中小学人工智能教育阶段教学模式研究

人工智能作为一门专业性极强的学科领域，在其涵盖众多专业课程的同时也面临着诸多挑战与机遇。中国教育科学研究院研究员储朝晖认为，在中小学阶段加强人工智能教育的目的在于帮助青少年建立对这一新兴技术的正确认知基础，并培养他们对科技发展的积极态度。因此，在本研究中我们主张将中小学人工智能课程设计成以科普知识为基础、以开拓学生视野为核心的内容体系，在这一过程中特别注重培养学生的计算思维能力，并通过让他们体验开发过程的方式让他们感受人工智能的魅力，在系统构建的知识框架之上引导他们掌握编程思维并最终激发其创新创造的动力

为了在中小学有效实施人工智能教育,我们需要确立发展性思想,即应当遵循学生认知发展的规律,构建从小学到高中完整的课程体系框架.这一过程需要根据不同学段的特点,从内容、难度、深度等方面与学生的年龄特征及知识基础相匹配.以冯艳艳的观点为基础,本研究主要归纳为:小学阶段的人工智能课程应注重学生对AI本质的理解,称为"AI初步认知";初中阶段则侧重于学生对AI技术的操作体验,完成简单AI作品,称为"AI实践体验";而高中阶段则引导学生深入探索AI原理,并设计复杂AI作品,称为"AI创新应用".

游戏展现出其吸引力、挑战度以及沉浸感等特性深得学生的青睐；通过教育类游戏能够有效提升学生的认知能力和学习兴趣；此类教学软件不仅有助于提高学生的动手能力还能培养其问题解决能力；能够引导学生形成正确的价值观观察能力与探索精神；通过情境化的教学设计营造出真实的学习环境；让学生在实践中感受知识的魅力从而实现理论与实践的有效结合；基于构建现代教育模式的原则运用计算思维理念打造新型的教学体系

本研究认为，在人工智能教育入门阶段特别适用于低龄段的学习者。教师在制定教学计划时会将整体目标划分为若干具体的小目标，并以这些小目标为基础进行游戏设计。在每节课开始时，教师都会通过生动的情境激发学生的学习兴趣，并引导学生进入当前学习主题。随后，在这一主题下自然融入到教学内容中去。在此过程中，教师会根据实际情况设计相应的规则框架，并要求学生在规定时间内完成任务。在此过程中，教师会根据实际情况设计相应的规则框架，并要求学生在规定时间内完成任务。在整个过程中, 教师全程参与指导, 对遇到的问题及时给予指导与帮助, 从而有效调控整个游戏进程, 确保大多数学生的积极参与度与进步情况。最后, 教师会组织学生展示并评价他们的游戏作品, 并从中归纳总结出本节课的关键知识点和解题思路

在整个教学流程中

小学阶段的人工智能课程内容主要强调科普性、趣味性和娱乐性等特点，并以此来激发学生的学习热情。教师可以通过智能语音技术开发"小蝌蚪找妈妈"小游戏，在图像识别领域设计"识物小助手"小游戏，在智能运动领域设置"机器人走迷宫"小游戏，在语音识别方面安排"诗词听写小达人"小游戏等形式多样的实践活动来让学生初步理解计算思维与编程的乐趣。
在教育理念方面，
体验式学习强调学习者亲身参与实践活动并在此过程中进行自我反思以掌握新知识。
哈佛大学教授David Kolb提出了一套完整的理论框架，
其中包括具体的实践经验积累以及对所见所闻进行深入思考等多个环节。
基于教学模式的基本要素，
面向计算思维培养的体验式教学模式如图2所示。

体验式教学要求学习者具备一定的生活经验，并具备一定数量的抽象概念能力，在新情境中进行概念考察。教师在教学过程中围绕教学目标精心选择学习主题：首先通过生活化情境引入学习内容，激发学生日常体验认知；其次基于此提出相关问题引导学生深入探究本课新知；再通过教师引导下的体验探究活动帮助学生逐步深入理解和掌握知识要点。在实践体验环节中教师可以通过问题导向或任务驱动的方式设计一个个创意小实验或作品让学生完成；当学生遇到困难时教师应给予及时的帮助与引导帮助其克服困难顺利完成实验并体验自己设计方案所带来的成效最终完成作品展示与评价环节；在整个教学过程中学生的计算思维能力从小学初级阶段逐步向中级阶段提升具体表现为：在情境案例中的概括能力在探究任务中的分解能力以及作品评估能力等方面均有显著提升；同时其复杂问题抽象化能力以及运用算法解决问题的能力也在持续发展和完善。

这三种教学模式的核心特征在于它们都以一般教学模式的基本要素为基础，并从教师授课的基本环节出发设计。然而，在具体实施上存在显著差异，则主要体现在其针对性的教学目标、采用的教学模式类型以及所关注的重点内容上。值得注意的是，在实际应用中这些模式并非简单的并列关系，在综合考虑学生的认知特点和课程设置的重点后会逐步优化完善，在特别关注计算思维能力的发展与提升方面表现更为突出。当然，在具体适用范围内这些模式的选择性和灵活性是相对固定的，并非绝对适用某一特定阶段或学科体系的特点

综上所述，在范围深化中小学人工智能教育方面成为实验区的核心内容之一。在这样的范围试点背景下进行针对性的研究与实践工作，并将构建面向计算思维培养的分学段三种有效教学模式，并将其在实验学校的实际教学中持续深化优化和完善