基于新课标的小学人工智能教学设计探微.pdf

60|基于新课标的小学人工智能教学设计探微数字课堂义务教育阶段信息科技课程标准（2022年版）（以下简称“新课标”）的施行带来许多新的教育教学理念，给近年来备受重视的人工智能教学提供了改革契机，同时也对教师提出了新的挑战。笔者在调查分析小学人工智能教学现状并指出其存在的主要问题的基础上，重点就新课标理念下如何做好小学人工智能教学设计这一关键问题展开探究。一、新课标内涵：“科”与“技”并重强调育人功能新课标强调：“科”与“技”并重，实现育人价值，着重从信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任四大学科核心素养来确定教学目标，并以六条学科逻辑主线安排各学段课程内容，从而培养学生的数字素养与技能。它特别倡导真实性学习、跨学科融合、素养导向的多元评价等教学理念。面对新课程、新理念、新教材，如何有效开展人工智能教学，已经成为信息科技教师必须思考、研究和解决的迫切问题。教学设计是达成教学目标的重要保证，它作为连接教学理念和教学实践的桥梁，既是教学理念的载体又是教学实践的依据，在教学过程中起着举足轻重的作用。教师应根据新课标内涵和具体要求，高质量地做好教学设计，进而为全面提高学生素养奠定基础。二、小学人工智能教学现状调查与分析：存在四点不足 对于信息科技中的人工智能的教学，教师应以发展学生核心素养为导向来确定教学目标，合理地组织教学内容、多元化开展教学评价。按照新课标的理念，广东省中山市将人工智能作为基于新课标的小学人工智能教学设计探微文|张超金一门重要课程来开设，并在自编教材中设置了人工智能单元。为了掌握中山市小学人工智能教学现状，有的放矢改进教学设计，2023 年 10 月，笔者采取线上问卷、面谈与课堂观察相结合的方式，从中山市小学信息科技教师中匿名抽取 126人进行调查，发现存在以下不足。（一）学情分析不到位 笔者调查发现：“人工智能教学模块学情分析的内容和方法单一”占比高达 50.8%，“小学人工智能教学模块的学情分析很到位及较到位”分别占比却低至 23.8%、25.4%，这说明过半的教师在做相关学情分析过程中，仅关注已有知识经验、学习需求、学习兴趣等方面中的个别情况，或者在相关学情分析的方法上只满足于观察法、问卷法、实验法中的某一种。再者，笔者调研发现，许多教师对人工智能教学模块学情分析，不重视、欠全面或流于形式。学情分析不到位导致教师盲目施教、学生主体性不明显、学生学科核心素养培养效果不理想。（二）教学目标欠明确“教学目标定位偏差大”占 62.7%，而“教学目标定位明确或较明确”累计占比 37.3%。笔者通过面谈、课堂观察等方式发现，大多数教师更多地注重知识与技能的传授，不太注重对信息意识、计算思维、人工智能伦理道德等核心素养的渗透和培养。教师设计小学人工智能教学目标的水平有待提高，教师的教学理念普遍比较陈旧，未能做到以新课程理念为导向对课堂教学进行有效设计、反思及优化。这也是导致人工智能教学整体效果不佳的原因。（三）内容选择欠灵活教学内容“能尊重差异性”“难易得当”分别占比 43.7%、38.9%，两者所占比例也较接近，2024 年第 3 期 中小学数字化教学|61数字课堂由此反映出两者存在一定的“关联”。再者，“缺乏跨学科融合”占比高达 55.6%。教师设计教学内容应该“有的放矢”，要在差异性、难度、学科融合方面下功夫，保持一定的灵活性，为有效开展课堂教学奠定基础。（四）教学评价较单一 从调查数据和考察情况来看，教学评价方面存在三个问题：一是教师普遍偏重终结性评价而忽视过程性评价，缺乏对教学过程中学生学科核心素养、解决问题能力的及时判断和评价；二是重实践轻知识，这与新课标倡导的“科学原理与实践运用并重”的理念是相悖的；三是评价方式单一，教师评价占多数。究其原因，主要是教师的课程评价观念未得到及时更新。三、基于新课标的小学人工智能教学设计：四项优化策略如何弥补小学人工智能教学的不足？笔者以六年级“能看会认辨”一课的教学设计为例，针对问卷调查中发现的主要问题，提出优化策略。（一）多角度分析学情学情分析指教师在教学之前了解学生的认知结构、学习基础、学习风格、思维方式、学习需求、学习动机等基本特征并加以分析，以便科学设计教学任务。然而，在传统教学中教师往往容易忽略或者仅从单一角度去了解学生和分析学情。例如，一些教师主要采取“师讲生练”的方式教学，为全班学生设计一样的问题，教授同样的知识等，这些做法有悖于新课标理念，往往会导致学生被动学习。在分析学情过程中，教师一定要基于新课标理念和学生的实际，以发展学生核心素养为目标，多角度、多层面观察学生，了解学情，分析学生，进而因材施教，更好地助力人工智能教学。在“能看会认辨”一课的教学中，笔者设计前置问卷，用以了解学生的预习情况，从而为他们学习新课做铺垫。（二）精准确定教学目标教学目标是教学设计的核心，它为教学活动提供方向指引，既是预期结果又是一切教学活动的出发点及归宿。笔者在新课标理念下设计小学人工智能教学目标，从学生核心素养培养视角进行精准深入阐述，不仅注重显性目标，而且重视学习动机、思维能力等要素。1.信息意识学生学习人工智能模块的知识，应能认识到生活中的某些情境就是人工智能应用案例。基于案例的学习，理解人工智能的计算方式，这是人工智能模块对学生信息意识培养的要求。2.计算思维学生在学习本模块知识的过程中其计算思维应得以具体体现和应用。学生对人工智能应用的理解和探索行为包括：在解决问题过程中涉及的抽象、分解、建模、算法设计等活动。3.数字化学习与创新在教师的组织引导下，学生用信息技术手段寻找人工智能应用案例，在网络上搜索并了解这些人工智能应用的组成结构、算法设计、工作原理。4.信息社会责任以人工智能和智慧社会安全问题为例，学生认识到控制系统是存在安全风险的，采用自主可控技术实现人工智能的应用能更有效抵御外部入侵，降低安全风险。以上四个维度的分析，可作为精准确定教学目标的主要参考。（三）灵活选择教学内容1.以新课标为指引，做到真实有趣新课标倡导真实性学习，注重创设真实有趣的情境。这也是人工智能教学内容设计的关键之处。只有所选教学内容贴近学生生活实际且充满趣味性，才能极大地激发学生主动获取知识、探索实践，同时增强学生对人工智能课程本身的学习兴趣1。例如，在“能看会认辨”一课教学设计中，为做到教学内容的真实、有趣，笔者选取“学校人脸识别门禁”“智能导游”等贴近学生生活的项目作为教学内容，以激发学生的学习兴趣。62|基于新课标的小学人工智能教学设计探微数字课堂2.以新课标为基准，关注跨学科融合新课标倡导跨学科主题学习，它是育人方式转变的重要突破口，也是促进学生“自主、探究、合作”学习的途径，更是全面培养学生学科核心素养、跨学科能力的重要手段。因此，教师设计和选择人工智能教学内容时要更多地关注跨学科知识的有效应用和融入。例如，在“能看会认辨”一课的教学设计中，笔者设置了“运用智能平台体验人脸识别”“借助流程图描述人脸识别系统的算法并编程”“拓展了解人脸识别的原理”等学习任务，便于在教学过程中“润物细无声”地融入信息科技、数学等学科的知识。3.以新课标为指导，尊重个体差异新课标强调，注重学生的个体差异和不同需求，确保每个学生都受益。然而，目前小学人工智能教学尚处在摸索阶段，尚无统编教材，教学内容选择上存在很大的弹性空间，容易出现所选内容太难、太简单、太随意、过于单一、缺乏层次性等问题。在教学内容的选择上，教师要因地制宜，因材施教，充分考虑学生的差异性。对同一所学校不同年级段的学生，可以适当设置不同层次的教学内容；对同一区域的城区学校和农村学校，如果学生存在比较大的差异，在内容选择上也要有所区别。具体来说，对于零基础的学生，笔者从人工智能启蒙课程（如人工智能的历史、常识等）中选择最基础的内容；对于已有一定基础的学生，适当增加难度，选择语音识别、人脸签到等需要编程实现的内容；对基础较好的学生，选择“车牌识别闸门”等综合性项目开展教学。就同一节课的内容而言，也会依据不同学校班级的学情适度调节（删减或拓展）。（四）多元化实施教学评价新课标理念下的小学人工智能教学评价应具有多元化的特征，并坚持以发展学生信息科技学科核心素养为导向。笔者从以下三个方面实施教学评价：一是坚持过程性评价和终结性评价相结合，全方位、多角度收集学生的过程性学习数据，全面而客观有效地开展过程性评价（如前置性评价、教学过程中学生情感态度及问题策略等方面的评价、学习任务评价、练习评价等），将教、学、评深度融合，同时加强对学生学习结果的评估和应用，针对性开展终结性评价（如成绩评价、作品评价、教师总体评论等）；二是坚持基本知识考核与实践应用考核相结合，综合运用笔试、操作实践、作品创作等方法，全面考评学生的学习情况2；三是坚持自评和他评相结合，即在教学评价设计上做到评价方式和评价标准多元化，灵活选择评价工具，采用多种评价方式（见表 1）对不同层次的学生采取不同的评价标准。表 1“能看会认辨”一课的评价设计量表评价要素评价内容自评 互评 师评信息意识了解人脸识别的流程及算法，体验人脸识别技术的应用计算思维采用自然语言、流程图、代码等方式了解人脸识别过程的算法实现，从而理解人脸识别的原理数字化学习与创新能够利用人工智能在线学习平台体验人脸识别的实践应用，并进一步了解相关知识，增强合作意识信息社会责任能够列举人脸识别技术在生活中的应用案例，理解人脸识别技术给人们的生活带来的影响针对教学设计存在的学情分析不到位、教学目标欠明确、内容选择欠灵活、教学评价较单一等不足，教师应坚持以新课标为引领，积极探索改进教学设计的策略和方法，并大胆地付诸实践。如此，小学人工智能教学必将焕发新的活力。1刘朋娜.基于 Mind+的小学人工智能课程设计与实践研究 D.石家庄：河北师范大学,2021.2中华人民共和国教育部.义务教育信息科技课程标准：2022 年版 S.北京：北京师范大学出版社,2022.参考文献（作者系广东省中山市坦洲镇教育和体育事务中心教研员、信息科技高级教师）责任编辑：祝元志