广州市花都区新华街第五小学 李雅娴
摘 要:近年来,人工智能教育与跨学科学习理念在义务教育阶段的重要性不断提升。在小学阶段,教育的主要目标在于培养学生的人工智能意识,激发学生的学习兴趣,为更高层次的学习奠定良好基础。本文基于STEAM教育理念进行小学人工智能课程设计,在满足教学需求的同时培养学生运用跨学科思维解决实际问题的能力。
关键词:小学教育 人工智能 STEAM 信息科技
在《信息科技课程标准》(2022)中将人工智能课程作为课程逻辑主线之一,以培养学生创新精神,形成信息意识,发展计算思维,践行信息社会责任为目标。STEAM教育理念注重培养学生运用跨学科思维解决实际问题的能力,提高学生的创新与团队合作能力。基于此,本文结合自身教学实践与总结,对STEAM理念与小学人工智能课程进行分析研究如下:
一、新课改下的信息科技课程与人工智能教学方式
小学人工智能教育是注重学生思维的教育,目标在于提升学生的综合素质,激发学生的创新精神。教育方式的设计要从学生实际出发,进行人工智能基础教育,在上课过程中以实践为主,重视学生的体验教育,包含以下三方面:
1、构建完整的学习目标。在课程设计上应该以提升学生的综合认知为主,不能仅以编程、创客或机器人教育中的单一领域为目标进行学习,更应该注重培养学生的认知结构,认知结构的形成是学生深入学习和理解新知识的重要基础。
2、提升课程设计的科学性。在学习过程中要通过体验与实践引导学生,避免理论知识的过多灌输,因为人工智能是一门前沿学科,考虑小学生的认知水平与知识储备,理论部分讲解过多,容易导致学生产生畏难心理。
3、以兴趣激发学生的学习动机。想要有好的课程设计与实施效果,培养与激发学生的学习动机是至关重要的,人工智能技术如今已经在许多领域中得到广泛应用,如语音识别、图像检测、语言翻译、智能对话等,让学生充分体会人工智能带来的进步,感受人工智能的魅力有助于提升其学习兴趣。
二、STEAM教育理念下的人工智能课程设计
本模式在教学分析的基础上,以项目或问题为核心立足点,以STEAM教育理念为引导,根据课程特点形成了教学的三阶段与六环节。其中三阶段分别为体验活动、实验活动与应用活动,六环节分别为创设情境与激发兴趣、协作探究与发现问题、问题解释与方案制定、搭建模型与测试模型、设计优化与强化拓展、分享交流与多元评价。基于此模式的教学设计,可以为小学人工智能课程的开展提供参考。
1、体验活动
创设情境,激发兴趣。在小学阶段,学习场景应该具有真实性,强调学生主动探究人工智能对生活带来的影响。教师构建真实的场景化教学也有助于激发学生的学习兴趣,良好兴趣的培养有利于学生顺利完成人工智能知识的学习。在教育教学中,可供构建的真实场景多种多样,例如,智能浇花装置的设计,引导居民进行垃圾分类装置的设计等。
2、实验活动
协作探究,发现问题。人工智能课程在真实场景的基础上以问题解决为导向,学生在教师构建的真实场景中分组体验技术,在教师的引导下学生自主发现问题,让学生明确所需解决问题的关键点。教师在此过程中需要引导学生积极动脑,运用多学科知识分析问题,列出问题解决计划单,以便更高效的解决问题。需要注意的是,在此阶段探究的问题与学生的体验活动是高度结合的,如学生体验智能垃圾分拣机器人后才能产生为何机器可以自动进行垃圾分类等问题,体验活动与实验活动相辅相成,不可分割。
问题解释,方案制定。通过“协作探究、发现问题”环节,学生对遇到的问题如何解决己经有了初步的了解与想法,接下来通过小组内部系统性的讨论,学生将形成对该技术的基本认识,教师为学生提供相应的学习支架和方法去了解对应的知识。学生在了解基本原理后,根据自身的理解进行思考,通过小组合作的方式制定作品设计方案,对应用场景、名称、外观、功能等进行初步规划,这一过程有助于培养学生的工程思维。在作品设计上鼓励学生创新,让学生主动思考作品中蕴含的跨学科知识,培养学生的跨学科思维。
3、应用活动
搭建模型,测试模型。学生根据小组设计结果,运用辅助工具与设备进行模型搭建,教师向学生展示一些工具的使用方法,学生根据自己的方案选择必要的材料搭建模型。期间可以组织各小组开展讨论,测试并验证设计方案的可行性。 教师向学生介绍一些工程测试的常用方法与技巧,例如,每次测试都要做好详细地记录,有条件的班级可以对测试过程进行拍照或录像等。
设计优化,强化拓展。该环节引导学生进行组内与组间的深入讨论,在教师的引导下各小组分享设计思路,贡献作品想法,扩展视野角度,从而对模型进一步的迭代与优化。
分享交流,多元评价。各组作品制作完成后,组间分享制作过程中所遇到的难点及解决方案,分享所学知识与心得体会。分享结束后,教师可分发评价表,组织学生展开自评与互评,帮助学生发现自身与他人的闪光点,提升学习信心。为更好的培养学生的人工智能意识与信息社会责任感,教师可总结性的点评作品在实际应用中可能触发的社会责任问题,让学生对信息科技与人工智能有更深层次的认知与思考,引导学生合理看待人工智能技术。 总之,小学人工智能课程的设计要具有知识的全面性、学生的针对性、理念的创新性与培养的综合性。目前成熟的小学人工智能课程体系还需要更大范围的探索与实践,需要依赖多方共同努力,希望教育工作者与各机构继续深入研究,为推动人工智能科普教育在中小学的可持续发展贡献自己的力量。
参考文献:
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[2] 蔡海云. STEM教学模式的设计与实践研究[D].华东师范大学,2017
[3] 傅骞,刘鹏飞.从验证到创造——中小学STEM教育应用模式研究[J].中国电化教育,2016(04)