小学信息技术课中人工智能的应用

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摘要：随着科技的进步，人工智能技术发展的步伐不断加快，人工智能的技术和理论甚至代表着信息技术的最前沿，将人工智能融入到信息技术课程体系中来，能够更加系统化地培养小学生的信息素养。对小学信息技术课中人工智能教育进行了深入分析和研究。

关键词：小学；人工智能；信息技术

当今科技研发领域中，人工智能一直处于信息技术的前沿，计算机技术的发展定位在很大程度上取决于信息技术的发展、应用和研究。与此同时，由于信息化发展的需要，也为人工智能技术的发展提出了更高要求。所以，作为信息技术中的核心组成部分，人工智能中的内容是小学信息技术课程中重点讲授的内容。

1开展人工智能教育的意义

作为计算机科学中一个分支的信息技术，更具体来讲主要是一门运用计算机模拟的学科。它的研究方向是通过计算机模拟大脑所从事的问题求解、推理、规划、证明、思考、识别、学习、理解和设计等思维活动，以此来解决较为复杂的问题，这其中包括规划、咨询、预测和诊断等问题。与此同时，人工智能技术也涉及多个学科，例如哲学、数学、信息学、计算机科学和控制论等。和普通的信息技术相比，人工智能技术在处理方法和解决策略方面具有独特的风格。将人工智能基本内容融入到小学信息技术教育中来，可以使学生在认识和体验人工智能技术与知识的过程中体会到半结构化和非结构化问题解决的便捷，进而培养学生多角度看待问题，实现小学生信息素养的提升。经过阶段化的人工智能教育，学生还能够了解并熟悉人工智能语言的特性，从而领会到问题智能化求解的主要策略，这样有利于培养学生学习的兴趣，激发其对人工智能技术的探索，为将来深入学习信息技术奠定基础。

2融入人工智能教育内容的特点

2.1重点培养学生的感知思维和编程能力

在进行计算机教育的初始阶段，信息技术教育只是对学生使用计算机的实际操作能力的提升，将计算机看作是工具供学生使用。但是由于计算机技术的不断发展，传统的计算机教育已经无法满足学生操作计算机的实际需求，其教育的重点需要转换为信息技术素养的培养，其课程目标也与过去有所不同，目前的培养目标更符合时展的需求。2017年，我国教育颁发的文件中明确指出要大力发展人工智能教育的培养，其中包括创客教育和STEM教育等，其教育的重点是培养学生解决问题的能力和创新能力。

2.2重点教育内容是AI技术及其运用

在2017版《义务教育小学科学课程标准》中明确指出：小学学科教育内容分为4个部分，将信息技术教育划分到“技术与工程”部分。重点是培养学其感性认知，激发学习的兴趣。小学阶段的信息技术课程中人工智能技术也有所体现，其教学目标是提升学生计算机操作能力和编程能力，该阶段的教育重点是体验AI技术产品，同时具备该技术的操作能力。

3融入人工智能教育的方式

3.1加快构建小学编程教学体系

一位教育学家曾说过：“在未来的几十年中，你的孩子如果精通编程，他将是世界的创造者，他如果不懂，充其量只是一个使用者。”随着人工智能技术的不断发展，AI技术将融入到社会民众生活中的各个角落，编程也将成为计算机与人类沟通的桥梁。由此可见，编程将和语文、数学一样，成为民众所具备的素质，它将是未来时展的主旋律。就目前人工智能应用情况来看，其学习的核心是神经网络算法和机器学习算法，正是因为这些算法的存在使人工智能更加智慧，因此算法的学习是编程教育中的核心。根据以上的论述，需要根据特点，需要相关人员构建完备的编程教学体系，该体系可分为5个阶段。（1）创设情境，主要是以游戏为主，作为学习编程的切入点，该阶段主要是面向零基础学生，适合低年级小学生学习。（2）重点对Scratch图形化编程进行重点教学，在教学中需要要教师逐步引导学生理解和运用Scratch图形化编程，进而帮助学生树立利用编程的方法来解决相应的问题。（3）教育重点是是项目学习，在进行相应的进行测试与评估、提出问题、搭建与纠错、需求分析，进而引导学生进行判断和重复，该阶段的主要面对的是小学后期阶段的学生。（4）掌握冒泡、循环、递归、列表和分治等学习内容，与此同时还可以把鸡兔同笼、植树问题、农夫过河问题，甚至是画出谢尔宾斯基三角形、二叉树、科赫雪花，利用上述学习内容来进行算法的应用，主要针对的是五年级小学生。（5）教授的是编程机器人学习，通过与各类硬件的结合，使学生通过编程来实现机器人动作的组合，主要是面向六年级学生。3.2利用人工智能分析抽象问题问题分析一般是把比较复杂化的问题分解成为多个比较容易解决的小问题。比如说，利用人工智能分析“兔子如何繁殖”的问题为例子。如果说每一对出生2月的兔子就能繁殖出2只兔子，那么现在一对刚被繁殖出来的兔子，1年之后总共有多少对兔子？分析问题：兔子第1个月的繁殖数量为1对；第2个月的数量不变；第3个月的繁殖数量增加1对，也就是2对，这2对兔子1对为刚出生的幼兔，而另1对为出生2月的老兔；第4个月兔子的繁殖数量增加到3对，1对刚出生的幼兔，2对老兔，之后以此类推。利用人工智能分析抽象问题后得知，在这个问题中其规律在于，每月的老兔对数为上一月的兔子对数总和，而幼兔的对数则是上两月的兔子对数总和，将兔子对数按月排序那么其结果为1，1，2，3，5，8，13……。通过人工智能，把“兔子如何繁殖”这种比复杂且抽象的问题进行分析，然后逐个解决每一个小问题，以提高自身的问题分析能力。在现实生活中的问题是各种各样的，而问题的分析方法也千差万别，所以需要对问题进行分析归纳，以便更好地培养抽象问题、分析问题的能力，而这种抽象及分析能力也正是人工智能思维的重要体现。

3.3通过算法寻找到解决方法

在进行问题的解决时，可以利用较为成熟的工具、算法，经过相应的修改及加工，最终形成解决问题的方法，以此来提高对人工智能的理解及认识。比较上述提到的实例问题，通过抽象分析找到解决的方法，然后利用人工智能进行求解，最终找到问题的答案。如:3.4探索和发现学习的载体，使创编人工智能实例成为现实很多创客对目前存在的产品进行升级改造，使升级改造后的产品更加智能化，例如创造无人驾驶、mDe-signer3、思泰姆的奇乐方和小猫科技等，学生通过所学知识可以快速创作出弱智能项目。与此同时，开设系统化的课程体系、智能硬件和智能编程平台等，使学生按部就班地进行人工智能课程学习，体验人工智能算法、体验图像识别技术、建模、大数据应用和语音识别技术。例如，小猫科技中，以Scratch3.0图形化框架软件作为平台，Kittenblock打通并支持Micro:bit、Arduino等开源硬件的编程运行。这其中利用了TensorFlow算法，TensorFlow是由谷歌公司开发的，它是基于深度学习神经网络的通用化机器学习系统，它是当今世界最流行的开源机器学习框架，具有适合产品级大规模应用、快速和灵活等特点，能够使每个研究者或者是开发者方便使用人工智能来解决相关问题。同样，学生还可以基于人工智能的算法来建立游戏模型，例如“石头、剪刀、布”游戏，经过模型训练后，无论以什么方式进行游戏，都无法战胜电脑。在游戏制作过程中，学生可以充分感受到深度学习的意义，了解建模与算法在游戏制作中的作用。又如，美科AI模块课创作出大量的IA的案例，例如在创作人脸识别游戏，通过摄像头来实现人像识别，通过学生动手创作在很短时间内判断识别人的相关特征。因此，人工智能进入课堂，教师需要构建完整的知识体系，该体系将融合趣味性、科学性和先进性，使学生在快乐中学习到人工智能的相关知识，通过学习算法、编程，在智能项目中提升其创新思维和实践能力。

4结语

人工智能作为当今主流技术之一，其实质是信息技术中的一部分。从当前的小学信息技术课程中可以发现，其教育的重点将转变为人工智能教育。信息技术教育通过不断地调整已经形成了完整的知识体系，不断满足时代的需求。

参考文献

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作者：张婷婷 单位：吉林市万达实验小学