摘要：本文探讨了在小学信息科技教育中，如何利用人工智能技术为图形化编程课程设计个性化学习路径。通过分析人工智能在教育领域的应用，本文提出了一系列适合小学生的个性化学习策略，旨在提升学生的学习效果和兴趣。

关键词：人工智能；个性化学习；图形化编程；小学信息科技教育

随着信息技术的快速发展，编程教育已成为小学信息科技课程的重要组成部分。然而，传统的教学模式存在进度统一、个性化不足的问题，难以满足不同学生的学习需求。部分学生因基础较弱而跟不上课程节奏，而另一些学生则因缺乏挑战而失去兴趣。作为一名一线教师，我深刻感受到个性化教学的重要性，而人工智能技术，特别是智能辅导系统、学习数据分析和个性化资源推荐等功能，为每位学生构建专属的学习路径提供了可能，真正实现了因材施教。

一、人工智能在小学信息科技教育中的应用

（一）智能辅导系统的应用

在图形化编程课程中，智能辅导系统拥有巨大潜力。智能辅导系统利用人工智能技术，为学生提供个性化的学习支持，核心技术包括自然语言处理（NLP）、深度学习算法和知识图谱等，能够分析学生的学习行为，提供即时反馈和针对性指导。智能辅导系统还能根据学生的学习轨迹，利用知识图谱为其推荐个性化的学习任务。在我所教的班级中，有学生在变量定义上遇到困难，系统便推送了基础变量应用的示例任务，帮助他们巩固基础，为后续学习打下坚实基础。这种个性化教学方式不仅提升了学习效率，也增强了学生在编程学习中的自主性和自信心。

（二）学习数据分析与反馈在教学中的应用

人工智能系统能够实时收集和分析学生的学习数据，为教师提供精准的教学指导，同时帮助学生明确自己的学习情况。在我的课堂上，我利用AI系统记录了学生的编程任务完成时间、代码错误类型、运行调试次数等数据，这些数据成为了我了解学生学习状况的重要依据。系统还能自动生成学习报告，为我提供班级整体情况的分析，并针对个体学生的学习薄弱点提出具体建议。例如，当系统检测到某位学生在循环结构的使用上存在反复错误时，我会在课堂上安排针对性的讲解，并提供额外的练习任务。同时，AI系统还能通过可视化工具，如曲线图或错误分析图示，帮助学生直观了解自身的学习进度，让他们更清楚地认识到自己的进步与不足。在实际课堂中，我还会根据系统提供的数据进行小组分层教学，让掌握较好的学生参与进阶项目，而需要加强基础知识的学生进行补充练习。这样的教学方式不仅提高了教学效率，还显著提升了学生的编程思维能力，使他们在个性化学习环境中获得更好的成长体验。

（三）虚拟现实与增强现实技术的融合

虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术的融入，为小学信息科技教育提供了全新的教学体验。在图形化编程课程中，我尝试将这些技术应用于教学，让学生能够在虚拟环境中直观地观察程序执行的过程，从而加深对抽象编程概念的理解。例如，在一次课堂上，我引导学生通过VR环境进入一个虚拟编程世界，让他们实时操控代码，并在3D空间中看到程序的动态执行效果。这样的学习方式极大地激发了学生的学习兴趣，提高了他们的投入度。同时，AR技术也将数字内容叠加到现实场景中，帮助学生更好地理解编程概念的实际应用。AR技术可以将数字内容叠加到现实场景中，帮助学生理解编程概念的实际应用，如通过AR互动教学系统，让学生在真实世界中操控虚拟机器人。

二、基于人工智能的个性化学习路径设计与实践

（一）学习者模型的构建与精准教学

在图形化编程课程中，为他们提供个性化的学习支持。系统收集学生在编程过程中遇到的问题，如代码错误类型、调试次数等，并据此建立学生的学习画像。这些数据帮助判断学生在哪些知识点上掌握较好，哪些部分仍需加强。同时，系统还能根据学生的学习情况，适时调整任务难度，确保他们在适合自己的节奏下掌握知识。

（二）动态调整学习内容与进度以适应学生差异

在传统课堂中，所有学生通常按照同样的进度学习，然而，不同学生对知识的接受速度并不相同。对于容易忘记使用逻辑判断的学生，系统会提供更加基础的示例和图解；而对于已经熟练掌握的学生，则会推荐更有挑战性的任务。这样的教学方式确保了每位学生都能在自己的水平上稳步提升。教师可以通过人工智能系统的反馈，了解全班的学习情况，及时调整课堂教学策略。

（三）智能评估与反馈机制以促进学习效果提升

有效的评估和反馈机制是确保个性化学习路径顺利运行的重要保障。人工智能系统能够自动化评估学生的学习成果，并提供精准的反馈，以帮助学生及时调整学习策略。例如，在图形化编程课程中，系统可以实时检测学生的代码错误，分析错误原因，并给出相应的修改建议，例如指出变量未定义、循环逻辑错误等问题，并提供可视化的错误解析。人工智能评估系统还能分析学生的编程风格、代码优化程度等高级指标，引导学生逐步掌握高效的编程思维。除了针对学生的反馈，人工智能系统还可以生成详细的学习报告供教师参考，帮助教师掌握学生的整体学习状况，从而优化教学策略。例如，教师可以根据系统分析的共性问题，在课堂上进行针对性讲解，弥补个别学生在学习过程中的短板。

（四）教学实验设计与实施效果验证

为了验证人工智能驱动的个性化学习路径在小学信息科技教学中的有效性，我在所教的四年级编程课程中进行了实验。我选取了40名学生作为实验组，另40名学生作为对照组。实验组学生使用人工智能系统进行个性化学习，而对照组则采用传统教学模式。在实验过程中，我利用系统基于强化学习算法分析学生的编程行为，动态调整任务难度，并结合知识图谱推送个性化学习资源。实验周期为10周，每周进行一次编程能力评测。同时，我还记录了学生的学习进度、错误率、任务完成时间和兴趣度评分等数据。实验结果显示，实验组学生的平均错误率降低了20%，编程任务完成速度提高了30%，对课程的兴趣度评分也显著提升。这些数据充分证明了人工智能支持的学习路径优化在提高学生学习效率、减少学习障碍以及增强学习动机方面的有效性。人工智能的精准分析和动态调整机制，使每位学生都能在适合自己的节奏下学习，进一步提升了编程思维能力和自主学习能力。

三、未来展望

人工智能技术在小学信息科技教育中的应用已初见成效，未来可以通过与虚拟现实、增强现实等技术的深度融合，进一步提升个性化学习的效果。基于AR/VR的交互式编程环境能够为学生提供更具沉浸感的学习体验，使抽象的编程概念具象化，帮助低年龄段学生理解复杂逻辑。智能学习系统可以结合脑机接口技术，实时监测学生的认知状态，动态调整学习难度，优化个性化学习路径。大数据与人工智能协同作用能够进一步精细化学习者模型，实现对学生学习习惯、兴趣点和知识薄弱环节的精准分析，提升因材施教的精准度。

参考文献

[1] 夏倩倩. 小学人工智能教育分层教学模式研究[J]. 现代教育技术， 2021（3）： 56-60.

[2] 张伟. 图形化编程在小学信息技术课堂中的应用案例[J]. 中小学信息技术教育， 2022（5）： 45-48.

[3] 李敏. 基于学习分析的小学编程教学策略[J]. 中国电化教育， 2023（2）： 102-106.

姓名 ：刘会严    学科年级：六年级

教材版本：河北教育出版社课题：《人工智能技术下中小学信息科技学科精准教学和个性化指导的研究》

工作单位：河北省保定市望都县建安小学

邮编：072450

本文系河北省教育技术研究规划课题“人工智能技术下中小学信息科技学科精准教学与个性化指导的研究”（课题立项：hbdj2023158）研究成果之一