中小学人工智能课程范文

导语：如何才能写好一篇中小学人工智能课程，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：人工智能；图形编程；创新实践

近年来，人工智能已成为一个高频词，各种与人工智能相关的智能家居、自动驾驶、智能语音、图像识别等新技术，深刻影响着社会的方方面面，也逐步改变人们的工作及生活方式。许多国家已经开始积极尝试，大力推进小学人工智能教学。2017年，国务院正式颁布《新一代人工智能发展规划》，明确提出了“在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育”；如今，计算思维培养又成为热点。在这样的一个时代背景下，学校和教师有责任和义务组织、引导学生去接触、了解、学习、应用人工智能技术，以适应未来学习和工作环境的变化。人工智能涉及的学科内容较为广泛复杂，小学生相对年龄较小，储备的相关知识较少，学校应如何在小学阶段有效开展人工智能教学，推进人工智能教学真正落地？笔者结合自己的教学实践，从“巧”借活动、“巧”设场景、“巧”编程序、“巧”创项目等方面，积极探索小学人工智能教学的推进路径。

一、“巧”设场景体验人工智能

人工智能的知识结构具有较强的逻辑性和抽象性，与之前信息技术课上所教的内容相比，难度及复杂性更高。在日常人工智能教学中，教师应根据学生的心理特点以及不同教学要求，改变教学方式，把体验搬进课堂，让学生通过具体的体验活动逐步理解人工智能的相关知识，把重难点从对概念、原理、技术的学习转换到了解相关概念、技术实现的过程、体验人工智能技术的应用上。丰富有趣的教育实践活动可以让学生在愉悦的教学情境中，从不同的思维角度、用不同的思维方式来认识和理解与生活密切联系的一些人工智能概念，如机器学习、大数据、神经网络等，体验人工智能在实际生活中的应用。例如在《人脸识别》一课教学中，需要让学生了解人脸识别技术的应用、影响、实现过程和原理，其中人脸识别的原理和过程较为复杂，如果教学中只进行简单说教，无法有效达成教学目标。本课设计了一个“人脸大比对”体验活动，活动分两个部分，第一部分就是通过百度AI开放平台里的人脸检测与属性分析功能，体验人脸检测中具体检测哪些属性；第二部分就是通过人脸对比功能，完成教师提供的三组人像照片的对比分析。在第一部分的实例体验中，学生通过自己上传照片进行检测，主要是通过对人脸的面部、肤色、毛发、眼睛、嘴、鼻和轮廓等150个特征的精准定位来准确地识别和计算出一张人脸的特征和属性信息，包括年龄、性别、颜值、情绪、是否戴眼镜等。这样的体验让学生非常感兴趣，也能很好地理解特征提取的过程。第二部分的体验是人脸对比，教师提供给学生三组照片，第一组是一对相似度很高的双胞胎；第二组是同一个人戴口罩和不戴口罩的照片；第三组是同一个人的两种表情。学生先自己观察，记录三组照片的结果，再上传照片到百度AI体验人脸对比过程，并查看对比结果。经过体验，学生认识到在现有的技术下，人脸识别的准确度还是非常高的，对人脸识别的过程也留下了非常深刻的印象。

二、“巧”编程序理解人工智能

从当前人工智能技术应用的实际情况分析来看，主要应用领域为大数据及机器学习，这些功能的实现得益于算法的不断完善。可见，算法学习是实现人工智能的关键，而对算法的学习又是计算机编程教学中的一大难点。推进小学编程教学将有利于帮助学生理解人工智能的相关知识。小学生相对抽象思维偏弱，采用图形化的编程教学，更加有利于他们接受，有助于提高学习的积极性。通过编程教学引导学生学会分析问题、抽象与建模、设计算法、编写程序脚本，在验证过程中不断改进和完善，并最终实现问题的解决，能有效培养学生的计算思维，并过渡到对人工智能所需要的其他知识的学习上。例如在五年级的《创编游戏》教学中，情境任务是设计制作一个猫捉老鼠的小游戏，目标是让学生认识“碰到颜色”“如果……那么……”等指令，能够用它们的组合来编写判断角色是否碰到边缘和老鼠的脚本。人工智能的概念主要体现在“碰到颜色”和“如果……那么……”语句的应用上，“碰到颜色”是侦测识别，“如果……那么……”则是逻辑判断的处理。在教学中，首先通过问题引导学生思考完成游戏需要考虑哪几个要素，从问题和答案中帮助学生提炼出“舞台”“角色”“动作”三个要素，进而帮助学生厘清实现游戏功能的基本思路。在程序编写中，让学生具体体验侦测模块的编写与判断语句的应用。简单的编程实践，能让学生逐步了解人工智能的基本概念及其实现流程。

三、“巧”创项目实现人工智能

知识的学习必须与学生的生活实际结合起来，如果学生在掌握人工智能知识和技能后能将所学知识应用于实践，解决生活中的实际问题，那么这样的学习就是真实有效的。学生通过设计创作具体作品，可以大大增强分析和处理问题、解决实际问题的意识和能力，培养逻辑思维和动手实践能力，这也是人工智能教育的方向和目的。根据学生的实际生活经验，教师将人工智能的具体应用案例巧妙引入课程中，引导他们科学地确定项目内容；通过对项目的梳理分析，建立逻辑关系和模型；用编程语言描述逻辑关系；采用硬件设备实现人工智能的具体功能，这种基于真实任务的学习活动，能有效促进学生的理解。例如四年级实践小组的“智能垃圾桶”作品，便是以垃圾桶为课题进行探究，先让学生对现有垃圾桶的优劣势进行分析，思考怎样改造垃圾桶才能真正实现智能化。通过教师的引领和自身观察，学生很快认识到智能垃圾桶应该具有的功能：一是能检测什么时候有人投放垃圾；二是垃圾桶盖能自动开启和关闭。确定了目标之后，就是思考达成上述目标需要哪些条件。学生根据已有知识，确定可以用超声波检测是否需要打开垃圾桶盖子，打开和关闭动作可以通过舵机和连杆来实现。通过探究后，学生根据设计的方案自主完成了智能垃圾桶的作品搭建，接下来就是通过编写程序和不断调试验证来实现预期的功能。作品完成后，学生可以根据实际情况进行功能的增加与修改，如增加桶内垃圾超过一定高度时能自动提醒的装置等，让智能垃圾桶更加智能。本次作品的创作过程，不仅锻炼了学生分析实际问题、解决实际问题的能力，又锻炼了他们的编程思维和计算思维，更重要的是体验了自己创作人工智能作品的乐趣和成就感。在人工智能应用日益普及的今天，人工智能课程进入小学课堂是大势所趋。在小学阶段开展人工智能课程教学，主要是为了让学生掌握人工智能知识，体验和运用人工智能技术，培养学生的信息技术核心素养、创新意识、实践应用能力，为学生适应未来社会打下扎实的基础。但人工智能教学具有其特殊性，如何有效推进人工智能教学，还面临着许多需要解决的问题。学校和教师应尽最大努力创设更好的人工智能教学环境，探索更有效的教学策略，促进学生对人工智能相关知识的学习。

参考文献

[1]丁华.人工智能教学中对学生计算思维的培养[J].华夏教师,2020(13):42-43.

[2]徐欣彦.引入体验活动创新小学人工智能教学模式[J].中小学信息技术教育,2019(9):62-64.

篇2

高校应用数学专业是一门理论性很强的学科，但又是一门应用性非常广泛的学科，如物流行业中的最优路径问题，企业管理中的工作时效问题。同时随着市场需求的变化，对应用型人才的需求大增。因此，对于理论性较强的应用数学专业来讲，如何转变传统的人才培养模式，提高应用数学专业学生在企业和社会领域中的实践能力，成为凸显高校自身专业实力的一个重要的途径和方式。对此，本文就目前应用数学专业存在的问题进行解读，从而提出可行性的策略，为高校应用数学专业人才培养提供参考。

一、应用数学专业发展现状及问题解读

高校应用数学始于20世纪初，主要是为了教学和科研。一方面，由于历史因素的影响，目前我国应用数学专业主要集中在师范类学校，就业方向也主要以去中小学学校任教为主。而随着我国中小学教师需求的饱和，应用数学专业人才的就业压力也随着而来。因此，面对数学和应用数学专业人才需求的转型，如何培养适合社会需求的人才，并找到一条符合实际需求的人才培养模式成为应用数学专业思考的重点。另一方面，随着应用数学专业的发展，被应用到与计算机领域，促进了应用数学专业和计算机技术的进步。而根据数学与统计学教学指导委员会在2005年的相关报道指出，未来以数学和应用数学为基础工具，以社会需求作为导向的应用型人才将成为未来应用数学的主要就业方向，并占到社会人才需求的重要组成部分。而结合现阶段我国计算机技术的发展现状也可以看出，我国计算机发展将逐步朝着人工智能领域发展。而在人工智能领域中，应用数学模型将更多的被应用到实际问题的解决中，以此给应用数学专业人才的培养提出了更高的要求和挑战。而除计算机领域以外，应用数学还可用在工程预算领域，如通过数学建模制订工程最短工程进度计划。由此可以看出，应用数学专业发展一片光明的同时，也给专业人才培养方向提出了新的挑战和要求，那就是社会对应用数学专业实践型人才的需求将成为未来专业培养的主要方向，也必将影响现有的人才培养体系。结合计算机的这一发展背景，制定新的人才培养目标，即培养具有解决实际问题和创新性能力的人才是当前思考的重点。但是，在实际的人才培养中，很多高校在应用数学人才的培养中过分集中在让学生如何掌握基础的专业知识方面，使得现有的人才实践应用能力还存在一定的问题。因此，不断调整目前应用数学专业的目标和内容，加强对应用数学实践型师资队伍建设，从而充分调动学生学习的主动性和自觉性，更好地培养学生的专业实操能力和创新精神，是加强应用数学人才改革的唯一出路。

二、应用实践型人才培养模式构建

要解决应用数学专业目前面临的困境，构建基于企业需求的人才培养模式势在必行。而要对应用实践型人才的培养，需要从以下几个方面入手：

（一）制定基于社会需求的应用数学专业人才培养目标

对应用数学专业人才培养来讲，要转变目前的人才培养体系，最为关键的就是根据社会的需求对人才进行培养。而传统的应用数学专业在人才培养方面是以培养具有扎实数学与应用数学基础理论、技能和方法的可解决实际问题的人才。但是，过去的培养方式过分注重对理论知识的掌握，而忽视了对学生实践应用能力的培养。而随着现代社会的不断发展，企业对应用数学人才的需求也开始不断地转变。对此，结合上述的背景和高职院校自身人才培养的定位，重新制定应用数学专业人才培养目标成为思考的重点。而在目标的制定中，一方面，要考虑对学生动手能力的培养，培养学生实践操作和创新能力；另一方面，还必须要强调对学生专业基础知识，从而在扎实基础知识的基础上，灵活地对知识进行运用，以此解决社会实际问题。由此，在上述培养目标的前提下，将培养方案的各个目?朔纸猓?落实到教学、实验、实习和毕业论文等各个环节。

（二）构建以实践为主的教学内容体系

要培养实践性的应用数学人才，必须加强实践教学环节，从而增强学生对应用数学实践应用的能力。而对于应用数学专业实践教育，要以集中实习为主，以分散实习为辅的方式，并加强学生在实践过程中的管理，从而提高学生动手和实践的能力。

首先，要转变传统的观念，树立培养学生创新精神和实践能力的理念。而这也是目前高职院校提升学校整体办学实力，提高教学水平和质量的关键。学校应该从多角度、多视角对实践型人才的培养内涵进行把握，充分认识到实践型人才对学校人才培养的重要性。同时确立实践教学的地位，为创新型教育和实践型教育的改革奠定方向和思路。

其次，充分发挥实验教学的作用，对学生实践能力进行综合培养。实验教学作为应用数学专业实践人才培养的重要模式，也是将课程内容应用到实践的重要途径。因此，高职院校要给予应用数学专业实验室更多的支持，为广大的学生提供更加开放的实验室。一方面，学生通过实验室可以参加更多的实验课题研究，提升自身的科研水平，加强对知识的应用能力；另一方面，通过实验室让学生建立数学模型，并将模型运用到实际问题的解答中，以此提升自身的实践应用水平。

再次，充分利用好第二课堂，从而开拓实践能力培养渠道。通过数学竞赛、数学建模等方式激发学生对应用数学专业的兴趣。而近些年来，很多高职院校也积极鼓励学生参加数学建模，并通过学分的方式来进行奖励，从而大大激发了学生参与实践活动的兴趣，为创新能力和实践能力的培养奠定了基础。

最后，充分加强实习环节和毕业论文环节。结合应用数学专业未来的就业方向安排毕业生到相应的工作岗位进行实习，以此培养学生将知识应用到企业实践的能力，并培养学生包括沟通能力、协调能力在内的各种综合素质，适应企业未来对人才综合素质的需求。同时，加强对学生毕业论文的管理。通过加强对毕业论文题目应用型方向的选择，从而引导更多的学生往应用方向去发展，以此让学生通过毕业论文加深对知识的应用，提升应用水平。

（三）加强对学生数学建模能力的塑造

数学建模应用数学专业的主要教学内容，对培养学生解决问题能力具有重要作用。通过数学建模，学生可将学习中的数学问题转换为主动探索，从而将书本上比较单调的结论和理论转换为非常丰富和生动的思维活动，这样大大激发了学生创新实践的积极性和能力，也提升了学生对学习的兴趣。而加强对学生建模能力的塑造，也开始越来越受到人们的认可。要加强学生对学生建模能力的塑造，首先，应将数学建模思维贯穿到应用数学的整个基础课程；其次，开始应用数学系列专业课程，如统筹学、数学建模等；再次，鼓励学生参加全国大学生数学建模竞赛，从而通过竞赛培养学生解决问题的能力。

（四）加强对师资队伍的培养和建设

教师作为实践人才培养的关键，也是实践型人才培养的基础。因此，构建一支具有高素质的师资队伍是加强高职院校人才培养的基础。而对于高素质应用数学专业师资队伍的构建，需要从以下几个方面入手：

第一，加快引进和选拔高层次学科带头人，并通过各种优惠政策吸引各种人才、留住人才，同时创造各种条件和机遇给广大的高层次教师。

第二，加大对应用数学专业教师建设投入的力度。通过公开选拔的方式让那些具有责任心和突出教学能力的青年教师获得更多进步机会。如通过进修、交流等方式，提升应用数学教师的专业能力和素养。同时，选派更多教师到企业工作、挂职、实践等，从而更好地让教师了解企业和社会对人才需求的了解就，提升他们对学生应用水平的培养。另外，教师也要多参与科研项目中，提升自己的科研水平能力。

第三，加强对教师的考核评价。通过加强对教师的科学考核，从而更好地引导教师提升自己的专业能力，同时通过对教师岗前的培训，以此落实教师岗前培训机制，促进教师竞争意识的提升，深化教师方式和教学内容的改革。

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[论文摘要] 教师的现代教育技术能力是教育信息化的基础。学校教育信息化水平和普及程度，取决教师群体的现代教育技术能力。教育信息化的发展要求教师增强终身学习的能力，不断调整自身的知识结构，基于多媒体和网络的现代教育技术能力将是教师进入21世纪的资格证书。而学科教师掌握着教学目的，决定着教学方向、内容、过程。没有学科教师参与的计算机辅助教学很难满足学科教学的要求。

[关键词] 教育信息化 计算机辅助教学 教育技术能力目标 校园网络

在现代科学技术飞速发展的今天，教育的技术手段也在不断的飞速发展，随着计算机的日益普及，计算机在教育领域的作用越来越被人们所重视，计算机课程教学、计算机辅助教学、计算机辅助管理已经进入学校的议事日程。其中计算机辅助教学成为了教育技能的一个重要考核目标。由此出现了一个新的概念教育信息化。教育信息化使计算机和网络步入核心的教学领域，基于行为主义的传统学习理论为当代认知学习理论所取代，它对教师的教育思想、教育观念、教学方法乃至教师的知识、能力结构都提出了全新的要求。

教师的现代教育技术能力是教育信息化的基础。新的教学模式形成、发展，同教师的现代教育技术能力密切相关。学校教育信息化水平和普及程度，取决教师群体的现代教育技术能力。教育信息化的发展要求教师增强终身学习的能力，不断调整自身的知识结构，基于多媒体和网络的现代教育技术能力将是教师进入21世纪的资格证书。 学会使用局域、广域和国际互联网，应用多媒体、学会电子备课成为教师必须具备的基本功，掌握应用远程教育系统将成为优秀教师的新的技能。

知识经济时代，专业分工会越来越复杂，教育所涉及的领域也会越来越宽广，教师的知识结构需要更新，业务水平需要不断提高，尤其需要人工智能的补充。未来的教师队伍不但需要有丰富专业知识的教师，需要大量计算机硬件和软件人员，更需要在多方面都有建树的通用人才。教师在学校的教育教学活动中处于决定和支配地位。教育教学活动是由教师的教育影响和学生的个体发展构成的一种双边协同活动。在这一活动中，学科教师是教学过程的组织者与领导者，肩负着把人类的文化成果、知识体系，传授和转化为学生自身的知识的重任。学科教师掌握着教学目的，决定着教学方向、内容、过程。没有学科教师参与的计算机辅助教学很难满足学科教学的要求。在以前进行计算机辅助教学过程中，大多是采用计算机公司开发的教学软件，或由计算机教师开发教学软件供学科教师使用，有时甚至由计算机教师控制计算机辅助教学全过程。这种现象的产生主要有计算机普及程度不高，非计算机专业的学科教师对计算机充满神秘感。因此在进行计算机辅助教学时，不熟练计算机操作的学科教师往往不能保证课堂教学的顺利进行。

其实在计算机辅助教学过程中学科教师仍处于主导地位，因为学科教师要根据各自的教学特点、教学内容、学生学习情况进行备课，教学过程也应完全由学科教师控制。如果计算机辅助教学软件不能由学科教师灵活使用，必然会导致教学目标难以实现。因此要求计算机辅助软件必须具有较大的自由度，或由学科教师按自己的思路设计计算机辅助教学软件。

根据2004年12月出台的《中小学教育技术能力目标（试行）》的规定，其中规定了所有的教学人员的教育技术能力标准，其基本技能项包括了掌握信息检索、加工与利用的方法，掌握常见教学媒体选择与开发，掌握教学资源管理、教学过程管理和项目管理的方法，掌握教学媒体、教学资源、教学过程与教学效果的评价方法。

为了适应社会发展的要求，以教育的信息化带动教育的现代化，促进教师教育教学水平的跨越式发展，积极推进教师教育信息化建设，已是目前一项迫在眉睫的任务。为了使学科教师掌握必要的计算机技术进行计算机辅助教学活动，如果对教师在这方面提出过高的的要求是不现实的，甚至产生负面效应，所以必须根据中小学教学内容的特点进行分析，归纳出学科教师进行计算机辅助教学时应掌握的基本内容，由浅入深逐步进行培训，以增强学科教师的信心，使学科教师尽快掌握必需的技能技巧。对学科教师应有如下基本要求：

1、首先掌握计算机基本操作，如Windows基本操作，汉字录入及排版。

2、了解网络的基本原理和网络管理的基本方法。

①、要求所有的教学人员懂得应用网上资源，学会查询、学会复制、学会建立新文件。

②、在专线开通和网站镜像完成后，及时进行Internet应用培训，要求教师会使用国际互连网，会在网上搜集、查询、整合信息，会收发电子邮件，会利用互连网资源进行教学。

③、在网络资源管理数据库建成后，要求所有教师会进行网上资源点播，通过网上备课和通过资源重组进行教学。

④、在学校教育网站建成后，要求所有教师建立自己的网页或班队主页，逐步学会进行网上交流和远程辅导。

3、熟练掌握一种或多种多媒体开发工具。如：Authorware 、PowerPoint、Flash、Frontpage等。

组织骨干参与素材库的建设，学习资料数字化处理技术，掌握不同音视频文件格式的编辑、压缩、转换方法。建立起数据量达到500G，以素材为主的教学资源应用系统。基于我校校园网具备的信息高速传输，数据多路并发和资源高度共享的特性，我们提出用足、用透、用够校园网，提出把计算机辅助教学由典型课例变为常规课、家常课。当学科教师工作的科技含量更高，将会有更多的时间投入到精心运筹为学生提供学习材料，创设最佳教学情景，如何组织学生学习活动中的探究和协作，如何通过语言文字、会话和表达，最终建构有意义的知识结构，以及如何对学生认知结构实施定性定量的分析检测并随时做出调控的工作。校园信息网络的建设和应用实践，推进了教学实验的进程，加速了从以教为中心到以学为中心的教学模式的转变。

在提高学科教师的技术能力的时，以培训为手段，在培训时给学科教师提供设备和时间上的保证，根据学科的特点，对学科教师进行不同层次的培训。在培训学科教师时，由于各学科教学内容的差异，对学科教师的开发技能要求也不同。在语文、英语、地理、历史、生物等学科的课堂教学中，演示的内容较多。因此，首先要培训教师如何制作演示类软件，同时也要培训这些学科的教师如何制作和利用多媒体素材，如声音、动画、图像等，而在计算机语言、过程模拟等方面的要求则可以降低一些。在数学、物理学科中，对学科教师的要求要高一些，除了掌握演示软件的制作外，对计算机的图形变换、编程语言、过程模拟等方面的知识也要作一般的要求，这一要求也符合他们的专业特点，因为他们一般都有一定的计算机基础。在培训过程中，要求教师在利用多媒体素材和制作课件搜索所需资料的时候养成随时收集资料并且良好分类的习惯。

我校根据这样的指导思想，已经从2003年起成功的举办了多次全校教师参加的现代教育技术培训。并且在2004年度，我校教研部门举办了校内的课件比赛。据统计，年龄小于45岁的教师，50%能自己动手制作课件，95%能运用网络收集学科资料。例如我校青年历史教师刘友军从对计算机一无所知，到现在能利用网络收集历史授课资料。业余时间利用校园网络带领高三学生学习北京四中网校课程，并能利用别人制作的源程序来改编、重组设计自己的课件。