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小学人工智能与信息技术学科计算思维培育的实践研究

计算思维(ComputationalThinking)作为中小学信息技术学科核心素养之一，是当前信息化社会

中数字原住民所应具备的基本素养。目前，我国的计算思维研究仍处于早期，对计算思维能力的研究

较少，而随着教育信息化2.0的到来，更多的人意识到计算思维已经成为每个学生都必须掌握的思维

能力。在小学人工智能课堂中，着重强化培育学生的计算思维，才能更好让学生掌握人工智能、编程

知识，以适应未来信息时代的需求。

1.计算思维的内涵

计算思维是由美国卡内基·梅隆大学周以真教授首次提出的概念，她指出随着数字化时代的到来，

计算思维应当和阅读、写作及算术一样，成为每个人的一项基本技能。计算思维是运用计算机科学的

基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动[1]。

2.小学人工智能课堂

为全面贯彻落实国务院《新一代人工智能发展规划》精神，促进中小学人工智能应用和普及水平

稳步提升，人工智能开始走进中小学信息技术课堂中。笔者所在的厦门市于2020年起开设人工智能

教育试点工作，截至目前，该工作已在试点学校的试点年级中开展了一年的人工智能教学实践研究。

3.人工智能课堂的三维目标与计算思维的三维框架

为了直观展现小学人工智能课堂的计算思维培育目标，笔者参考2012年美国麻省理工学院终身

幼儿园研究小组提出的计算思维的三维框架，结合小学信息技术三维目标，整理了以下基于计算思维

的三维框架的教学目标。(1)计算概念，即知识与技能：含电子器件、编程语句、数据运算等；(2)计

算实践，即过程与方法：含混合编程、抽象思维、实用原则、调试运行等；(3)计算观念，即情感态

度价值观：含创意表达、沟通协作、理解反思等。

4.在人工智能教学中培养学生计算思维的措施

4.1化碎为整，在知识迁移中掌握计算概念。

4.1.1自然语言，具象化程序逻辑。自然语言就是我们日常生活中习惯运用的与人交流的语言[2]。

在《AI在智慧生活》中，积木可借助uKitEDU编程软件(一款移动设备APP)来使积木变成可执行人

工智能指令的各类机器人。uKitEDU是一款针对青少年所设计的机器人搭建、编程和遥控的教育软

件，它具备图形化编程、动作编程和多功能遥控器等工具，让学生可以自由拼搭机器人模型，并根据

自己的想法编程设计。而《AI在变形工坊》是《AI在智慧生活》的拓展与提升，其积木替换为以主

板为控制器的uKitExplore套件，同时软件也开始使用计算机编程软件uCode进行程序撰写。

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最开始接触人工智能时，学生可以从《AI在智慧生活》入手，并尝试使用较简单的uKitEDU编

程软件。但是在初期，学生尚未形成程序语言的意识，所以在教学中需要在初学阶段引导学生运用造“

句”等方法，来描述编程的过程，使程序语言具象化。智能台灯“”是孩子们制作的第一款人工智能模型，

孩子们要让机器人自动根据声音传感器收到的音量大小，来调节眼灯的开与关。因此，课堂上教师就

要引导学生关注到数值大小对比、如果执行“”等代码块，随后引导学生造句“”，用尽可能详实、规范、

准确的自然语言将这一过程表述出来，让学生更好了解本堂课所学习的传感器和执行器的具体功能，

同时为更好完成后续的编程设计奠定基础。

当学习者能将简单的自然语言具象为程序后，老师就可以引导学生自主学习uCode等其他编程

软件。同时，教师可以根据学生的知识掌握情况、