摘要：本文立足人工智能時代的教育發(fā)展需求，從培養(yǎng)小學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)與創(chuàng)新能力、人工智能素養(yǎng)等出發(fā)，構(gòu)建了小學(xué)人工智能“普及—拓展—培優(yōu)”三級課程體系，詳細(xì)闡述了課程目標(biāo)、內(nèi)容、實施等關(guān)鍵要素的設(shè)計策略，并通過三個案例，分別展示了三個層級人工智能課程實踐過程，旨在為小學(xué)人工智能教育的普及與推廣提供實踐指導(dǎo)和案例借鑒。

關(guān)鍵詞：小學(xué)人工智能教育；數(shù)實融合；三級課程體系；實踐案例

中圖分類號：G434"文獻標(biāo)識碼：A"論文編號：1674-2117（2025）01-0042-04

教育部辦公廳2024年印發(fā)的《關(guān)于加強中小學(xué)人工智能教育的通知》強調(diào)：“進一步完善相關(guān)課程中人工智能教育要求，小學(xué)低年級段側(cè)重感知和體驗人工智能技術(shù)，小學(xué)高年級段和初中階段側(cè)重理解和應(yīng)用人工智能技術(shù)，高中階段側(cè)重項目創(chuàng)作和前沿應(yīng)用?！盵1]在小學(xué)階段，學(xué)生正處于人生觀和價值觀形成的關(guān)鍵時期，對新興科技充滿好奇心，這為開展人工智能教育提供了“黃金期”。然而，目前我國小學(xué)人工智能課程體系的研究與實踐仍處于起步階段，存在課程目標(biāo)不明確、內(nèi)容碎片化、實施途徑單一等問題。[2]同時，部分學(xué)校對人工智能課程的重視程度不夠，師資隊伍建設(shè)滯后，教學(xué)模式缺乏創(chuàng)新，難以滿足智能時代對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需求。因此，小學(xué)人工智能教育的普及與推廣迫切需要從理念、內(nèi)容、方法等方面進行整體設(shè)計，構(gòu)建一個內(nèi)容完整、梯度合理、融合創(chuàng)新的小學(xué)人工智能課程體系。在本研究中，筆者以皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論為支撐，從實踐角度出發(fā)，探索構(gòu)建“普及（興智）—拓展（優(yōu)智）—培優(yōu)（極智）”的小學(xué)人工智能三級課程體系，并進行教學(xué)實踐，以期為小學(xué)階段人工智能教育的開展提供參考。

小學(xué)人工智能三級課程體系的構(gòu)建

1.課程目標(biāo)：分層設(shè)置，循序漸進

小學(xué)人工智能課程旨在幫助學(xué)生認(rèn)識人工智能的基本概念，理解人工智能給生活帶來的影響，掌握運用人工智能解決簡單問題的方法，增強人工智能意識，提升數(shù)字素養(yǎng)，為未來發(fā)展奠基。所以筆者認(rèn)為，圍繞總目標(biāo)，小學(xué)課程設(shè)置應(yīng)采取分層遞進、螺旋上升的進階模式，分為“普及—拓展—培優(yōu)”三個層級，循序漸進地提升學(xué)生的知識理解、實踐應(yīng)用和創(chuàng)新能力，具體如下頁圖1所示。

普及課程興智，重在感知體驗，為生奠基，播撒AI種子。該層級主要面向一、二年級學(xué)生，重在激發(fā)學(xué)生對人工智能的興趣，引導(dǎo)學(xué)生體驗人工智能在生活中的應(yīng)用，了解人工智能的基本概念，培養(yǎng)人工智能意識。

拓展課程優(yōu)智，重在理解應(yīng)用、編程實現(xiàn)，為生拓視，助生根發(fā)芽。該層級主要面向三、四年級學(xué)生，在普及課程基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生進一步理解人工智能的關(guān)鍵技術(shù)與核心原理，提升分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維與創(chuàng)新意識。

培優(yōu)課程極智，重在跨學(xué)科整合，為生創(chuàng)境，促開花結(jié)果。該層級主要面向五、六年級學(xué)生，旨在進一步拓寬學(xué)生的人工智能視野，培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科整合能力，增強學(xué)生的人工智能應(yīng)用與創(chuàng)新能力。

2.課程內(nèi)容：數(shù)實融合，項目驅(qū)動

小學(xué)人工智能課程內(nèi)容應(yīng)堅持“數(shù)實融合，項目驅(qū)動”的設(shè)計理念，強調(diào)將數(shù)字化工具和資源與實體教育內(nèi)容相結(jié)合，圍繞課程目標(biāo)，遴選契合小學(xué)生認(rèn)知特點、聯(lián)系生活實際的人工智能項目，并整合相關(guān)數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)、藝術(shù)等知識，形成富有邏輯性、連續(xù)性的課程內(nèi)容序列，引導(dǎo)學(xué)生在動手實踐中感悟人工智能魅力，增強運用人工智能解決問題的綜合能力，目前已形成“普及—拓展—培優(yōu)”三級課程群，課程體系如圖2所示。

普及課程內(nèi)容聚焦人工智能應(yīng)用的感知和體驗。教師以小學(xué)生日常接觸的人工智能應(yīng)用為切入點，通過講故事、做游戲等方式，激發(fā)學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生了解人工智能的含義、特點，增強人工智能意識。

拓展課程內(nèi)容聚焦人工智能關(guān)鍵技術(shù)與核心原理的理解和簡單應(yīng)用。教師圍繞智能語音、智能視覺、自然語言處理等熱點技術(shù)，設(shè)計基于真實情境的人工智能項目，引導(dǎo)學(xué)生在動手實踐中探究人工智能的關(guān)鍵技術(shù)與核心原理，掌握運用人工智能解決簡單問題的方法，培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力。

培優(yōu)課程內(nèi)容聚焦培養(yǎng)學(xué)生綜合運用人工智能的創(chuàng)新實踐能力。教師圍繞智慧生活、未來社區(qū)、綠色出行等主題，創(chuàng)設(shè)跨學(xué)科項目情境，引導(dǎo)學(xué)生運用機器視覺、自然語言處理、知識圖譜等技術(shù)創(chuàng)作智能作品，培養(yǎng)學(xué)生的知識整合與遷移能力。引導(dǎo)學(xué)生綜合運用編程、工程設(shè)計、數(shù)字建模等方法，開展人工智能創(chuàng)新實踐，在解決復(fù)雜問題中提升創(chuàng)新能力。同時，鼓勵學(xué)生“走出去”，參與人工智能相關(guān)的競賽，開闊視野，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

小學(xué)人工智能三級課程的實施

1.普及課程

（1）普及課程的實施路徑

普及課程的實施分為課前準(zhǔn)備、課堂教學(xué)、課堂評價和課程反思四部分。在課前準(zhǔn)備階段，教師需提前錄制人工智能的微視頻，上傳至在線學(xué)習(xí)平臺。學(xué)生通過觀看視頻，初步了解其原理與應(yīng)用。在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，教師根據(jù)小學(xué)低段學(xué)生的特點，采用游戲?qū)氲姆绞介_展教學(xué)，具體過程包括“游戲?qū)搿R學(xué)習(xí)—實踐活動—項目體驗—拓展延伸”。課程評價主要采用教師評價、學(xué)生互評與自評和成果評價，其中成果評價主要采用召開人工智能應(yīng)用創(chuàng)意方案分享會的形式。在課程反思方面，教師課后自行進行總結(jié)反思。

（2）普及課程典型案例

《神奇的人臉識別》是一節(jié)普及課，屬于“AI上智慧生活”板塊中的內(nèi)容，旨在激發(fā)一、二年級學(xué)生對人工智能的興趣，引導(dǎo)學(xué)生初步感知人工智能技術(shù)在生活中的應(yīng)用，培養(yǎng)人工智能意識。課程目標(biāo)為：通過人臉識別小游戲，了解人臉識別技術(shù)的工作原理，感知人工智能的神奇魅力；通過人臉屬性分析實驗，探究面部特征與數(shù)學(xué)的關(guān)系，初步建立人工智能與數(shù)學(xué)的聯(lián)系；通過人臉識別考勤系統(tǒng)的設(shè)計與制作，體驗人工智能的創(chuàng)作樂趣，激發(fā)運用人工智能的興趣。

課堂教學(xué)具體流程為：①在游戲?qū)氕h(huán)節(jié)，教師以“找朋友”人臉識別小游戲?qū)耄瑢W(xué)生隨機抽取同學(xué)照片，在全班同學(xué)中找出相應(yīng)的人臉。②在知識學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，學(xué)生先觀看微視頻，了解人臉識別系統(tǒng)的組成及工作流程，再結(jié)合日常經(jīng)驗討論人臉識別在生活中的應(yīng)用，如人臉考勤、人臉支付等。③在實踐活動環(huán)節(jié)，學(xué)生分組進行人臉屬性分析實驗，利用在線人臉屬性分析工具，上傳自拍照，分析面部特征信息，如年齡、性別、情緒等。教師引導(dǎo)學(xué)生探究面部特征與性別、年齡的數(shù)學(xué)關(guān)系，如男女生面部輪廓差異、不同年齡段面部皺紋數(shù)量的變化規(guī)律等，初步建立人工智能與數(shù)學(xué)的聯(lián)系。④在項目體驗環(huán)節(jié)，學(xué)生利用教師事先準(zhǔn)備的可視化編程工具設(shè)計人臉識別考勤系統(tǒng)，教師引導(dǎo)學(xué)生利用計算機攝像頭采集人臉圖像，運用人臉檢測模塊實現(xiàn)人臉定位，再結(jié)合數(shù)據(jù)庫進行人臉比對，判斷考勤結(jié)果。⑤在拓展延伸環(huán)節(jié)，教師組織學(xué)生開展“我是人臉識別小達人”主題演講，分享人工智能學(xué)習(xí)的收獲與感悟。

2.拓展課程

（1）拓展課程的實施路徑

拓展課程的實施步驟與普及課程相似，不同的是課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，其過程包括“情境導(dǎo)入—案例分析—知識學(xué)習(xí)—項目實踐—拓展延伸”。課程評價主要采用教師評價、小組評價和項目評價，其中項目評價主要通過開展優(yōu)秀作品評選活動，從創(chuàng)意、技術(shù)、性能等角度評估學(xué)生的項目實踐作品，肯定學(xué)生在項目實踐中的進步與創(chuàng)新。

（2）拓展課程典型案例

《我是聊天機器人之父》是一節(jié)面向三、四年級學(xué)生的拓展級人工智能課，屬于“行空板人工智能”板塊的內(nèi)容。本課以聊天機器人為載體，引導(dǎo)學(xué)生探究其核心原理，掌握基本的自然語言處理技術(shù)，提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力。課程目標(biāo)為：通過分析聊天機器人的工作原理，了解自然語言處理的基本概念與關(guān)鍵技術(shù)；通過編程實踐，掌握簡單的字符串匹配、關(guān)鍵詞提取等自然語言處理算法，初步感受人機對話的樂趣；通過小組協(xié)作完成簡易聊天機器人的開發(fā)，提升團隊協(xié)作與計算思維能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。

課堂教學(xué)具體流程為：①在情境導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師通過播放Siri、小愛同學(xué)等聊天機器人的對話視頻，引出本節(jié)課的學(xué)習(xí)主題。②在案例分析環(huán)節(jié)，教師引導(dǎo)學(xué)生進行案例分析，分組調(diào)研聊天機器人的應(yīng)用案例，如客服機器人、心理咨詢機器人等，總結(jié)其應(yīng)用特點。③在知識學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，教師引出探究問題“聊天機器人是如何理解人類的問題并給出回答的”，啟發(fā)學(xué)生探究其背后的技術(shù)原理。學(xué)生自主觀看微視頻，了解其關(guān)鍵技術(shù)，教師結(jié)合案例，解釋字符串匹配、關(guān)鍵詞提取、模板匹配等常見的聊天機器人工作原理，引導(dǎo)學(xué)生思考如何利用這些技術(shù)實現(xiàn)人機對話。③在項目實踐環(huán)節(jié)，教師引導(dǎo)學(xué)生利用Python編程工具，設(shè)計簡易的問答型聊天機器人。教師演示問答知識庫的構(gòu)建方法，指導(dǎo)學(xué)生利用字符串匹配實現(xiàn)關(guān)鍵詞匹配，利用分支語句實現(xiàn)多輪對話。學(xué)生分組協(xié)作，開發(fā)“生活助手”“學(xué)習(xí)顧問”等不同類型的聊天機器人，通過角色扮演測試機器人性能，體驗人機對話的樂趣。

④在拓展延伸環(huán)節(jié)，教師組織“與AI對話”主題活動，讓學(xué)生通過扮演不同生活場景的角色，與聊天機器人進行對話，反思機器人回答的合理性與創(chuàng)造性；引導(dǎo)學(xué)生探討聊天機器人的優(yōu)缺點，展望人工智能時代人機交互的發(fā)展前景。

3.培優(yōu)課程

（1）培優(yōu)課程的實施路徑

培優(yōu)課程實施路徑的不同之處在于課前準(zhǔn)備階段學(xué)生需要通過問卷調(diào)查、查閱資料等方式，了解相關(guān)現(xiàn)狀。課堂教學(xué)過程包括“需求分析—技術(shù)學(xué)習(xí)—方案設(shè)計—編程實現(xiàn)—測試優(yōu)化-成果展示”六部分。課程評價主要采用前后測問卷調(diào)查、項目評價和能力評價，其中能力評價主要通過學(xué)生自評、學(xué)生互評、教師評價相結(jié)合的方式，全面評估學(xué)生在項目實踐中表現(xiàn)出的計算思維能力、工程實踐能力和團隊協(xié)作能力。

（2）培優(yōu)課程典型案例

“AI護眼小管家”是面向五、六年級學(xué)生的培優(yōu)級人工智能課程，屬于“創(chuàng)意發(fā)明”板塊中的內(nèi)容。課程以“愛眼護眼”為主題，引導(dǎo)學(xué)生綜合運用編程、數(shù)學(xué)、工程設(shè)計等知識，開發(fā)一款基于人工智能的護眼提醒系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科整合能力和創(chuàng)新實踐能力。課程目標(biāo)為：調(diào)查分析青少年用眼健康現(xiàn)狀，理解過度用眼對視力的危害，增強護眼意識；了解人臉檢測、人臉關(guān)鍵點定位等計算機視覺技術(shù)在護眼領(lǐng)域的應(yīng)用前景；運用Python編程工具，開發(fā)“AI護眼小管家”，掌握人工智能的工程實現(xiàn)方法；通過小組協(xié)作完成產(chǎn)品開發(fā)，提升團隊協(xié)作能力與工程實踐能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。

課堂教學(xué)具體流程為：①在需求分析環(huán)節(jié)，教師在課前準(zhǔn)備階段布置了“通過問卷調(diào)查、查閱資料等方式，了解青少年用眼健康現(xiàn)狀，并總結(jié)過度用眼的危害”的調(diào)查任務(wù)，在正式授課時，基于前期調(diào)研結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生進行需求分析：小組討論“AI護眼小管家”應(yīng)具備哪些功能，如提醒用戶眨眼、糾正用眼姿勢、記錄用眼時長等，明確系統(tǒng)的功能需求。

②在技術(shù)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，針對技術(shù)學(xué)習(xí)的難點，教師利用OpenCV庫演示人臉檢測、提取眼睛區(qū)域、檢測眨眼動作的方法，引導(dǎo)學(xué)生思考如何將這些技術(shù)應(yīng)用于護眼系統(tǒng)。③在方案設(shè)計環(huán)節(jié)，教師組織學(xué)生分組討論護眼系統(tǒng)的整體架構(gòu)與模塊化設(shè)計，繪制流程圖，確定系統(tǒng)的輸入輸出、功能模塊、交互方式等內(nèi)容，重點引導(dǎo)學(xué)生將整體設(shè)計任務(wù)分解成若干子任務(wù)，并合理進行分工協(xié)作。④在編程實現(xiàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生利用Python和OpenCV庫進行程序開發(fā)，教師提供必要的學(xué)習(xí)支架，如示例代碼，幫助學(xué)生理解關(guān)鍵算法。⑤在測試優(yōu)化環(huán)節(jié)，在完成護眼提醒、用眼數(shù)據(jù)統(tǒng)計、個性化報告等不同功能模塊的開發(fā)后，小組成員互相測試對方的模塊，提出改進意見并調(diào)試優(yōu)化合成一個完整的護眼系統(tǒng)。課后邀請低年級學(xué)生試用護眼系統(tǒng)，根據(jù)反饋意見進一步完善功能。⑥在成果展示環(huán)節(jié)，開展“AI護眼小管家”優(yōu)秀作品展示活動，各小組介紹設(shè)計理念、技術(shù)方案和創(chuàng)新點，現(xiàn)場演示系統(tǒng)功能，評選優(yōu)秀項目。

結(jié)束語

在構(gòu)建小學(xué)人工智能課程體系時，必須精準(zhǔn)把握不同年齡段學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展特點和學(xué)習(xí)需求，立足人工智能學(xué)科特點，以分層次、分階段的方法，逐步推進課程內(nèi)容，讓學(xué)生嘗試用AI改造真實世界，讓埋在學(xué)生內(nèi)心的AI種子開花結(jié)果。

參考文獻：

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[2]沈鵬，馬華彬.小學(xué)人工智能校本課程的設(shè)計與實施——以“AI上智慧古鎮(zhèn)”校本課程為例[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育，2024（01）：55-56.