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人工智能在小学信息技术课堂教学中实施的思考

●人工智能的定义

众所周知，人工智能是一项多领域交叉学科，其主要涉及了哲学、认知科学、数学、神经生理学、心理学、计算机科学、信息论、控制论、不定性论等。正是源自丰富的学科基础，其关键技术主要包括知识图谱、计算机视觉、人机交互、生物特征识别、机器学习、自然语言处理和VR/AR等。其中机器学习是人工智能的核心，是计算机具有智能的根本途径，它专门研究计算机怎么模拟或实现人类的学习行为，以获取新的知识或技能，重新组织已有的知识结构，使之不断改善自身的性能。随着机器学习的逐步深入发展，延伸出深度学习这一新领域。那么，什么是深度学习呢？我们可以这样通俗地概括：深度学习神经网络模拟了人脑的神经结点，每个点实际上就是一个函数调节器，无数函数彼此交叉连接起来，就构成了一个神经网络。

深度学习的核心理念就是通过增加神经网络的层数来提高效率，将复杂的输入数据逐层抽象和简化，判定的层数越多，识别得也越准确。深度学习概念的提出，将原有的传统机器学习中需要告诉计算机判定条件，转变为计算机根据大量的图像对应空间分布的数据，根据语音或自然语言对应时间性分布数据，进行自主习得，从中找出规律，再进行精确识别。

大数据和深度学习是人工智能的两个标志，数据越大，在深度学习算法的计算下，效果就越好，为此我们可以从机器学习、训练、深度学习的思维方式去理解人工智能。那么，到底什么是人工智能？人工智能是研究人类智能活动的规律，构造具有一定智能的人工系统，研究如何让计算机去完成以往需要人的智力才能胜任的工作，也就是研究如何应用计算机的软硬件来模拟人类某些智能行为的基本理论、方法和技术。概而言之，对人工智能的定义大多可划分为四类，即机器“像人一样思考”“像人一样行动”“理性地思考”和“理性地行动”。既然人工智能的发展已经到了前所未有的高度，并且人工智能毫无疑问已经从我们生活的方方面面渗入我们的行为习惯，那么，面对飞速发展的人工智能，我们就应该在学校教育中将人工智能课程真正落地，让我们的孩子能在人工智能时代做好准备。

●如何让人工智能在小学信息技术课堂中“走起”

其实人工智能涵盖的概念、理论高深、抽象，显然超出了小学生的接受能力，如何让人工智能教育和学习变得直观易懂呢？笔者曾带领团队撰写了适合小学生学习的人工智能低、中、高科普教材，该教材为小学生提供了人工智能知识体系，通俗易懂的人工智能科普小知识、小故事，让学生了解什么是人工智能，并通过经典的数学问题感知人工智能算法的魅力，通过动手搭建有趣的弱人工智能项目体验人工智能的趣味。总之，该教材让学生借助生活情境，学习人工智能相关知识，通过动手实践培养学生的计算思维、创新思维和动手实践能力。基于此，笔者认为，人工智能在小学信息技术课堂中真正落实，可从以下四个方面入手。

1.了解人工智能应用场景，增强学生学习兴趣

人工智能看著高大上，但实际上离我们的生活并不是那么遥远。在课程实施时，可带着学生用生活中最为常见的人工智能应用案例，挖掘学生在生活中不经意间就享受到人工智能的便捷，以此来了解人工智能中的图像识别、语言识别的应用场景，从而激发学生对人工智能的兴趣与求知欲。例如，飞速而起的智能手机，从原来的按键到如今的智能手机，从原来的密码解锁到现在的指纹解锁、刷脸解锁，从原来的货币购买方式到现在的连街边的小摊贩都支持的二维码付款，在实际应用场景中让学生感知人工智能图像识别的原理和快捷。又如，为什么“淘宝”每次推送的产品都是你想买的？为什么你看到的“美团”里面每道菜都是你想吃的？“滴滴”为什么能派一个距离你最近的司机？在教学中带领学生在生活应用中分析其原理，理解人工智能深度学习的魅力。总之，通过身边人工智能应用实例让学生了解人工智能基本原理，从中感知机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等人工智能的基本概念，对人工智能有个粗浅认知与理解。

2.注重创客教育实施，作为人工智能启蒙教育

创客教育是创客文化与教育的结合，是基于学生兴趣，以项目学习的方式，使用数字化工具，倡导造物，鼓励分享，培养跨学科解决问题能力、团队协作能力和创新能力的一种素质教育。人工智能和创客教育最大的特征是“创新”，从教育本身来讲，创客与人工智能教育都是多学科融合的领域，由于综合了数学、物理、机械原理、电子传感器、计算机软硬件及人工智能等众多前沿技术，通过这方面的学习有助于培养学生的综合素质。另外，分析能力、创造能力、实践能力这三力的均衡发展对学生的发展起着重要的作用，而创客与人工智能教育的学习恰好是培养这三力的理想平台。而处在小学阶段的学生，由于其知识储备与认知能力不足，对人工智能深奥的算法、抽象的建模还不能理解，可将创客教育作为人工智能的启蒙教育，通过创客教育让学生创造出弱人工智能项目，从中培养学生的创新思维与批判性思