启蒙未来：小学人工智能教育的“科”“技”融合策略

摘要：本文围绕“人工智能”的逻辑主线和相关大概念，筛选了既符合科学原理又兼顾技术应用的学习内容，并针对不同年段学生的认知特点，提出了基于“不插电活动”“问题导向”及“项目式学习”策略的教学实施方案，力求在教学中兼顾科学原理的普及和技术应用的实践操作，为一线教师落实新课标课程理念提供可行的参考。

关键词：人工智能；“科”“技”并重；核心素养

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2025）08-0044-04

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）将“人工智能”列为课程六大逻辑主线之一，明确指出小学低年级应注重生活中的人工智能体验，而中高年级则应初步学习其基本概念和原理，并进行应用实践。人工智能的基本原理是课程的重要组成部分，但由于其涉及的概念复杂，且对小学生而言，这些概念较难直接解释，简洁的定义往往让学生感到晦涩难懂。如果仅停留在应用体验上，学生对原理的理解也会显得肤浅，难以形成深入的知识体系。因此，如何在小学阶段合理把握人工智能教学的深度和广度，明确教学内容、教学方法和预期成果，并为初中和高中阶段的人工智能教育衔接做好准备，是当前面临的重要挑战。

目前，小学人工智能课程通常安排在高年级，实际教学大多是拓展内容或校本课程，依托于机器人、创客课程开展实践，对硬件设备要求高，教学重视实践应用，忽视科学原理的普及，仍停留在“技”，缺少“科”的元素。本文旨在根据新课标中“人工智能”课程的逻辑主线和大概念框架，系统梳理教学内容，并提出在小学阶段实施“科学与技术并重”教学策略的可行方案，力求打破以往过度依赖硬件设备和操作实践的教学状态。

整体设计：遴选科技并重的学习内容

新课标将“人工智能”作为核心主线，设立了“人工智能与智慧社会”模块，涵盖了人工智能的基本概念与应用、人工智能的实现方式、智慧社会中的人工智能伦理以及人工智能的安全与发展四个基本主题。其中，“人工智能的基本概念与应用”作为基础模块，特别适合小学阶段的人工智能启蒙教育。在小学阶段，学生的“人工智能初体验”主要聚焦于两个核心问题：“人工智能是什么”及“人工智能能做什么”。通过这些问题的探索，学生首先能够对人工智能的基本概念和实现原理形成初步理解，认识到人工智能与计算机科学之间的密切关系，并通过身边的人工智能应用，初步感知其工作原理。

围绕新课标的内容要求和学业目标，笔者构建了小学阶段“人工智能初体验”的结构化知识体系，如图1所示。该体系包括“知识建构”和“应用体验”两部分。“知识建构”部分从低年级到高年级逐步介绍人工智能的起源与发展，帮助学生将对人工智能的感性认识转化为理性理解；“应用体验”部分则通过让学生亲自操作人工智能应用，帮助他们感知其背后的技术原理与实现机制。根据这一体系，笔者设计并实施了系列教学活动，旨在帮助学生树立“学AI”“用AI”和“创AI”的意识，为其未来的人工智能学习奠定基础。

梯度学习：大概念统摄下的分层设置

基于信息科技课程中的“人工智能”这一逻辑主线，笔者梳理了学科相关的大概念，并据此设定了各学段的学习目标，如表1所示。

鉴于小学生从具象到抽象的思维发展特点，课程设计将学习内容分为了解、认识、感悟、体验、实践和应用六个层次，并根据这一思维发展规律，构建了三个梯度的内容体系，如表2所示。这一设计既体现了学生认知能力的递进过程，同时也为整个课程框架的形成奠定了基础。

在小学阶段，一至三年级的教学重点是了解和认识人工智能。此阶段的学生思维直观、具体，认知以形象思维为主，且对人工智能的了解较为有限，计算机操作能力也相对较弱。因此，本阶段的人工智能教育应以激发学生的兴趣为主，内容侧重于介绍人工智能的发展历史、人机对弈的经典故事及人工智能特征的基本概念，而非对具体算法的讲解。教学目标是培养学生的学习兴趣和信息素养，为后续更深入的学习打下基础。

在四至五年级，教学内容转向感悟与体验。此时，学生已对人工智能有了初步了解，并开始形成自己的看法。借助数字设备和在线平台中的人工智能应用，学生能够直接体验人工智能的功能与作用。到五年级，学生开始接触简单的算法学习，能够理解计算机如何对数据进行抽象、分解和建模，从而具备初步的计算思维能力。因此，教学应侧重于通过体验加深学生对人工智能技术的理解，并帮助他们感悟技术背后的原理。

在六年级，学生的学习重点转向实践与展望。随着学生进入青春期，抽象思维逐渐占据主导地位，他们能够在已有知识基础上进行推理、假设和实验，进一步开展探索与创新。此时，教师应引导学生通过解决实际问题来应用知识，培养他们的独立思考、实践操作和创新能力，课程内容应注重引导学生分析和评估智能硬件、编程方法和人工智能技术，鼓励学生创作AI作品，以应对实际问题的挑战。

策略架构：关注不同层次的思维生长

基于上述分析，针对“AI初识、AI思维、AI实践”三个层次，笔者分别对应采用“不插电活动”“问题导向”和“项目式学习”的教学策略开展有效教学，以实现学生的概念理解、思维发展。

1.不插电AI活动，深化概念理解

不插电AI活动是结合小学低年段认知特点，以一个人工智能概念为核心，把概念的认知学习转化为趣味性、沉浸式探究活动，促进学生的理解，加强对人工智能本质的认识。

例如，在引入人工智能教学时，“智能”是必须理解的一个基础概念，判断机器是否具有人工智能的标准需要通过图灵测试，因此将“图灵测试”作为活动知识点，它的内涵是：向与自己不在一个房间的人和机器提出同一问题，并且根据两者的回答，判断其是机器还是人。考虑到与图灵测试内涵相近的“猜性别”，根据回答判断性别是男是女，以及“机器—人”“男—女”的对应关系，可以设计“身份游戏”来呈现这个知识点。在游戏中，让男生以女生的方式回答问题或者让女生以男生的方式回答问题，然后由其他同学猜测回答者的真正性别。

2.问题引导，探寻原理本质

对于中年段的小学生来说，较为抽象的人工智能原理与应用体验之间必然存在一个过渡层次，即思维发展的“发展区”。相比直接讲授概念原理，教师应通过提出问题引导学生在实际体验中进行深入探究，以促进其对原理本质的理解和思维能力的提升。

例如，在学习《图像识别》一课时，以“体验图像识别是什么的应用——分析怎样识别的过程——探寻为什么能识别的本质”为主线，把体验实践作为思维活动的载体，引导学生的认知发展螺旋上升。相对于以往的人工智能课，本课在应用体验后又深入了一步，将整节课的重点放在分析图像识别的过程上，围绕教学重难点设计了四个核心问题——“为什么能通过图像进行识别”“计算机识别图像的过程是什么”“图像识别的步骤是什么”“图像识别准确度取决于什么”，以下页图2所示的流程开展教学。这四个核心问题是在直观感性的操作后的追问思考，指向图像识别的过程和技术支撑，是对机器识别原理的一种深入了解和研究。

3.项目式学习，促进思维发展

高年段的人工智能课程则基于实际问题情境，通过项目式学习的方式，结合人工智能知识进行问题解决，并设计具有实际应用价值的解决方案。在这一过程中，学生在潜移默化中完成了“感知—理解—应用—创造”的人工智能学习过程。

在人工智能主题活动中，学生通过亲身体验智能产品的规划设计与创意实现过程，借助“智能分类垃圾桶”项目，感受人工智能技术给生活带来的改变与便利。在前期学习中，学生已经学会AI平台xDing软件的使用，并能编写简单的语音识别、图像识别程序。本项目按照“需求—设想—规划—物化—迭代”的项目设计流程展开，如下页图3所示。关于“垃圾分类”项目主题，学生选取身边常见的场景，如学校、社区、公园等，进行前期调研，观察发现问题，紧接着结合人工智能知识提出解决问题的初步设想。这让学生意识到，人工智能不仅是知识与实践的结合，更是一种解决问题的思维方式。在项目实施过程中，学生通过观察、搭建、操作、实践等环节，进行初步尝试解决问题，这本身就是一种思维活动。教师在此基础上通过引导和提醒，鼓励学生在思考后进行实践，从而加深其对人工智能知识的理解，并提升其思维水平。

结语

新课标的课程理念和内容体现了“科”“技”并重，为传统的以“技术”为主的课堂注入了新的活力。信息科技教师要从新课标的课程性质、理念、内容等角度学习思考、重新定位，让人工智能课程的开展真正有效、有意义，让学生能够有更深层次的思考，从而促进其核心素养的全面提升。

参考文献：

[1]许明伟.构建从体验、思维到实践的人工智能梯度课程——小学人工智能教育三种课程与教学策略探索[J].中国信息技术教育，2023（11）：25-28+32.

[2]傅骞，王雯.面向人工智能概念理解的小学低学段不插电教学活动设计与实践[J].中国信息技术教育，2021（21）：9-11.

[3]管雪沨.“科”“技”并重的信息科技育人价值与教学策略[J].中小学信息技术教育，2022（12）：14-16.

本文系宁波市教育科学规划2024年度研究课题“基于人工智能的中小学教学方式研究”（课题编号：2024YGH149）部分研究成果。