境教学法结合人工智能教育内容创设情境，增加学生的代入感和体验感，会使学生对人工智能技术的理解更加准确和透彻。以《认识机器人朋友》这一课的教学为例，教师可在课堂导入环节用多媒体设备播放智能机器人在现实生活中的应用，集合交通、餐饮、农业、服装领域所用的智能机器人，让学生认识到智能机器人五花八门，各显神通。如使用手机程序和自助点餐机隔空点餐，智能AI会根据消费者的口味和饮食推荐菜品，在消费者下单后实时反馈订单状态，无须消费者排队等待，体现了智能机器人无可替代的价值。运用情境教学法带领学生进入奇妙无穷的人工智能领域，领略在人工智能技术应用下各个领域的创新，引导学生重视加强人工智能技术的学习，学生将表现出更高的学习热情。2.小组合作学习法学生以小组合作的形式参与到信息科技课堂上，通过讨论、合作、探究完成学习任务，在相互交流的过程中进行思维碰撞，分享学习经验和技巧，有利于培养学生的思维能力、沟通能力、解决问题能力和团队合作精神。如在《认识机器人构件》的教学中，教师就可以运用小组合作学习法，指导学生围绕“组装简易机器人”这一任务，在小组内进行分工合作，选择合适的结构组件和传感器，明确所选组件和传感器的功能，共同完成智能机器人组装任务。然后采用自评、互评和教师评价的方式，选出一个最优秀的机器人作品，由教师给予奖励。通过交流与合作，学生会对智能机器人的构成元件了解得更为全面和清晰，而采用评价方式，会激起学生的集体荣誉感，促使学生更加积极踊跃地参与课堂活动，从而使人工智能教育效果得到可靠保证。3.实践教学法实践是检验学生对理论知识掌握程度的有效途径，运用实践教学法可使学生的理论知识在实践操作中得到验证，促进学生理论联系实际的能力快速发展。因此，在农村小学信息科技课程的人工智能教学中，应积极组织实践教学活动。如在开展《制作土壤水量检测仪》的教学中，教师在讲授含水量检测仪构成、含水量检测脚本编写要点后，可引导学生运用micro：bit板、电池盒、导线、金属探针、盆栽等资源制作土壤水量检测仪，学会设置LED模块中灯的亮度、设置变量水量、规划流程、编写脚本，下载程序进行调试，观察程序运行是否正常，并展示实践成果。学生可以自由组成小组，合作完成水量检测仪的制作。教师则要认真观察各个小组的流程，进行针对性指导，帮助学生获得预期成果。经过开展趣味性AI实践活动，学生对人工智能技术的理解会更为深入，实践能力、探究能力和创造力都会得到不同程度的提升，由衷产生对人工