小学AI互动编程体验式教学模式探究
钱昆
山东省淄博市淄川区雁阳小学 255100
摘要：AI互动编程教育属于起步阶段，相关的师资培养是关键性制约因素，AI互动编程教育缺少合格的计算机教师以及配套的支持措施，大多数编程教育的教师都是从其他领域“借来”的，解决教师信心与经验不足、教育学知识欠缺、相关技能薄弱等问题是目前开展教学的难点之一，随着国内信息化的人才需求进一步扩大，对于小学开展编程教育的进程进一步加快，这对于我国编程人才的培养具有重要的意义，通过何种形式高效开展小学编程教育成为我国信息技术教育教学的主要难题。
关键词：STEAM；AI互动编程；体验式教学
2017年国务院印发了《新一代人工智能发展规划》，指出实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育，鼓励社会力量参与寓教于乐的编程教学软件、游戏的开发和推广。为此，如何引导和教育小学生学习编程，已成为很多学校和家长十分重视和迫切要求开展的一项课题，人工智能已成为国际竞争的新焦点之一，在小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育，以促进人工智能学科建设和培养复合型人才，可以提高学生的兴趣，由此可见重视在小学阶段开展程序设计教学，这已是这个时代对于小学生的一个重要要求，同时也存在以下几个问题：
1.小学生编程学习最大的困难在于兴趣和理解力，同时也是制约学生学习编程的最大困难，小学阶段编程学习主要以图形化编程为主，图形化编程与游戏、动画效果的演示让学生感受到编程的趣味性，一定程度上吸引学生的学习积极性，但随着学习难度的逐步增加，学生对编程的兴趣逐渐降低。
2.学生对于编程逻辑的理解力遇到巨大挑战，这些因素都影响了学生对于编程学习的持续性。如何保持学生学习较高的持久性和新鲜感，成为编程教学设计的一大难点。
3.如何设计出学生喜爱的编程学习模式，结合学习编程的初衷，编程的学习除了丰富学生知识之外，人工智能的应用是学习编程的主要原因之一，如何将编程应用到生活当中，是突破编程学习的突破口，“互动编程”的概念由此产生。
正是基于上述背景及问题，我们提出并申请《STEAM教育理念下的AI互动编程体验式教学模式探究》的课题，希望通过本课题的研究，解决AI互动编程在学校教学中的应用问题。
通过对编程教育理论基础、本质特性、教学机制、标准策略等分析研究，有利于人们认识和关注编程教育的普及，确立编程教育在信息技术教学中的学术地位，从而推进编程教育教学理论与实践研究，进一步丰富和发展编程教学理论。有利于廓清互动编程体验式教学的概念和内涵，分析出体验式教学存在的特殊意义以及发现其对课堂教学研究的理论价值和启示，并希望能指导课堂教学实践，揭示AI互动编程与体验式教学相结合研究中的实际价值和理论意义，主要表现为互动编程沉浸式体验、体验式教学以互动编程模式为先的两种相融合的情况。
利用Scratch开展互动编程培养中学生计算思维能力，发现学生的创新能力和逻辑思维能力均有一定的提高，并且学生的合作能力也得到了加强。结合计算思维和游戏化教学，提出基于游戏化教学的小学计算思维培养方案。利用Python开展互动编程能较好地体现计算思维中的“抽象特征、建立模型、组织数据、设计算法以及分析信息资源等内容。
对小学AI互动编程体验教学行创新研究。整合统编教材，设计互动编程实践活动，用任务驱动学习，建构STEAM理念下的互动编程体验教学模式。
通过抽样研究对能代表总体的学生样本进行研究，取得能说明总体的足够可靠资料，准确地推断总体情况，从而认识总体的特征或规律性，本次抽样将采取调查报告的形式，通过开展AI互动编程教学课程，对比相同级部不同班级之间编程学习结果的差异。
改变以教师的教为中心的教学模式，充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神，教师起组织、指导、帮助和促进的作用，提升教师的整体素质，构建和谐高效的新型课堂，本次研究有以下几个创新之处：
1.理念创新
立足AI互动编程教育领域内容，深入剖析体验学习理论，将体验式教学融入小学AI互动编程教学，进行了体验式教学活动类型的设计与构建，展开小学AI互动编程的体验式教学活动，以学生的个体经验为中心，提高课堂参与度，从而为AI互动编程分析研究提供一个新的理论框架，为多模态互动编程体验式教学提供一个新的教学选择方式。
2.教学资源创新
运用开源硬件、水果、植物、音乐、艺术制作融合各学科特点，解放学生思想，让学生发挥自己的想象，创造性学习编程，通过阶梯式的学习任务，引导学生一边完成相应任务、一边运用综合素养能力进行创造，进一步扩大编程学习的开放性和娱乐性。
3.方法手段创新
从理论上定义互动编程的核心含义，确定了AI互动编程的研究方向，明确了互动编程教学设计思路，从实践上以培养小学阶段学生的编程思维为总体目标，在STEM教育理念的指导下，将体验式教学与编程课程相融合，并根据体验式教学活动的特点与要求，设计AI互动编程体验式教学活动。
4.思想观念创新
构建STEM教育理念下的AI互动编程体验式教学。该教学模式以建构主义学习理论、认知理论、“从做中学”理论为指导，其教学目标是提升学生的编程知识，培养问题解决能力和创造力。
总之，编程课程以信息技术课堂和创客社团为平台，以课程改革为载体，通过STEAM项目式教学为主要模式进行探索性研究。其次，制定研究计划，通过AI互动编程和体验式课堂教学来培养学生的学习兴趣，激发学生的创新能力，保持学生对编程的学习动力。再次，提出可行性对策，任务驱动学习，形成任务群课程体系，运用任务驱动方式让学生完成项目的同时，培养学生的编程思维，创新意识和独立探索能力。最后，利用形成性评价和结果评价收集和总结数据，形成科学、完整的基于STEAM教育理念下的AI互动编程体验式教学模式。
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