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小學信息技術AI課程建設研究
論文作者:童鞋論文網  論文來源:qaly-analyser.com  發布時間:2021/7/8 9:43:34  

摘要:信息技術、人工智能的興起重塑了教學樣態,“五育并舉”的育人模式與信息技術融合,已成為未來學校課程的必然走向。成都市實驗小學在未來學校建設中,通過構建和踐行AI課程,培養學生的信息素養,跟進教育現代化進程。

關鍵詞:AI課程;課程設計;課程評價;課程實施;

一、AI課程的價值追求與目標

AI課程是學校信息技術課程的傳承與創新,也是學校融合課程的表達之一。如何培養學生的AI素養?如何解決信息學科地方課程不能很好地滿足時代需求的問題?怎樣讓AI課程與學科有機融合?怎么落實AI核心素養和“五育并舉”的教育理念?帶著以上疑問進行碰撞、調查、研究,最終“定制”“五大”AI課程———“AI未來制造”“C++”“Python”“無人機”“scratch”。

(一)AI課程的價值追求

構建具有學校特色的AI品牌課程———AI課程精品化,常態課程非常態化;通過興趣班、代表隊、常態課等多種形式實踐探究“五大”AI課程;以任務驅動、小組合作、演示等教學方法,激發學生自主探索,提升學生綜合素質、信息學科思維、科學精神、實踐創新等AI核心素養;促進教師走進AI公司學習,再把所學知識用于課堂教學,在培養教師初步具備開發和研究課程能力的同時,也在培養“通才與專才”相結合的AI型教師。

(二)AI課程的教學目標

不同年段采用不同課程、內容、教學方法,多學科融合引導學生從現實生活中發現問題、解決問題;通過循序漸進的思維訓練、實踐動手能力,實現課程培養目標(見表1)。

表1

二、課程體系設計

“五大”AI課程依據省、市、區地方教材,以學生為中心,基于提升學生的科技創新能力、實踐動手能力、邏輯思維能力、好奇與創造能力、溝通與表達等綜合素質,進行課程體系設計(見圖1)。

圖1

三、課程實施

(一)構建課程實施構架

校長、分管副校長作為項目組長,對AI課程進行整體定方向、定課程類別,教研組長帶領教師對AI課程方案進行細化,打破原有課程體系,深入研究常規課程與AI課程間的關系,從課程目標、課程內容、課程實施、課程評價、課程管理等方面整體進行信息技術課程的實施構架(見圖2)。

圖2

(二)教學內容分學年段執行

1. 低段(1-2年級)

側重AI的感知、認知,培養學生了解AI、認識AI、愛上AI的意識。教學針對性地安排了“TELLO無人機的認識”“TELLO無人機的起飛與降落”“AI上神奇動物———貓的眼睛”“AI上神奇動物———喜歡搖尾巴的小狗”“AI上神奇動物———恐龍”“AI小游戲”等內容。

2. 中段(3-4年級)

重點培養學生了解科技給生活帶來的變化,培養好奇心、合作溝通能力、創造力。為此,教學內容重點安排了“傳感器的工作原理及應用場景”“智能垃圾桶”“智能掃地車”“Python”等內容。

3. 高段(5-6年級)

以任務驅動和解決生活問題引導學生進行AI課程的學習,重點培養學生的創新精神和動手能力,為此,側重安排了“scratch”“C++”“UCODE”“AI未來制造”等課程。

(三)教學活動

1. 活動方式

(1)校內:通過常規課、興趣班、代表隊等形式開展“五大”AI課程。

(1)常規課:一位信息技術教師負責一個年級的授課。從四年級開始,每個班每周一節信息技術課,重點學習Scratch編程。

(2)興趣班:每周三下午延時服務時間段15:40—17:10分,開設“無人機”“PYTHON”“AI未來制造”課程。除“無人機”課程一個班15人次外,“PYTHON”“AI未來制造”每個班學生30人次,這些學生由全校統一時段通過搶課產生。

(3)代表隊:通過全校公開報名、選拔有一定編程基礎的同學組成“PYTHON”“C++”代表隊。代表隊每班30人,由帶隊經驗豐富的教師在每周二和周五中午12:40—13:50進行授課。

(2)校外:建立微信群,通過微課小視頻進行跨時空的靈活學習。把學生學習“五大”AI課程時遇到的困難或知識難點制作成微課,通過微課的形式發在微信群,在家長幫助下,學生可以隨時隨地靈活學習AI課程,解決AI課程學習時遇到的困難和困惑。

在常規教學和學校特色活動中,通過線上線下的方式讓全校學生主動參與到AI課程中。如通過AI科普、AI講座、AI體驗(掃地機器人、小愛音箱、人形機器人、人臉識別、智能家居、無人機等)、AI活動,全校學生都能主動融入AI課程活動中。

2. 指導策略

(1)促進能力的綜合發展

在AI課程教學中,以演示法、任務驅動法、項目式教學為主,基于真實的生活場景,綜合運用學科知識、智能硬件等設備,搭建、編程完成特定任務。

例如,實施“AI未來制造”課程中“貓的眼睛”一課,通過調查與視頻演示相結合,提出問題:貓的眼睛為什么在夜晚能發光?介紹貓眼具有夜視能力。從貓出發,到貓眼的特點,學生再聯想到貓的眼睛在夜晚會“發光”。通過簡要的思維導圖,讓學生更好地理解LED眼燈與貓的眼睛之間的關系。再使用U-Kit軟件,利用搭建圖論文 完成搭建及其連線,控制LED眼燈的8個燈瓣來讓它顯示不同的顏色。

個別學生基于自身的生活經驗、所學學科知識,創造性地搭建出非常具有個性的貓。比如給貓的頭上、身體不同部位增加修飾,讓自己的作品更加具有個性和特點。

整個教學中,學生能根據自己的生活觀察和經驗,創作出不同類別的貓的眼睛,實現作品的多樣性及自我創造的落地,最后通過程序設計讓貓的眼睛動起來、亮起來……

簡言之,巧妙地運用教學方法,使學生在創造性地完成任務的同時,讓編程思維可視化,學生的綜合能力也得到了提升。

(2)促進學科的融合

AI課程與科學、信息技術、語文、數學、音樂等學科巧妙融合,培養學生綜合素養和AI思維。

表2

例如,在scratch“幸運大轉盤”一課中,用編程實現幸運大轉盤。首先結合科學學科知識的實踐探究,讓學生通過動手玩轉幸運大轉盤,找到其規律;再結合美術學科知識,在scratch中手動繪制舞臺背景,讓幸運大轉盤置于真實的場景;接著結合英語學科知識,引導學生使用發出廣播、接收廣播的編程語句和已學編程語句的靈活編程、代碼的使用;然后結合數學學科對隨機數的理解,運用音樂學科知識配上合理的音樂,一邊編程一邊調試,最后通過所學語文學科知識,把自己創作的作品與同學分享、表達。

總而言之,信息技術課中的AI編程思維、音樂和美術課中的AI藝術性、品德與生活中的AI思想性、科學課中的AI探究與實踐、語文學科中的AI溝通與表達、英語學科中的AI代碼編寫、數學學科中的AI計算思維等能巧妙地融合于AI課堂中。

(四)AI課程評價

AI課程評價重參與、重過程、重激勵、重效果,在具體的評價設計方面,既考慮形式,又注重過程,實現既有面向全體的評價內容,又有突出個性的評價內容(見表2)。

四、課程效果與展望

通過“五大”AI課程的實踐探究,指導學生參加國家、省、市、區線上線下編程應用挑戰賽和AI對抗賽,我們取得了如下效果:

課程體系在原有的基礎上更豐富、更深化。課程的開展培養了學生的AI思維和信息素養,同時也讓學生正確認識、了解了人工智能的特性。通過AI課程的學習,學生的編程能力、解決問題的能力等綜合能力得到了提升,并在各種活動中取得了好成績:學生獲全國信奧賽一等獎3人、二等獎2人;獲優必選首屆線上編程比賽一等獎35人、二等獎18人、三等獎7人;獲成都市第十六屆電腦制作活動四項全能一等獎6人;獲成都市科協、成都市教育編程應用挑戰賽一等獎55人、二等獎40人、三等獎30多人次……

課程的開展加速了我校AI教師隊伍的形成。我校信息中心7名教師都是計算機專業畢業,但對AI課程教學比較模糊,通過AI課程的探究、實踐,對AI課程的認識越來越清晰、教學方法越來越多樣、教學手段越來越便捷、教學經驗越來越豐富,加速了AI教師隊伍的形成。

總之,AI課程的建設實踐探究,形成了AI課程體系,樹立了課程品牌,培育了AI思維和核心素養,促進了學生的全面發展。

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