四年级信息科技通识教育示范课教学设计：走进AI智绘未来（第一课时）

四年级信息科技通识教育示范课教学设计：走进AI，智绘未来（第一课时）

一、教学设计（一）指导思想与理论依据本教学设计以《义务教育信息科技课程标准（2025修订版）》为指导纲领，严格遵循2026年教育部等五部门联合发布的《“人工智能+教育”行动计划》以及《中小学人工智能通识教育指南（2025年版）》的核心精神，坚持“素养导向、以生为本、理念融合、趣智并重”的教学改革方向。充分挖掘人工智能技术背后的算法思维与科学思想，倡导在真实的情境中解决复杂的真实问题，培养学生的跨学科融合与创新实践能力。【核心素养】【思维方法】在课程架构的设计上，教学全面贯彻落实“立德树人”的育人理念，将“以计算思维解决问题”作为核心抓手，立足小学中段“四五年级学生”认知年龄特点，融合“数据、算法、人工智能”等新时代课程逻辑主线。通过项目式探究和动手实践，切实打通“感知—体验—辨析”的高效学习链，帮助学生提升信息意识、计算思维与数字化学习创新能力，实现从“认识AI”到“智用AI”的价值引导和精神成长。教学中始终遵循面向问题解决、多维任务驱动的核心原则，构建“以评促学、教与学无缝衔接”的高质量智汇课堂。（二）教学内容分析本次课选自小学四五年级人工智能系统课程第一单元第一课时，依据《义务教育信息科技教学指南（人工智能专册）》的教学地位和需要，主要构建学生“零门槛”的人工智能通识性认知。教学内容聚焦于“什么是人工智能”和“生活中的智能初体验”两大核心板块，帮助学生建立起初步的、准确的人工智能认知概念。本课内容突出时代感、科技感与人文性的交汇融合，整体课程设计包括：“探趣：人机对视镜前的人工智能面面观”“体验：用AI讲出我们的故事”“解密：探秘简易图像识别机器内部”“畅想：让未来的AI更有温度”。通过贯穿课程实境的“阶梯式”对接，以实际触手可及的智能产品为切入点，重点使用常见手机语音助手、计算机人脸识别、影像交互自动分类等前沿日常生活场景，让学生自然感受到人工智能蓬勃发展的科技脉搏。同时，通过动手完成图形化编程平台的简易图像识别项目，加深学生对于“数据训练让机器变聪明”的模型认知，为下一课深入学习人工智能应用分层奠定扎实的基础知识学习。【拓展延伸】在学情的前沿准备和针对后进学生的引导上，建议额外引入“智慧农业大棚AI应用”的科普视频片段，帮助学生从城市单一认知视野跨越至乡村振兴的宏伟布局，让一年级到高年段思维能力相互辐射。注重将综合实践活动在补充性课堂上持续渗透。（三）学情分析小学四五年级学生整体思维形象占优，已具备基本的电脑操作及较熟练的图形化编程入门简单操作水平。虽然他们对AI应用（如人脸支付、语音机器人、Siri语音通话、短视频智能推荐）怀有极高的新奇感与探究兴致，但是对于较为高深的深度学习逻辑、神经网络层级结构理解还较浅薄。正由于这样的学习起点，教学必须从既有经验出发，贴近学生的经验思维，注重科学语言的半趣味表达，多采用身边真实功能小产品的分析和学习来替代枯燥晦涩的技术原理论证。同时，由于学生尚未建立完善的数据隐私和安全意识，需要在学习的各环节有机渗透信息社会责任教育。（四）教学目标知识与技能目标:

A.初步正确理解概念：“人工智能是什么”（人机互动的智能科学），能够自发主动、流利且有条理地列举生活周边遇到的二至三项AI应用场景。B.掌握基础交互能力，能在教师给出的辅导图形化编程界面完成简单用摄像头完成图像识别小作品的步骤。C.认知AI训练的基本模型思路：掌握机器需要进行大量数据学习才会推理识别的基本做法，能大致讲出数据标注的含义关键点。【重要】【高频考点】过程与方法目标:

A.通过在真实场景中观察、合作探究、小组完成PK竞赛活动，感受科技应用给社会生活带来的便捷与高效。B.通过自主编排的图像采集与训练小实验，培养逻辑思维能力、抽象思维迁移能力与创新精神，践行做中学，学中悟。C.借助师生编程与机训的跨任务合作与交流展示，提高学生信息素养的同时，培养公共场合理性交流与自信表达的能力。情感态度与价值观目标:

A.萌发爱国主义自信。通过对国产人工智能巨大成果（国产大模型崛起、超强算力问鼎）的展现，增强民族自豪感与科技报国情怀。B.培育科学伦理观，明晰“AI辅助而非替代人类”的健康使用观，杜绝技术依赖，自觉学遵守人工智能使用规范与数据安全红线。【核心素养】C.强化协作共进的科研精神，在小组项目化合作中培植集体荣誉感，引导学生在和谐且公平的班风学风里信赖科技、崇尚科技。【核心素养】【重要】（五）教学重难点教学重点：正确理解人工智能的基础定义与内涵外延；通过亲身体验与动手实验认识到机器学习“数据量决定准确性”的基础认知。

教学难点：引导学生将抽象的人工智能技术原理（数据输入—特征提取—识别判断）变成可感知、可操作的思维认知；避免技术术语的低龄化堆砌，做到深入浅出地演绎“算法训练”的一般化过程。【易难点】

（六）教学策略与资源根据新课程改革标准，本课秉承“大单元教学法”“做中学任务驱动法”和“小组协作互释法”为主，教师统一使用讲授为辅，多媒体数字化演示为传道渠道。发挥人工智能辅助教学的优势，合理使用智能教育平台和在线编程环境，搭建贯穿教、研、学、估、改的闭环评价系统。教学资源：预置个性化学习小程序的编程教育平台软件（离线编译版，符合自主安全可控）。

小组讨论用人工智能硬件交互式模块（如USB摄像头、自开发可简易训练卡片图形识别工具、人脸表情传感器等高安全性教学辅助器材）。

教师自研备好的PPT课件及相关简明明亮宣传动画（涉及数据采集环节均鼓励虚拟环境模拟讲解，不使用真实学生外貌信息的私密泄露）。

适合受众阅读的红色科普绘本节选、国家中小学智慧教育平台微课片段。

二、教学过程设计（一）热身趣导：“智”强不息，见证AI奇迹（约5分钟）师生常规问好之后，教师进行“AI到底有多火”的双屏直观冲击。以2026年全球生成式人工智能用户规模已经超过5亿（中国占比极高）的对比数据图切入，让学生充分感受到目前人工智能已完全进入真正全民使用、“多功能大规模落地”的狂飙时代。【热点】【拓展延伸】教师提问启发：“同学们经常偷偷地玩爸爸妈妈手机或者自己使用的平板里的什么软件？这个软件猜你喜欢的本领为什么这么强大呢？”学生纷纷好奇地举手并自发交流了不同界面推荐的精准度。教师播放2026年国产大火大模型人机办公生活无缝衔接视频、智能机器狗与机械臂熟练写作与诗词创作的短片，再次加深印象。从而在课堂的最初引爆人工智能领域探索之窗，顺畅引出“走进AI，智绘未来”的学习主题，激发创作干劲与核心注意力。【跨学科链接】结合科学课所学的“感官信息接收与大脑处理”的小学自然知识，和本环节一起讨论人类感官和AI传感器之间的相似关系，为深度学习降低门槛。（二）讲授互研：生活AI中的大数据发现（约10分钟）教师展示“智能音箱”与“人脸检测闸机”等全属实地图片。提问：“在这些产品里，你觉得机器的‘大脑’分别学到了什么技能？”引发学生独立判断、小组互议。教师注重培养学生“观察、发现、总结”的科学习惯，巡视收听小组内讨论共享的快乐，并个别引导。大组汇报环节，各负责人纷纷创意描述自己身旁发现的各式AI新奇用法。教师跟据小组发言进行精准提炼板书，引出人工智能一个简约易懂定义：“人工智能就是用计算机模拟人的智能，能像人一样听懂、看懂、思考和决策的科技本领。”并再次用身边AI应用的三类重大集成：自然语言处理领域（机器翻译、智能写作）、语音识别（语音输入、听歌点歌）和图像视觉（车位识别、医疗AI辅助诊）。【重点】【高频考点】顺利迁移入下个探索阶段——那机器是怎样实现一步迈向如此精准的识别效果的？教师引路，全班准备动手尝试。【核心素养】此教学环节不断通过大面积的课堂互动与具象化归纳总结，强化“信息意识”，让学生明晰信息化社会人机协作的规范意识，为职业发展奠基。同时，这也是科技赋能教育责任感的呼唤。（三）项目探究：教机器“看懂”新世界（约12分钟）本环节为整堂课主体实验中动手关键载体环节，设计“图形化在线人脸—表情识别AI小侦探”实践。教师事先配置好教学部署的镜像分类实验工具，以及避免出现网络安全风险的数据标注随机库。【重要】【易错点】项目闯关任务：“现在你作为小小算法工程师，你的任务就是教会机器认识四种不同心情的表情（开心、严肃、惊讶、失落）。需要少量搜集表情照片（虚拟生成图像），通过几步鼠标点击达成最终机灵识别。”为避免真实人脸照片隐私风险隐患，本项目教学完全使用预置卡通头像表情图片库进行界面模拟。教师一步步演示将数据分为两组“训练集和测试集”。学生自己动手拖动不同表情图片到训练框，分配给机器学习样本路径后执行训练命令，接着软件显示完成分类的命令，然后上传另一张表情测试图让机器识别。教师引导思考：“为什么第一次训练量小的时候结果不太准，而你多给机器学习一些图片样本后，识别变得聪明了？”然后随着师生集体经过两次调试、补充样本、再训练，全班最终使用训练好的简易模型完成精彩的人机互动表情判断演示成功。记录各组高光瞬间并颁发“最佳优秀算法师”电子勋章。教师顺势总结：“认识越多的数据，AI的辨识度就越高。”【重要】【核心素养】【跨学科链接】本教学范例渗透基于训练集与特征抽取的非心理学色彩数学统计思想启蒙，为将来的中学统计概率与函数建模的求学埋下惊奇伏笔。（四）辩思明义：做有温度的AI使用者（约8分钟）以开放式的科学论坛模式展开AI道德伦理以及安全底线提醒。设置生活小案例：“小明和小红在建立班级AI图书推荐管理机器人时，面对数据标注的效率和大量原本的录入工作，小新说反正老师看不见，索性赶紧随便乱标一通可好？”引导学生分组辩论，讲讲这样做会如何误导机器读出错误风向。班级讨论结束后，教师一定要强调AI伦理通用底线：第一，不能使用AI生成的内容替代独立的课后作业和各项硬性考试，坚决遵循国家生成式AI使用红线；第二，在数据采集中尊重原创和隐私，杜绝过度侵入或者公开别人隐私，同班同窗友好公平地玩AI；【热点】【易错点】第三，坚持“先人脑思维，后AI辅助”的合理使用观。引导数字社会责任感的升华提升，每位同学都在科技浪潮持续成为一个正气凛然的安全小标兵。【核心素养】这一环节是整堂课最重要的立足于“信息社会责任”核心价值观落地，培养数字化社会的自觉合规与普法小模范，实现科技与人性的可持续和谐发展。（五）展望与想象：触碰再一个智能十年（约5分钟）教师在背景音乐中播放展示智能建造、AI数字医生助手、无人驾驶自主高效物流系统等符合主流价值观的人工智能赋能行业发展画册合集。提问：“同学们，未来的二十年，你希望人工智能还能为你做哪些天马行空或者有温度有意义的事情？”学生大胆细致交流对未来的AI畅想和建议，理解未来作为人机和谐伙伴的美好关系。教师在一一评价鼓励同时，联动语文积累，鼓励同学们把愿景写成小寄语装入班级“十年时光胶囊”。最后首尾呼应布置导向课后探索任务：“请大家分组观察学校或者小区、机场里的其他智能应用，下周的信息课分享发现。同时可以自主收集新闻里令人骄傲的国产大模型升级突破案例。”课堂总结：肯定人类智慧依然在AI时代闪耀着无可替代的主角光环，鼓励学生们继续奋发图强，为了智绘科技未来而积蓄沉甸甸的力量。三、教学评价设计四、板书设计（提纲式动态生成，展现思维过程意义）“走进AI智绘未来”一、AI初解密/“人工智能”=模拟人类智能+掌握精准处理/眼前AI应用金三角：语音智能｜图像智能｜文本智能二、探访训练营：数据如何“喂饱”智慧大脑？↓数据标注→模型训练→智能检测三、未来AI法则（必备情怀三关键）自觉遵守隐私安全拒绝AI完全代劳争做暖心智能工程师五、教学反思与持续改进本课第一次总构架立意比较立体饱满，真正把人工智能核心素养落地在拟人化的科技温度里。尤其是学生在机器训练实践中表现出了浓厚的兴趣和超出预期的领悟力，克服了硬软件保障上的障碍。但也反思到，在跨小组编程速度不一的情况下，存在少数学生拖拉被边缘化的现象，后续应设计分层差异化步进要求，让每一位学生都获得成就感。同时应进一步应用生成式AI辅助评价功能，定制增值性评价系统。根据当下教育部2026年积极督导开展跨学科交叉融合教学的需要，适时引入AI与美术设计图结合的微专题研究性学习探索，保持课程生命力创造的热度进阶。【备课参考】本课的延