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小学开展人工智能教育的研究
庄杰平

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参考文献( GB/T 7714-2015 ) 复制

庄杰平,. 小学开展人工智能教育的研究[J]. 人工智能研究,2022.8. DOI:10.12721/ccn.2022.157131.
摘要:
当前,随着信息技术和人工智能的不断发展,教育领域发生了很大的变化。自“互联网+”教育理念提出以来,小学课堂的“教”与“学”改变了小学生的学习方式。对于小学学习方式,学生可以在“互联网+”教育背景下获得更多的学习资源,也可以在学习过程中通过互联网资源进行积极的探索,这对促进学生综合素质的发展起到了非常重要的作用。在小学教学中,教师也要充分利用先进的信息技术和人工智能平台开展教学,实现全面信息化的小学学习方式改革。
关键词: 小学人工智能教育
DOI:10.12721/ccn.2022.157131
基金资助:

国务院2017年印发的《新一代人工智能发展规划》提出,要在小学阶段设置人工智能相关课程,标志着培养具有“智能”素养的新型人才被提升到国家战略高度,在小学阶段开设相关课程普及人工智能教育是国家提升科技创新力的保障。当前,信息技术学科无疑是小学人工智能普及教育最重要的“主阵地”。各省小学阶段使用的信息技术教材也都设置了人工智能内容。然而,人工智能教育不应只是落实到教材上,还需要落实到课堂上。

一、人工智能的定义

人工智能的英文缩写为AI,是一门研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的新的技术科学。随着网络技术的飞速发展,人工智能技术随之产生。换句话说,在网络与电脑的支撑下,人工智能技术是一种全面的技术。在现实世界中,AI的应用是十分普遍的,包括机器人工程学、知识工程学、人机交互等。大部分的知识工程都受益于软件技术与人工智能,如智能搜索引擎、机器转换、数据挖掘等。实例表明,将人工智能运用于信息化教育,能够有效地提高教育质量。在实施素质教育的过程中,社会对对小学生综合素养的要求越来越高。信息技术的运用对培养小学生信息素质和创造力具有重要意义。所以,在基础教育中,如何强化教育的信息化成为当务之急。

二、小学人工智能教育教学现状 

(一)进入教材易、进入课堂难

要回答“人工智能教育的内容进入教材但是无法进入课堂”的问题,需要具体分析人工智能教学在不同学段的定位。

以厦门市为例,人工智能课程在初中和小学阶段是选修或校本课程,属于学校的“个性化课程”,难以常规化开展。高中阶段,“人工智能初步”模块是属于“选择性必修”中“为学生个性化发展”而设计的模块,即无论是只参加“学业考试”,还是已经把信息技术学科纳入高考省份的学生,在高中阶段的课堂上是很难对人工智能相关知识进行系统学习的。课时无法保障直接导致了不同学段人工智能的教学持续徘徊在感知、体验的层面,无法深入。

(二)“教”容易、胜任难

在2017年高中信息新课标颁布前,高中信息技术教材保持十几年没有大的变动,一直侧重软件应用的学习。小学与初中信息技术教材更新与高中相比要及时得多,但是滞后问题依然存在。教材内容的滞后导致很多一线教师满足于掌握基本的软件应用。如果把人工智能教学所需要的素养称为“智能”素养,当前信息技术教师在知识储备、技术能力、实践经验等方面都处于较低的水平,与人工智能教育对教师的要求之间存在较大的差距。另外,目前也缺乏对教师智能素养的有效培训,导致教师对人工智能教学存在畏难情绪,无法融会贯通地设计教学内容、得心应手地选择教学方法。

三、开展小学生人工智能教育的策略

(一)聘请兼职教师,解决师资力量薄弱问题

我国小学开设人工智能课程起步较晚,专职教师不足,主要是由信息技术教师兼任,但大多数信息技术教师具备的专业知识与能力还未达到人工智能专业教师要求。同时,由于人工智能课程所涉及的领域广,融合数学、物理、信息科学、神经科学、逻辑学、计算机科学、认知心理学等众多学科知识,而且内容更新快、技术应用广,需要不断学习,非专业人工智能教师很难确保人工智能课程的顺利开展。为改善现状,可从以下三个方面入手。第一,可聘请高职院校或本科院校人工智能专业教师进入小学兼职授课,同时向本校的信息技术教师讲授人工智能知识,提升本校信息技术教师的业务能力;第二,相关教育部门要设计人工智能课程教师的评价制度,对参与人工智能教学的教师的工作进行合理评价,以形成正向有效激励机制;第三,在师范院校开设人工智能专业,从根本上解决人工智能专业教师人员不足的问题。2022年3月中国教育科学研究院、华东师范大学、腾讯三方联合发布了《中小学人工智能教师能力标准(试行)》,从6大维度对中小学人工智能教师提出了18项明确的基本技能要求,为人工智能教师的培养、培训、评价等工作提供了参考依据,各地可参照执行。

(二)小学人工智能课程应以培养学习兴趣为主

心理学家布鲁纳提出,学习的最好刺激,乃是对所学材料的兴趣,要使学生上好课,就得千方百计点燃学生心灵上的兴趣之火。为此,在小学人工智能教学中要激发孩子的学习兴趣,提高课堂教学效果。小学的人工智能课程属于启蒙式人工智能体验式实验,或可称为生活感知实验,要结合小学生的认知水平,贴近小学生生活,优选趣味性项目,激发学生学习兴趣。

例如,可结合观察现实生活中的智能产品,体验人工智能技术为生活带来的便利:通过校园(小区)智能门禁,体验人脸识别通道的便捷;通过智能玩具机器狗与智能音箱,体验人机交互对话的乐趣;通过观看介绍电脑机器人的视频,初步了解机器人的控制方式,等等。这样,通过引用一些人工智能在日常生活中的应用案例,激发学生的学习兴趣,使其更为主动地学习人工智能相关知识。

(三)建设人工智能实验室

对人工智能课程而言,必要的基础设施、基本设备是课程实施的物质基础,小学要根据学生人数的多少、教学课时的需要,建立能满足教学需要的实验室,配备相应的实验设备,并配备能满足教学需要的开发软件和网络设施。实验教学是小学人工智能课程中不可或缺的重要组成部分,对学生人工智能素养的提升具有十分重要的促进作用。目前,基于人工智能教育现状,笔者本着“摸着石头过河”的精神,认为人工智能实验室应包括体验和了解特定人工智能应用、学习检验和实现基本算法、搭建简单的人工智能应用。小学人工智能实验室应具备一定的通用性、特色性、开放性,各地可根据现有条件在原有的计算机教室、创客实验室、机器人实验室等现有设施基础上进行升级改造,打造融合教学内容、教学模式和设施设备的新型人工智能实验室,为师生创造安全、健康、互动、有趣的学习环境,达到激发学生人工智能学习兴趣以及提升学生创新思维和动手能力的目的。

四、结语

综上所述,从现实的角度分析,在信息技术和人工智能教育大环境下,小学教学信息化改革不仅是素质教育以及新课程标准对小学教师提出的新要求,同时也是提升小学教学质量的有效路径。信息技术和人工智能教学与传统的教学模式有着诸多较为显著的差异。因此,教师应该了解信息技术和人工智能教学改革难点,制定出具有针对性的教学改革措施,从而保证信息技术和人工智能在转变学生学习模式中发挥出优势。

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