【摘 要】本文圍繞新課標(biāo)對(duì)中學(xué)人工智能教學(xué)的要求，探討了以人工智能教學(xué)促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的課堂教學(xué)改革路徑。文章從情境化教學(xué)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、創(chuàng)新評(píng)價(jià)模式四個(gè)維度出發(fā)，詳細(xì)闡述了如何在中學(xué)信息科技課堂中實(shí)施人工智能教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生的信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新以及信息社會(huì)責(zé)任等核心素養(yǎng)。通過“體驗(yàn)人工智能技術(shù)基礎(chǔ)之?dāng)?shù)據(jù)”與“體驗(yàn)人工智能技術(shù)基礎(chǔ)之算力”兩個(gè)具體案例，分析了人工智能教學(xué)在實(shí)踐中的應(yīng)用與成效。情境化教學(xué)通過生活化情境激發(fā)學(xué)生興趣，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)則從理論到實(shí)踐全面鍛煉學(xué)生的綜合能力，而合作學(xué)習(xí)則增強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，創(chuàng)新評(píng)價(jià)模式通過技術(shù)手段結(jié)合多元評(píng)價(jià)提高教學(xué)質(zhì)量，這些策略有效促進(jìn)了學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展，為中學(xué)信息科技教育提供了有益的實(shí)踐參考。

【關(guān)鍵詞】新課程標(biāo)準(zhǔn)；人工智能；核心素養(yǎng)；案例分析

【中圖分類號(hào)】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

【論文編號(hào)】1671-7384（2024）011-056-03

在21世紀(jì)的今天，人工智能（AI）技術(shù)以前所未有的速度改變著我們的世界，從智能家居到自動(dòng)駕駛，從醫(yī)療診斷到教育創(chuàng)新，AI的觸角已深入社會(huì)的每一個(gè)角落。面對(duì)這一技術(shù)浪潮，教育領(lǐng)域如何積極應(yīng)對(duì)，培養(yǎng)能夠適應(yīng)未來社會(huì)需求的學(xué)生，成為一個(gè)亟待解決的問題。探討中學(xué)人工智能教學(xué)如何有效促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展，不僅是對(duì)新課標(biāo)精神的深入貫徹，也是對(duì)學(xué)生未來發(fā)展負(fù)責(zé)的具體體現(xiàn)[1]。核心素養(yǎng)，作為學(xué)生適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵能力和必備品格，其培養(yǎng)需要貫穿于教育教學(xué)的全過程[2]。而人工智能教學(xué)，以其獨(dú)特的魅力和潛力，為學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提供了豐富的資源和廣闊的空間[3]。

新課標(biāo)對(duì)中學(xué)人工智能教學(xué)的要求

新課標(biāo)相關(guān)指示是應(yīng)當(dāng)以“立德樹人為根本任務(wù)，堅(jiān)持育人為本、素養(yǎng)為綱、能力為重、創(chuàng)新為上”為教學(xué)指導(dǎo)，而且明確人工智能被規(guī)劃為需要學(xué)習(xí)的課程。這些指示從側(cè)面?zhèn)鬟_(dá)出教師在日常的教學(xué)中不僅要傳授人工智能的基本知識(shí)與技能，更要注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、問題解決能力和社會(huì)責(zé)任感，實(shí)現(xiàn)知識(shí)、能力與素養(yǎng)的全面發(fā)展。

課堂教學(xué)革新路徑：以人工智能教學(xué)促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的全面發(fā)展

在推動(dòng)新課程教學(xué)革新的過程中，以人工智能教學(xué)領(lǐng)域?yàn)榇淼闹袑W(xué)信息科技課堂正在經(jīng)歷著極大的改變。本文將從情境化教學(xué)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、創(chuàng)新評(píng)價(jià)模式四個(gè)維度，深入探討中學(xué)人工智能教學(xué)的改革路徑，以期為教育實(shí)踐提供有價(jià)值的參考。

1.情境化教學(xué)，激發(fā)興趣：讓抽象概念生活化

（1）情境設(shè)計(jì)的原則與方法。情境化教學(xué)被應(yīng)用在人工智能的教學(xué)中，選取學(xué)生熟悉且感興趣的場(chǎng)景作為切入點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)，設(shè)計(jì)出符合學(xué)生生活的教學(xué)內(nèi)容，教師通過充分結(jié)合和利用多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等現(xiàn)代信息教學(xué)方式，結(jié)合學(xué)生熟悉的情景來創(chuàng)造一個(gè)有趣明了的教學(xué)環(huán)境，使得學(xué)生既親自揭開了AI背后的迷霧，又體驗(yàn)了解決實(shí)際問題的過程，收獲對(duì)知識(shí)更深刻的理解和體會(huì)。

（2）激發(fā)學(xué)生興趣的成效分析。教師選取情景化的教學(xué)內(nèi)容，更能貼近學(xué)生的生活實(shí)際，所以能很好地激起學(xué)生的興趣，讓學(xué)生更好地參與到課堂的學(xué)習(xí)當(dāng)中。如我們可以提供一些送餐機(jī)器人、圖像識(shí)別機(jī)器人、語音交流機(jī)器人等學(xué)習(xí)場(chǎng)景，讓學(xué)生能參與到情景化的學(xué)習(xí)過程中，并在發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，能想到用人工智能等技術(shù)來解決問題，從而培養(yǎng)學(xué)生的信息意識(shí)和計(jì)算思維。

2.項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)綜合能力：從理論到實(shí)踐的跨越

（1）項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的實(shí)施步驟。在項(xiàng)目開展之初，教師選取貼合學(xué)生學(xué)習(xí)和生活的項(xiàng)目主題，然后對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，每個(gè)小組成員都要有各自的任務(wù)，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)。在項(xiàng)目開展過程中，學(xué)生可通過在線學(xué)習(xí)平臺(tái)或者微課等數(shù)字化資源，進(jìn)行自主探究，這樣可以培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字化學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力。在遇到問題時(shí)，學(xué)生可通過小組協(xié)作，共同完成項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，鍛煉小組協(xié)作能力。

（2）綜合能力培養(yǎng)的具體體現(xiàn)。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)擺脫了傳統(tǒng)的教師講授和演示等的教學(xué)模式，避免了填鴨式的教學(xué)方式，讓學(xué)生不再感到枯燥，提高了課堂參與度，從而讓學(xué)生積極地投入教學(xué)實(shí)踐當(dāng)中。而以學(xué)生為中心，任務(wù)驅(qū)動(dòng)、自主探究、小組協(xié)作等，培養(yǎng)了學(xué)生的信息意識(shí)、計(jì)算思維以及數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。

3.合作學(xué)習(xí)，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力：構(gòu)建學(xué)習(xí)共同體

（1）實(shí)施與管理合作學(xué)習(xí)。教師在人工智能教學(xué)中，采用小組合作的教學(xué)方式時(shí)，有幾點(diǎn)需要注意。一是要分工明確。教師根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)和個(gè)性特點(diǎn)，進(jìn)行合理分組。每個(gè)小組成員要有互補(bǔ)且分工明確，各司其職，共同完成小組任務(wù)。二是要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有效溝通，積極交流，互相幫助。三是要以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為中心，不能放任學(xué)生不管，也不能過多地介入，要充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，去完成項(xiàng)目的學(xué)習(xí)。

（2）提升團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力之路。學(xué)生在小組合作的過程中，可以增強(qiáng)自身學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。他們相互溝通，相互激勵(lì)，相互合作，平等參與，多邊互助，有利于自身綜合素質(zhì)的提高，也有利于因材施教，讓每一位學(xué)生都找到自己的定位點(diǎn)，從而培養(yǎng)他們的個(gè)性，促進(jìn)他們的創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的提升。

4.創(chuàng)新評(píng)價(jià)模式，提高教學(xué)質(zhì)量：讓評(píng)價(jià)更客觀、更有個(gè)性

一是通過技術(shù)手段，提高教學(xué)評(píng)價(jià)客觀性，減少主觀性因素，實(shí)施個(gè)性化的評(píng)價(jià)和反饋。新技術(shù)如大數(shù)據(jù)、生成式AI等賦能中學(xué)教學(xué)評(píng)價(jià)體系，對(duì)學(xué)生課堂表現(xiàn)、學(xué)習(xí)成績(jī)、作業(yè)、考試成績(jī)等進(jìn)行全面而系統(tǒng)的分析，從而最大程度減少教學(xué)評(píng)價(jià)的主觀性因素。二是基于新技術(shù)的評(píng)價(jià)模式，可通過引導(dǎo)學(xué)生積極地發(fā)現(xiàn)并解決問題，發(fā)展學(xué)生思維能力，且強(qiáng)調(diào)課堂上學(xué)生的成長(zhǎng)與發(fā)展，讓評(píng)價(jià)更有個(gè)性。由于其注重全過程評(píng)價(jià)，往往也減少了對(duì)于單一指標(biāo)的過度依賴，使評(píng)價(jià)更為客觀、科學(xué)?；谛录夹g(shù)的評(píng)價(jià)模式，讓每位學(xué)生都可以了解自己的水平和教師的評(píng)價(jià)，并且有問題可以及時(shí)向教師反饋，使學(xué)生了解自己優(yōu)缺點(diǎn)的同時(shí)最大限度接受教師的改正建議，從而不斷發(fā)揮教學(xué)評(píng)價(jià)的導(dǎo)向性作用，為教育學(xué)習(xí)指引正確的方向和路徑。

案例分析：人工智能教學(xué)在核心素養(yǎng)培養(yǎng)中的實(shí)踐探索

在當(dāng)今快速發(fā)展的信息時(shí)代，人工智能（AI）技術(shù)已成為推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的重要力量。中學(xué)信息科技教育作為培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的前沿陣地，其教學(xué)內(nèi)容與方法需緊跟時(shí)代步伐，特別是人工智能教學(xué)，對(duì)于促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的全面發(fā)展具有不可估量的價(jià)值。以下，我們將通過兩個(gè)具體案例，“體驗(yàn)人工智能技術(shù)基礎(chǔ)之?dāng)?shù)據(jù)”與“體驗(yàn)人工智能技術(shù)基礎(chǔ)之算力”，深入剖析人工智能教學(xué)在實(shí)踐中的應(yīng)用與成效。

1.體驗(yàn)人工智能技術(shù)基礎(chǔ)之?dāng)?shù)據(jù)：校園環(huán)保數(shù)據(jù)分析

（1）案例背景與目標(biāo)設(shè)定。隨著環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻，環(huán)保教育成為學(xué)校教育不可或缺的一部分。在“體驗(yàn)人工智能技術(shù)基礎(chǔ)之?dāng)?shù)據(jù)”的教學(xué)實(shí)踐中，我們引入了“校園環(huán)保數(shù)據(jù)分析”項(xiàng)目，通過這一情景化的項(xiàng)目設(shè)定，讓學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中能夠親身體驗(yàn)數(shù)據(jù)在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值，使他們的信息意識(shí)以及社會(huì)責(zé)任感得到一定的提升。項(xiàng)目目標(biāo)設(shè)定為：掌握數(shù)據(jù)收集、整理、分析的基本技能；理解數(shù)據(jù)在人工智能決策中的核心作用；增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任感。

（2）項(xiàng)目實(shí)施程序。在初期，學(xué)生先分好小組并明確各自的責(zé)任和任務(wù)，每個(gè)人要為環(huán)保數(shù)據(jù)的收集貢獻(xiàn)自己的力量。學(xué)生充分利用調(diào)查工具（記錄本、問卷），進(jìn)行認(rèn)真細(xì)心的實(shí)地調(diào)研與訪談。在調(diào)查的過程中，學(xué)生的設(shè)計(jì)問卷能力和溝通能力都得到提高，通過親身體驗(yàn)，感受這一工作程序的復(fù)雜與規(guī)則以及體會(huì)作為決策基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)的重要性。

學(xué)生在數(shù)據(jù)的處理與分析這個(gè)階段，學(xué)會(huì)利用Excel、Phython等高級(jí)工具對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析。他們選用統(tǒng)計(jì)原理來直觀量化地展現(xiàn)環(huán)保現(xiàn)狀，即計(jì)算平均值、標(biāo)準(zhǔn)差等相關(guān)的指標(biāo)，在計(jì)算出相關(guān)指標(biāo)的基礎(chǔ)上又繪制出折線圖等圖表。這個(gè)過程既有益于他們數(shù)據(jù)處理技能的提升，又可以使他們的邏輯思維與數(shù)據(jù)分析能力得到加強(qiáng)，讓學(xué)生懂得在數(shù)據(jù)中提取有意義的信息，進(jìn)而為環(huán)保決策提供有力的支撐。在成果展示與反思環(huán)節(jié)，學(xué)生以PPT、視頻等多媒體形式生動(dòng)展示研究成果，闡述分析結(jié)論，提出改進(jìn)建議。

在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生通過在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，階段性地提交相關(guān)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和成果，最終智能學(xué)習(xí)平臺(tái)為每位學(xué)生生成一個(gè)客觀且個(gè)性化的評(píng)價(jià)，教師也參與到評(píng)價(jià)當(dāng)中，及時(shí)向?qū)W生提供反饋意見。

2.體驗(yàn)人工智能技術(shù)基礎(chǔ)之算力：智能小車避障

（1）案例背景與目標(biāo)設(shè)定。在“體驗(yàn)人工智能技術(shù)基礎(chǔ)之算力”的教學(xué)中，我們引入了“智能小車避障”編程實(shí)踐活動(dòng)。該項(xiàng)目旨在通過讓學(xué)生親手設(shè)計(jì)并制作一輛能夠自主避障的智能小車，來檢驗(yàn)和展示他們的計(jì)算思維、創(chuàng)新能力以及動(dòng)手實(shí)踐能力。項(xiàng)目目標(biāo)設(shè)定為：掌握基本的編程語言和算法知識(shí)，體驗(yàn)智能小車在避障過程中的算力問題，鍛煉計(jì)算思維和創(chuàng)新能力，提升動(dòng)手實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

（2）項(xiàng)目實(shí)施過程。在開展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)之前，教師讓學(xué)生觀看微課視頻，感受避障機(jī)器人在生活中的一些情景化應(yīng)用，進(jìn)行情景化學(xué)習(xí)。如體驗(yàn)避障機(jī)器人在家庭清潔、搬運(yùn)、送餐、轉(zhuǎn)運(yùn)等方面的一些情景化應(yīng)用。然后對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組。每個(gè)小組都由幾個(gè)不同學(xué)科基礎(chǔ)特點(diǎn)的學(xué)生構(gòu)成，如領(lǐng)導(dǎo)能力強(qiáng)的學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目的統(tǒng)籌工作、藝術(shù)修養(yǎng)好的學(xué)生進(jìn)行機(jī)器人的美術(shù)外觀設(shè)計(jì)、物理基礎(chǔ)好的學(xué)生進(jìn)行機(jī)器人硬件的搭建、數(shù)學(xué)及信息技術(shù)基礎(chǔ)好的學(xué)生進(jìn)行編程設(shè)計(jì)等。每位學(xué)生都有各自的任務(wù)，小組成員之間又進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)，共同來完成“智能小車避障”這一項(xiàng)目的學(xué)習(xí)。

在智能小車避障項(xiàng)目的全過程中，學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了Python編程語言和算法知識(shí)，這些知識(shí)為他們后續(xù)的實(shí)踐，奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握了編程的基本技能，理解了控制結(jié)構(gòu)和循環(huán)語句等核心概念，并開始與伙伴們分組討論及設(shè)計(jì)小車的避障方案，深入討論如何通過傳感器感知周圍環(huán)境、如何利用算法處理數(shù)據(jù)指導(dǎo)小車的行動(dòng)。在這個(gè)過程中，學(xué)生不僅展現(xiàn)出對(duì)技術(shù)的熱情，而且學(xué)會(huì)了團(tuán)隊(duì)合作和溝通的重要性。通過硬件搭建和編程實(shí)現(xiàn)階段的實(shí)踐探索，學(xué)生基于設(shè)計(jì)方案，選擇合適的傳感器、電機(jī)、控制器等元件，組裝調(diào)試完成了小車的硬件部分，并開始學(xué)習(xí)如何通過編程操控這些元件，實(shí)現(xiàn)小車的避障功能。測(cè)試階段，各小組多次測(cè)試智能小車，用以檢驗(yàn)小車的避障性能，他們調(diào)整算法參數(shù)，改進(jìn)程序性能，使小車能在各種環(huán)境中穩(wěn)定、精準(zhǔn)地避障。通過測(cè)試，學(xué)生不僅加深了對(duì)技術(shù)領(lǐng)域的理解，也學(xué)習(xí)了如何評(píng)估優(yōu)化算法性能。在此過程中，學(xué)生體驗(yàn)智能小車在避障過程中的算力問題。教師通過模擬仿真環(huán)境、在線學(xué)習(xí)平臺(tái)、智能AI評(píng)估系統(tǒng)，實(shí)時(shí)記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，結(jié)合多元評(píng)價(jià)，及時(shí)給予學(xué)生客觀且個(gè)性化的評(píng)價(jià)，提高教學(xué)質(zhì)量。

總 結(jié)

本文在新課標(biāo)背景下，針對(duì)中學(xué)人工智能教學(xué)提出了情境化教學(xué)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、創(chuàng)新評(píng)價(jià)模式四種課堂教學(xué)改革路徑，旨在通過這些策略全面提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。通過“校園環(huán)保數(shù)據(jù)分析”與“智能小車避障”兩個(gè)教學(xué)案例的實(shí)踐探索，驗(yàn)證了這些路徑在激發(fā)學(xué)生興趣、培養(yǎng)核心素養(yǎng)、增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等方面的有效性。實(shí)踐表明，人工智能教學(xué)不僅能夠傳授學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)和技能，更能在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新思維、問題解決能力和社會(huì)責(zé)任感。

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