小学人工智能编程课程开发与应用

引言

随着人工智能迅速渗透社会生活，基础教育亟需探索人工智能编程课程的建设与实施。小学阶段是培养信息素养和思维能力的关键期，将人工智能教育纳入课程体系，不仅有助于学生理解技术原理，还能促进其逻辑思维、系统思维与创新能力的提升。当前国内小学人工智能教育仍处于起步阶段，存在课程体系不完善、教学方法单一和师资不足等问题。

一、小学人工智能编程课程开发的理论基础

小学人工智能编程课程开发依赖扎实理论基础的支撑，从教育学科视角而言，建构主义学习理论着重知识构建进程，着重让学生凭借主动探索和实践塑造独特的认知架构，这跟人工智能编程课程“动手做”特性高度适配，项目式学习理论倡导以现实情境问题为导向，促使学生在开展项目期间掌握知识技能，增进合作与创新水平，为小学编程课程教学模式奠定重要基础，从学科交叉的角度而言，人工智能编程不只是技术学习活动，而是跨学科的综合钻研，其与数学里的逻辑推导、函数演算关联密切，并且可与科学中的实验研究、模型构建进行有机融合，实现知识的迁移及综合应用。

二、课程开发体系的构建

（一）技术认知维度

在小学编程课程涉及人工智能内容的设计里，技术认知维度是学生踏入学习领域的首个障碍，更是后续能力提升的基础，针对 3 - 4 年级的基础阶段，学生要对人工智能基础概念形成初步认知，例如利用Kitten 当中的语音识别模块和图像识别模块，直接感受人工智能怎样实现声音与图像的识别，且能明白其在日常生活中如语音辅助、人脸辨识等方面的运用。当处于应用层级（面向 4 - 5 年级）时，学生开始切实掌握图形化编程工具操作，可借助 Kitten 拖拽式模块构建交互项目，像打造一个可与人开展简单交流的虚拟形象，以此在实践里加深对编程语言逻辑与交互设计的认知，处于创新阶段，学生将进一步借助 Kitten 平台的模拟功能，开展设计更为复杂的系统项目工作，像智能交通信号灯控制系统或者智能家庭模型。

（二）思维发展维度

小学人工智能编程课程非仅着眼于学生工具操作能力，重点在于编程对学生思维发展的推动，学生借助Kitten 构建“输入—处理—输出”系统模型，像利用语音指令让角色在屏幕上活动，该过程辅助学生弄懂计算机怎样接收信息、实施逻辑处理并给出结果，进而塑造初步的系统思维。进入应用阶段，学生对条件判断和循环结构的关键逻辑逐步掌握，例如在开展“智能宠物”项目设计时，需设置“如果检测到玩家点击，则播放叫声”之类的条件判断，还得利用循环结构实现持续反馈，该实践不仅让学生熟知编程关键语法逻辑，又提升在解决问题时拆解步骤与优化流程的能力。学生需于更为复杂的项目里培育系统思维与工程优化观念，就像在交通仿真软件中，除达成红绿灯交替逻辑外，还得考量多路口协作、交通流量调控等要素，推动他们认识系统各环节间的相互依存关系，且尝试通过代码修改与结构调整达成更佳成效。

（三）价值塑造维度

人工智能编程课程期间，价值培育是极为关键的部分，其影响着学生未来能否正确认知与运用科技，学生先借助编程项目，去感知人工智能对生活产生的影响，像在 Kitten 里开展语音助手的模拟活动，使学生体会“人工智能能听懂指令并执行操作”的便利，进而明晰科技与日常的紧密关联。当课程推进至应用层面，课程慢慢带领学生掌握算法伦理的基础原则，比如在开展“智能推荐”类项目设计阶段，教师可抛出“如果推荐系统仅展示某类商品，是否有失公平？”等问题，带动学生思考技术应用涉及的公平性和隐私保护等方面，凭借此途径，学生既掌握了编程本领，又逐步培养起伦理观念与社会责任感。学生应在更高维度树立科技应用的责任意识，像在研讨智能交通系统期间，除考量其对出行效率的提升效果，还需思索其在降低环境污染、增强安全性上的社会价值，项目实践可使学生逐步认识到，技术创新并非仅仅是应对问题的办法，还肩负着推动社会可持续发展的重任。

三、课程实践应用与教学模式

（一）“5B”项目式教学模式的内涵

“5B”项目式教学模式着重学生主动投入与实践感受，突出从兴趣引发到成果评估的全流程，引导环节以贴近日常的场景引入唤起学生求知欲，为学习创造有利环境，在自主探索（Browse）环节，学生针对问题自行开展解决尝试，此过程呈现思维漏洞与认知诉求。接下来进入剖析（Break down）环节，教师在此阶段承担引导职责，对复杂的编程逻辑予以拆分和解读，协助学生搭建起成体系的知识架构，拓展（Build）时期，学生于已有项目之上进行迁移、提升，把简单功能拓展成更复杂系统，培育创新思维与应用技能。评价（Balance）环节不只是对结果的审视，而是对过程与合作开展多方面综合评估，着重从功能达成、创新能力和团队配合等方面综合评判，借助这一完备体系，可使学生在知识、能力与价值观方面实现同步提升，达成人工智能编程教育的综合育人成效。

（二）“5B”模式在 Kitten 课堂中的实践案例

Kitten 课堂运用“5B”模式，“5B”模式运用可直观呈现项目式学习长处，以设计“智能语音小助手”项目为例，教师起始通过提出“能不能像小爱同学一样回答问题”来唤起学生兴趣，实现吸引目的，学生步入探究（Browse）环节，自主尝试借助 Kitten 的语音识别模块达成和角色的对话。在实践过程中碰到逻辑欠缺或者语音识别条件设置不合理等状况，教师于解释（Break down）阶段助力学生把程序架构拆分为输入、处理和输出，一步步掌握核心逻辑要点。接下来的拓展（Build）时段，学生除了达成语音交互，还试着融入图像识别功能，使虚拟助手可依据不同物体作出响应，最终于评估（Balance）阶段，学生把项目呈现给同伴，并且要接受教师在功能达成情况、创意水准以及合作流程等维度实施的综合评判。

结语

本文从理论基础、课程开发体系和教学实践三个方面探讨了小学人工智能编程课程的开发与应用。研究表明，以 Kitten 软件为支撑的课程体系能够有效促进学生的技术认知、思维发展和价值塑造，并通过“5B”项目式教学模式实现课堂的生动化与高效化。该课程不仅提升了小学生的编程能力与工程思维，更强化了其对技术伦理和社会责任的理解。未来的推广应用应重视师资培养和资源整合，推动课程在不同地区和学校的落地与优化，为小学人工智能教育的长远发展奠定基础。

参考文献

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