摘要：本文主要以智慧教育背景下人工智能在中小学信息科技课程的应用为重点进行阐述，首先对人工智能特点和现阶段中小学信息科技课程现状进行分析，其次从结合信息科技内容，发掘人工智能价值、体验人工智能课程；设计人工智能课程、掌握知识内容本质，促进数字素养与技能提升和开展人工智能教育，优化转换评价方式等几个方面深入说明并探讨，旨在为相关研究提供参考资料。

关键词：智慧教育；人工智能；中小学信息科技课程

引言：智慧教育是经济全球化、技术变革和知识爆炸的产物，也是教育信息化发展的必然阶段[1]。人工智能作为计算机科学发展中的产物之一，是建立在模拟、开发、研究的基础上所形成，其中融入智能方法、理论、运用，进一步实现智能机器与人的思维的相似性，通过智能学习、智能判断、智能处理等方式，在一定程度上代替人工处理赋予全新意义。在智慧教育的背景下，人工智能赋能中小学信息科技课程，大幅度提升教师教学质量以及学生课堂学习效果。

一、智慧教育有关概述

智慧教育的实现是建立在智能终端、移动互联网和云计算大规模普及的基础之上的。个人计算设备从奢侈品向大众消费品的转变，使随时在线、万物互联具备了硬件基础；人工智能等关键技术的大规模应用，则从软件算法层面为智慧教育提供了可能[2]。智能时代与过去我们所熟知的信息时代不同，将智慧教育运用在教学领域主要体现出几大独特优势：

第一，综合性强。对于人工智能而言，其中涉及到的学科范围十分广泛，对计算机基础、数理知识有较高的要求，中小学信息科技课程中引入人工智能，其中包含机器学习、智能机器人、计算机视觉、自然语言理解等等，对不同阶段的学生有不同的要求，中学阶段注重学生对知识的实践与分析，而小学阶段则注重学生对知识的感悟，通过对人工智能产品进行体验，能够更好地理解人工智能为生活带来的便利和优势，进一步建立智能学习意识。

第二，技术性强。针对中小学信息科技课程这一门课，人工智能随着教学内容不断进行深化与更新，人工智能技术具备较强的技术性，对教师和学生提出全新的挑战。人工智能所涉及到的知识体系十分庞大，对应的内容也在持续更新，而如今在中小学信息科技课程中的使用却较少，对教师的信息素养、学校的硬件设施、学生的适应程度都提出了一定的挑战。教师需要克服一定的教学难度、学校需要加大硬件设备的更替、学生需要提升科学素养与从传统教学课堂到混合式学习的转换。

二、现阶段中小学信息科技课程现状分析

面对全球智能化发展趋势及其挑战，教育必须积极主动地调整自身发展，借助现有技术的优势与潜能，实现进一步服务社会经济发展的功能[3]。随着教育的发展，越来越多的教育人员关注信息科技课程的发展，经过多年的努力也取得不错的效果，但在真正的实践过程中，化存在一些不足需要进行完善。

首先，中小学信息科技教材地更新与适度性缺乏。中小学信息科技课程教学有不同教学目标和内容。例如，对初中生而言，主要学习信息科技基础、算法、多媒体应用、数据管理技术、初步掌握数据库、网络技术运用、人工智能等等，因为地区之间的差异促使教学内容存在一定的差异，要想实现全面性教学需求则会存在对应的难度。教材构建中缺乏一定的系统性，更多地是注重基础性内容，缺乏丰富的创新性内容，并且各个教学模块之间呈现分离情况，导致中小学信息科技课程教材在更新方面较慢，教材中理论知识占据一大部分，而相对地实践性操作知识内容相对匮乏，进而忽视对实践性教学的效果。

其次，信息技术缺乏多样性。因为受到传统教学思想的影响，中小学信息科技教学实践方面缺乏一定的效果，教学机构方面，相对没有为实验操作平台提供充足地保障。一些家长认为学生在初中各阶段好好学习就可以，将重点放在数学、语文、外语等学科中，为之后的中考、高考奠定基础，但直接忽视了信息科技的学习，这也是人工智能难以发挥自身价值的关键原因。造成信息科技课程教学一直停留在初始阶段，单一的为了完成教育机构下达的教学任务而开展教学，导致整个教学环节十分枯燥，难以吸引学生的学习兴趣和热情[4]。

最后，中小学信息科技教学普及性不高。因为社会在发展理念、经济方面存在不平衡原因，在成不同地区中所学习的信息科技课程之间存在一定的不同。针对经济发达地区而言，信息科技教育教学效果较好，并且使用的技术设备十分先进；然而经济不发达地区而言，信息科技教育课程不仅不能激发学生的学习兴趣，甚至不能取得理想教学效果，主要还是因为技术设备比较落后，并且师资力量也不够充足等原因，甚至于部分学校并未开设信息科技课程或者被教师忽略信息科技课程的重要性，将其占用后进行其他课程的学习。

三、智慧教育背景下中小学信息科技课程的应用对策

（一）结合信息科技内容，发掘人工智能价值

把人工智能引入我国现行的信息科技课程当中，可以让学生在体验、认识人工智能知识与技术的过程中获得对非结构化、半结构化问题解决过程的了解，从而培养学生的多种思维方式，达到提高信息素养的目的。通过人工智能课程的学习，学生还将了解人工智能语言的基本特征，学到智能化问题求解的最为基本的策略[5]，不仅符合国家教育部颁布的课程标准要求相符，也与国家持续发展战略对创新人才的需求相符，也进一步对人工智能发展提供支持。主要可以从如下几方面入手：第一，凸显人工智能教育理念。课程资源内容融入人工智能这一概念进行构建，其中包含人工智能发展历程、运用场景、技术运用等，有关课程中讲述人工智能故事、进行人工智能游戏，引导学生轻松掌握人工智能的基础原理，以及在大数据、算法技术方面的重要运用[6]。第二，明确人工智能的学习内容。通过教学内容的引领，人工智能促使中小学生掌握传感器、智能代理、机器学习、人工交互等基本学习框架。同时，注重人工智能的因素和安全教育内容。人工智能发展中不断推进社会发展，随之也会在信息、空间方面产生一些安全问题，例如，网络暴力、网络欺骗等，一些非法分子通过侵犯教学数据的隐蔽性，所以，在教学中收集数据过程要注重安全性，防止出现信息泄漏情况。在开展人工智能教学过程中，也要做好对学生的思想引导，促使学生可以安全、正确地使用信息和人工智能产品。第三，关注人工智能伦理教学，规避教学无趣。人工智能伦理问题，进一步将人工智能素养渗透到中小学人工智能范围中，促使中小学生形成正确的理论观念，提升中小学生积极向上地科学伦理观和科学素养，建立健全人工智能教学地规章制度，进一步认知非理性应用会造成的不好影响。另外，因为人工智能教育没有得到完善实施，一些中小学教学都处于尝试栀粽，甚至还有将人工智能定义为创客教学这一思想，这样会在一定程度上将人工智能范围进行窄化[7]，从而导致人工智能教育在教育教学中的不足愈发明显。

（二）引入人工智能方式，掌握知识内容本质

在引入人工智能的体验课程中，注重对新技术的发展动态，也可以考虑和社会中的人工智能企业之间构建合作关系，在中小学中引入智能机器，引导学生在比较中更好地掌握、了解现代工业设计、机械、电子、传感器、计算机软件等等。在中小学信息科技课程中引入人工智能，注重学生在对应场景中的体验感受，进而提升学生对人工智能的兴趣，通过系统的体验式学习，更加深入对人工智能技术产生认知，实现教师和学生的共同进步。为中小学生构建人工智能体验课程，倡导学生可以从基础的感知层面入手，意识到人工智能可以运用在生活、学习的各个方面，如，智能陪伴机器人、智能化玩具等，有利于学生在完成信息科技课程知识学习中的学习效果，通过引入生活中常见的知识内容缓解学生紧张的学习情绪。相比小学阶段的学生，大脑处于运算阶段，而初中学生不仅形成运算思维，更是对符号有进一步理解，对事物有一定的概述能力，具备较高的可逆思维[8]。例如，学生在学习中接触“人机交互”概念内容时，可以为学生设定不同的三个移动任务，引导学生在各个任务中通过亲身体验感受项目学习的真实过程，尤其是其中定点移动、来回移动、控制移动等在人机交互中发挥重要价值的重要功能。

（三）设计人工智能课程，促进思维创意提升

中小学信息科技课程教学中引入人工智能，也是一种新兴尝试，进一步为课程优化提供支持。在人工智能发展过程中，促使学生意识到生活中很多工作能被智能化取代，根据《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》明确指出：“信息科技课程要培养学生的核心素养，主要包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任。”[9]，中小学阶段教师要注重为学生渗透设计思维，才能实现学生数字素养的提升，促使学生在未来人工智能时代面对更多的学习挑战。人工智能发展过程中，社会也对专业人才的需求进行提升，不同产品设计要注重人工智能为技术基础的背景。例如，组织学生对简单的传感器进行学习，将“树莓派”作为教学软件，促使学生在简单的变成、拼搭过程中，完成生活中的创造和发明，如台灯、搭载小车等，为学生带来更多真实的学习体验，促使学生通过人工智能时代中的方式完成思考，进一步通过人工智能变革时代的生活方式。同时，做好人工智能课程内容的实际运用，深化对知识的理解。人工智能已经渗透到生活的各个行业中，在教育领域中，人工智能运用到多个学科，其中信息科技课程中，为教师提供一定的教学辅助效果，通过人工智能来强化学生与知识之间的联系。为学生开展项目式学习、探究式学习提供技术支持，对学生的思想进行启发，促使学生构建完善的知识结构体系。另外，通过人工智能课程研发，人工智能引入到中小学信息科技课程中，为学生呈现可视化编程、具体编程语言，进一步深化对项目整体的研发流程。人工智能的引入对不同学段的课程进行设计，让学生充分感受项目研发的实际流程，中小学阶段，可以为学生组建研发队伍、分析实际生活中出现的问题、定义研究问题等等。人工智能引入课程中，更多的是通过图形化编程方式完成教学，进一步深化学生对人工智能的了解和掌握，实现学生对已经掌握的知识的学以致用效果。

（四）开展人工智能教育，优化转换评价方式

在进入人工智能时代过程中，是建立在物联网、虚拟现实、人工智能等基础上，也是更多中小学校在未来发展中的一个主要方向，其中不仅包含实体的物理教学空间，也包含计算机、智能设备互联的网络空间，进一步呈现出“人-机-物”相连接的教学方式。在信息科技课程中构建智能教学空间，人工智能和教师智慧之间的融合，发挥各自优势提升教学质量。例如，通过机器针对教师一些简单、重复的工作进行代替，让教师从传统的教学中进行解放，有更多的时间、精力放在关注学生、与学生沟通方面，鼓励学生能够积极表达自己的学习想法，为学生创建全新的育人环境。人工智能的引入能够对学生的学习过程进行自动采集，其中会涉及到学生课堂行为、学习数据、在线学习、交互信息、身体健康、心理情感变化等数据，通过数据的信息分析掌握学生对知识掌握的一个状态，以及学生自身对知识的认知程度等。另外，学生综合素养评价也能在大数据的支撑下完成，大数据能够对学生的成绩、学习过程进行记录，提供针对性建议，侧重于诊断并非是鉴定，为学生提供个性化的教学计划，尊重多元性、综合性等，实现让学生的各方面能力得到锻炼，尽可能地解决学生健康成长中所占据的束缚因素。

结束语

综上所述，在人工智能技术发展中，为信息科技课程的教学引入全新的教学模式，为中小学生带来全新的课堂体验，充分发挥人工智能的相关技术在教学中的优势，在不同系统工程、软件的支持下，凸显信息技术高效处理信息强大的功能性，为中小学信息科技课程发展注入新鲜血液。

参考文献：

[1]祝智庭，贺斌.智慧教育：教育信息化的新境界[J].电化教育研究，2012，33（12）：5-13.

[2]余胜泉，刘恩睿.智慧教育转型与变革[J].电化教育研究，2022，43（01）：16-23+62.

[3]梁迎丽，刘陈.人工智能教育应用的现状分析、典型特征与发展趋势[J].中国电化教育，2018（03）：24-30.

[4]张剑平.关于人工智能教育的思考[J].电化教育研究，2003（01）：24-28.

[5]邹文霞，陈俊.中小学信息技术教学研究——以STEAM教育为视角[J].电脑知识与技术，2021，17（31）：257-259.

[6]钟柏昌，詹泽慧.人工智能教育的顶层设计：共识、差异与问题——基于4套标准文件的内容分析[J].现代远程教育研究，2022，34（04）：29-40.

[7]周迎春.学校如何落地信息科技素养教育[J].中小学信息技术教育，2022（07）：17-19.

[8]戴琼海.人工智能教育：通识与专业[J].清华大学教育研究，2022，43（03）：23-24.

[9]中华人民共和国教育部.义务教育信息科技课程标准：2022年版[S].北京：北京师范大学出版社，2022：4.