小学人工智能教育校本资源开发与教学实践研究

摘要：本研究基于人工智能教育相关理论，结合小学教育实际情况，探讨小学人工智能教育校本资源开发的理论基础与现实需求。明确了小学人工智能教育校本资源开发要遵循的原则。在教学实践策略上，提出运用项目式学习、跨学科融合教学和家校协同教学的方法，目的是借由丰富的教学形式，让学生更好地理解和运用人工智能知识，提高学生学习兴趣与参与度。通过研究小学人工智能教育校本资源开发和教学实践，为小学人工智能教育的顺利开展提供理论和实践方面的参考，推动小学人工智能教育持续健康发展。

关键词：小学人工智能教育；校本资源开发；教学实践

引言

小学是基础教育的关键阶段，担负着培养学生创新意识和实践能力的重要任务。所以，在小学开展人工智能教育，能够为学生未来的学习和发展打好基础。不过，目前小学人工智能教育在实施过程中遇到不少难题，其中校本资源不足和教学实践策略不完善，是急需解决的问题。本研究想要深入探究小学人工智能教育校本资源的开发，以及有效的教学实践策略，满足小学人工智能教育的实际需求，提高小学人工智能教育的质量。

一、小学人工智能教育校本资源开发的理论基础与现实需求

（一）理论基础

小学人工智能教育校本资源开发有扎实的理论依据，这些理论能指明开发方向。建构主义学习理论认为，知识不是老师直接教给学生的，而是学生在特定场景里，通过主动探索和合作交流，自己构建知识。在小学人工智能教育里，开发校本资源要打造真实、有趣的学习场景，让学生在场景里发现和解决问题。比如设计人工智能校本课程时，参考学生日常生活，设置校园智能图书管理、家庭智能安防这类项目，学生通过实际操作，理解人工智能的运行原理，建立自己的知识体系[1]。

多元智能理论提出，人的智能是多元的，包括语言、逻辑数学、空间等多种类型[2]。所以开发校本资源时，要考虑学生的多元智能特点，设计不同的教学活动。对于语言智能突出的学生，组织人工智能科普故事创作、演讲比赛；对逻辑数学智能强的学生，引导他们参与算法设计、数据分析项目。另外，计算思维理论主张用计算机科学的基本概念解决问题，培养学生逻辑、抽象和创新思维。因此，在校本资源开发过程中，要加入编程教学、机器人实践等内容，帮助学生掌握计算思维方法，解决复杂问题。

（二）现实需求

从政策层面来看，教育部发布的《关于加强中小学人工智能教育的通知》明确要求，构建系统的课程体系，开发适用的教学资源。这项政策给小学人工智能教育校本资源开发指明了方向。学校要响应政策要求，结合自身情况，开发符合标准的校本资源，推动人工智能教育在小学落地。

从学校发展角度讲，每所学校的办学理念、师资力量和学生群体都不一样。开发校本资源是学校打造特色课程，提升办学水平和竞争力的重要办法。把人工智能教育和学校特色结合起来，比如艺术特色学校开设人工智能艺术创作课程，科技特色学校举办机器人竞赛，就能形成有特色的人工智能教育模式，给学生提供个性化学习体验。

从学生学习需求来看，小学生好奇心强，对新鲜事物充满探索欲望，人工智能作为新技术，很能激发学生的学习兴趣。但不同年龄段学生的认知水平和学习能力有差别，对人工智能知识的需求也不一样。所以，校本资源开发要根据学生年龄和认知规律，设计分层分类的教学内容，满足学生多样化学习需求，挖掘学生学习潜力，为学生未来发展打基础。

二、小学人工智能教育校本资源开发原则

（一）科学性原则

科学性是校本资源的关键，贯穿资源开发的各个环节。在内容上，校本资源包含的人工智能知识必须准确，符合人工智能学科的原理和发展规律。比如编写教材时，对机器学习、深度学习等概念的解释，要用简单易懂的语言，保证定义准确、逻辑清晰，不能有错误或模糊的表述，避免误导学生。介绍算法时，不仅要讲清楚算法原理，还要结合具体案例，说明算法在实际应用中的运行方式，帮助学生正确理解知识[3]。

除了内容要科学，教学方法的选择也很重要。教师要根据教学目标和学生特点，选择合适的教学方法，引导学生系统地学习知识。比如教编程知识时，用任务驱动法，把复杂的编程任务拆分成多个小任务，让学生在完成任务的过程中，掌握编程的基本概念和技能。同时，评价方式也要科学。科学的评价体系要兼顾过程性评价和终结性评价，全面评估学生的学习成果、学习态度和能力发展，为教学改进提供参考。

（二）趣味性原则

小学生好奇心强，对新鲜事物感兴趣，但注意力难以长时间集中，理解抽象知识的能力有限。所以，校本资源设计要激发学生的学习兴趣，让学生在轻松的氛围中主动学习。编写教材时，可以加入故事、漫画等元素，把抽象的人工智能知识融入有趣的情境里。比如，通过讲述机器人帮助人们解决生活难题的故事，引出人工智能的概念和应用，让学生在阅读故事时学到知识。设计教学活动时，采用游戏化教学法，组织编程闯关游戏、机器人竞赛等活动，让学生在游戏中感受学习的乐趣，提高学习积极性。此外，还可以用动画、视频等多媒体资源，直观展示人工智能的魅力，吸引学生注意力，提高学习效果。

（三）实用性原则

开发小学人工智能教育校本资源，目的是培养学生用人工智能知识解决实际问题的能力，让学生能把知识运用到日常生活和未来的学习、工作中。因此，校本资源要贴近学生生活，选择有实际意义的教学案例和项目。设计教学案例时，围绕学生熟悉的生活场景，比如智能家居、智能交通等。以智能家居为例，引导学生用传感器、编程等知识，设计简单的智能家居控制系统，实现对灯光、温度、窗帘等设备的智能控制。通过这样的项目实践，学生既能掌握人工智能知识和技能，又能体会到人工智能对改善生活的作用，增强学习动力。此外，还可以组织学生开展社会调研，了解人工智能在不同领域的应用情况，引导学生发现生活中的问题，尝试用所学知识提出解决方案，培养学生的实践能力和创新思维。

（四）开放性原则

随着科技发展和学生需求变化，小学人工智能教育校本资源要具有开放性，满足多样化学习需求，为学生自主学习和创新发展提供空间。开放性原则体现在资源内容和形式的多样性上。在内容方面，校本资源不仅要包含人工智能基础知识和技能，还要关注学科前沿动态，及时更新内容，提供丰富的拓展学习资料。比如，引入人工智能在医疗、教育、环保等领域的最新应用案例，拓宽学生视野，激发学生探索欲望。在资源形式上，除了传统的教材、教学课件，还可以开发在线课程、虚拟实验室、互动式学习平台等数字化资源，方便学生随时随地学习。此外，开放性原则还鼓励学生参与资源开发和完善。教师可以引导学生分享学习成果、创意作品，把这些纳入校本资源库，营造生生互动、师生互动的学习氛围，培养学生的创新能力和自主学习能力[4]。

三、小学人工智能教育教学实践策略

（一）项目式学习

项目式学习以学生为核心，学生在真实又有挑战性的项目里，主动学习知识、锻炼技能，培养团队合作和解决问题的能力[5]。在小学人工智能教学中，项目式学习是很有效的方法，能让学生深入学习人工智能知识。教师根据教学目标，结合学生的认知水平和生活实际，设计包含人工智能关键知识和技能的任务。学生分组开展学习，在项目推进时，要经过问题分析、方案设计、实施调试等步骤。这期间，教师当引导者，给学生提供知识和技术支持，引导学生独立思考、积极探索，培养批判性思维和创新能力。项目结束后，通过成果展示和多元评价，让学生收获成就感，反思不足，提升知识和能力。

以“校园智能气象站”项目为例，教师确定项目后，把学生分成小组，每个小组要完成气象站硬件搭建和数据收集分析软件的开发。一开始，各小组进行需求分析和资料收集，学生通过看书、上网，了解气象站工作原理和所需传感器类型。接着搭建硬件，学生根据电路知识，连接温度、湿度、风速等传感器，再和微控制器整合。软件开发时，小组成员用图形化编程工具，编写数据采集、传输和可视化展示程序。过程中，学生可能遇到传感器数据异常、程序出错等问题。这时，教师及时指导，引导学生排查故障，培养解决问题的能力。项目完成后，各小组展示成果，介绍气象站功能和创新点。其他小组学生和教师从硬件设计、软件功能、团队合作等方面评价。通过这个项目，学生掌握了传感器应用、编程等人工智能知识和技能，感受到人工智能在生活中的价值，激发了探索热情，提升了综合素养，为后续学习打基础。

（二）跨学科融合教学

小学阶段，学生思维还没被单一学科限制，跨学科融合教学符合这个阶段学生的认知特点。在人工智能教学中开展跨学科融合教学，目的是让学生认识不同学科的联系，建立系统的知识体系。学生以科学探究思维为基础，用数学工具分析数据，用语文知识表达研究成果，以艺术审美进行设计创新，在学习人工智能知识和技能时，打通各学科知识，提升解决复杂问题的能力。而且，跨学科融合教学能让学生从多个角度了解人工智能在不同领域的应用，拓宽视野，培养创新和批判性思维。

以“智能环保小卫士”项目为例，这个项目融合了科学、数学、信息技术和语文等学科知识。在科学方面，学生用传感器收集环境数据，如污染物浓度、土壤酸碱度，通过实验探究环境问题的原因和影响。数据处理时，数学知识很重要，学生用统计学方法整理分析数据，绘制图表，找出数据变化规律。信息技术为学生提供技术支持，学生用编程知识开发智能环保监测系统，实现数据自动采集分析，设计环保提醒设备。语文是表达工具，学生要撰写环保报告，阐述环境问题现状、解决方案和未来展望。项目实施时，教师引导学生围绕环保，关联不同学科知识。比如，分析环境数据时结合科学原理，编写程序时运用数学逻辑优化算法。学生完成智能环保监测系统设计后，用语文知识撰写项目报告，说明设计思路、实施过程和成果。通过这个跨学科项目，学生掌握人工智能知识和技能，认识到环境保护的重要性，提升学科知识迁移能力，培养学习兴趣，为解决现实问题积累综合能力，为成为复合型人才打基础。

（三）家校协同教学

家庭是学生成长的重要场所，家长的教育观念和行为，对学生学习兴趣和习惯养成影响很大。在家校协同教学中，学校要搭建沟通平台，引导家长参与人工智能教育。一方面，学校通过家长培训、讲座等，普及人工智能知识，让家长了解人工智能教育的重要性和教学方法，提高家长对孩子人工智能学习的重视，转变教育观念，认识到人工智能教育对孩子未来的影响。另一方面，学校设计家庭实践活动，鼓励家长陪孩子参与，在实践中给孩子指导，营造家庭学习氛围，增进亲子互动，让学生在家也能保持对人工智能学习的热情，实现家校教育衔接，促进学生健康成长。

以“家庭智能小助手”项目为例，学校通过家校共育平台，向家长发布项目任务，介绍项目目标、步骤和指导方法。首先，学校组织线上家长培训会议，邀请专家给家长讲解人工智能知识和项目对孩子成长的意义，引导家长在家配合学校教育。项目实施时，学生用人工智能知识，结合家庭需求，设计制作智能小助手。有的学生设计语音提醒装置，有的制作智能灯光控制系统。家长积极参与，帮孩子收集资料、准备材料，和孩子讨论设计方案，遇到难题一起查阅资料解决。项目完成后，学校举办成果展示活动，邀请家长和学生参加。活动中，学生介绍作品设计思路和功能，家长分享参与感受。通过这次活动，展示了学生学习成果，增进了家长对学校人工智能教育的了解和支持，推动家校协同教学深入开展，让学生在家校共同帮助下，提升人工智能素养，为未来学习生活做准备。

结语

综上所述，小学人工智能教育校本资源开发和教学实践是一项很有意义的工作。明确理论基础和现实需求，遵循合理的开发原则，采用项目式学习、跨学科融合教学和家校协同教学等策略，能够切实提高小学人工智能教育的成效，培养学生的科技素养和创新能力。在今后的教育实践中，要不断总结经验，根据学生实际情况和时代发展需要，持续优化校本资源和教学策略，进一步推动小学人工智能教育深入发展，让更多学生从人工智能教育中受益，为培养适应未来社会发展的创新型人才出力。

参考文献：

[1]裴艳玲,吴迪.小学人工智能教育的校本化实施[J].中小学信息技术教育,2024,(S2):60-63.

[2]仇立岗,胡文玥.小学人工智能校本课程开发依据及其组织逻辑[J].电化教育研究,2024,45(12):83-88.

[3]刘朋飞.新课标理念下小学阶段人工智能教育课程的建构与实施[J].中国信息技术教育,2023,(16):35-38.

[4]卢秋红,冯艳艳.“推进教育数字化”系列之五迈向新一代人工智能教育[J].中小学信息技术教育,2023,(06):4.

[5]李香玉.信息技术如何赋能新时代教育改革——以厦门市人工智能普及教育的探索和实践为例[J].教育家,2023,(07):38-39.