核心素養(yǎng)下的初中信息科技人工智能教學(xué)

□江蘇省無錫市梁溪區(qū)英禾雙語學(xué)校 胡 佳

伴隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，其在教育領(lǐng)域的應(yīng)用也在不斷增多，是一種巨大的推動力量，是行業(yè)變革和創(chuàng)新的有效驅(qū)動。人工智能的關(guān)鍵技術(shù)包括知識圖譜、計算機視覺、人機交互、生物特征識別、機器學(xué)習(xí)、自然語言處理等，通過這些技術(shù)可以有效創(chuàng)新教育格局，促進學(xué)生全面發(fā)展，為初中信息科技教學(xué)既提供了新的機遇和視角，也帶來了新的要求和挑戰(zhàn)。對此，初中信息科技教學(xué)需要基于核心素養(yǎng)的內(nèi)涵與培養(yǎng)要求，在全面分析人工智能對初中信息科技教學(xué)影響的基礎(chǔ)上，積極探索核心素養(yǎng)下初中信息科技人工智能教學(xué)策略，以便更好地激發(fā)初中生的信息科技學(xué)習(xí)興趣和探究意識，提高信息科技的學(xué)習(xí)效率和應(yīng)用水平，加快學(xué)生信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

一、初中信息科技核心素養(yǎng)的內(nèi)涵與培養(yǎng)要求

基于立德樹人教育根本任務(wù)，初中教育改革在不斷深入，初中信息科技課程也正式提出了核心素養(yǎng)的育人目標(biāo)，這無疑是對初中信息科技課程教育與教學(xué)方針的具體化，有助于學(xué)生信息科技實踐應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)的全面培養(yǎng)、發(fā)展。信息科技課程教學(xué)需要明確學(xué)生需要具備的信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任四方面的素養(yǎng)和培養(yǎng)要求。

信息意識素養(yǎng)需要積極關(guān)注學(xué)生對信息的分析、判斷力和敏感程度；計算思維素養(yǎng)需要積極關(guān)注學(xué)生利用所學(xué)知識解決現(xiàn)實問題的能力素質(zhì)、思想方法等；數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)則是要重點關(guān)注學(xué)生創(chuàng)造性解決問題的能力；信息社會責(zé)任素養(yǎng)則重點體現(xiàn)在學(xué)生基于信息社會的文化修養(yǎng)、道德規(guī)范、行為自律方面的責(zé)任與意識等。因此，新時期的初中信息科技課程教學(xué)需要進行變革和升華，授課教師作為課程教學(xué)的組織者和實施者，不僅要正確把握核心素養(yǎng)的內(nèi)涵與培養(yǎng)要求，還要結(jié)合人工智能等信息科技的最新發(fā)展和應(yīng)用，在課堂教學(xué)的各個環(huán)節(jié)加強變革和創(chuàng)新，這樣才能在兼顧學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求的基礎(chǔ)上，增強信息科技課程教學(xué)的時代性、先進性和創(chuàng)新性，構(gòu)建更有利于學(xué)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)和發(fā)展的信息科技環(huán)境。

二、人工智能對初中信息科技教學(xué)的影響

隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，其在信息網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的專業(yè)性、穩(wěn)定性以及時效性等優(yōu)勢更加突出，在各行各業(yè)的應(yīng)用效能也在不斷提升，這對各學(xué)段的信息科技課程教學(xué)也帶來了很大影響。初中學(xué)校為了更好地發(fā)揮人工智能技術(shù)的教學(xué)輔助優(yōu)勢，也在不斷加強人工智能教育應(yīng)用層面的研究和探索，將人工智能融入信息科技課程教學(xué)實踐是大勢所趨。

首先，信息科技教師擁有較好的信息化素養(yǎng)，對人工智能技術(shù)有一定的掌握，這樣信息科技人工智能教學(xué)才可以緊跟時代發(fā)展的步伐，讓學(xué)生掌握最新的信息科技知識，形成先進的信息化思維，助力學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)和提升。需要注意的是，初中生的信息化素質(zhì)正處于培養(yǎng)和提升的關(guān)鍵時期，很多學(xué)生的信息化素質(zhì)還不夠健全和完善，所以人工智能教育要確保難易適中和富有層次性，這樣才能滿足學(xué)生的個性化需求，更有針對性地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力。

其次，人工智能技術(shù)的發(fā)展和進步，對信息科技課程教學(xué)產(chǎn)生了積極的影響，尤其是在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”理念的引導(dǎo)下，人工智能與教育的融合思維促進了信息科技課堂教學(xué)的模式變革和技術(shù)創(chuàng)新，既能讓學(xué)生感受到信息科技課程的學(xué)習(xí)價值和樂趣，還讓信息科技知識變得更加直觀、生動和形象，課堂教學(xué)過程也充滿生機與活力。

再次，人工智能技術(shù)的發(fā)展以及在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，促使學(xué)校必須重視對信息科技教師的培訓(xùn)，及時補齊教師在信息化素質(zhì)方面的短板，提高對人工智能技術(shù)的認(rèn)知能力、應(yīng)用能力，這樣教師在課堂上才能更好地發(fā)揮人工智能的技術(shù)優(yōu)勢，將人工智能有效融入信息科技課程，豐富信息科技課堂教學(xué)內(nèi)容與呈現(xiàn)形式，使課堂教學(xué)更具綜合性，激發(fā)學(xué)生的探索熱情，讓學(xué)生在集體探索與互動中實現(xiàn)各項學(xué)科素養(yǎng)的有效培育。

最后，初中信息科技課程的內(nèi)容體系中，程序編寫是至關(guān)重要的組成，也是人工智能教學(xué)的重要連接點，需要引起教師和學(xué)生的足夠重視。學(xué)生只有做出正確的判讀和分析，選擇正確的邏輯算法等，才能得到正確的解決方案。這個過程不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、探究能力，還可以培養(yǎng)學(xué)生利用信息科技與計算思維解決現(xiàn)實問題的能力，有利于學(xué)生信息意識和計算思維等核心素養(yǎng)的系統(tǒng)養(yǎng)成。

三、人工智能在初中信息科技教學(xué)中的融入策略

（一）創(chuàng)設(shè)應(yīng)用場景，激發(fā)求知興趣

在核心素養(yǎng)視域下，人工智能在初中信息科技教學(xué)中的有效融入，需要教師更好地發(fā)揮教學(xué)組織和引導(dǎo)職能，有針對性地讓學(xué)生在多種應(yīng)用場景下接觸、認(rèn)識、接受和應(yīng)用人工智能，這樣才能更好地調(diào)動學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)興趣。初中信息科技教師要引導(dǎo)學(xué)生對人工智能有初步的了解，為接下來的人工智能教學(xué)奠定基礎(chǔ)，如向?qū)W生講解人工智能的發(fā)展歷程、在現(xiàn)實生活中的具體應(yīng)用、未來的發(fā)展趨勢等，拉近學(xué)生與人工智能之間的距離，降低學(xué)生對人工智能的陌生感和后期學(xué)習(xí)的抵觸心理，對人工智能相關(guān)的信息科技知識樹立更加積極的學(xué)習(xí)心態(tài)。

例如，在講到“人工智能的開發(fā)與應(yīng)用”等相關(guān)知識時，大部分初中生沒有相應(yīng)的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，對課程內(nèi)容感覺比較陌生，這時教師需要創(chuàng)設(shè)更多的人工智能應(yīng)用場景，拉近學(xué)生與人工智能知識之間的距離，讓相關(guān)知識的呈現(xiàn)更加生動和形象。如，智能手機在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用場景廣泛，其對人工智能技術(shù)的應(yīng)用是非常多的，所以教師可以以智能手機的應(yīng)用為切入點，制作一些針對性的教學(xué)視頻或動畫等，積極創(chuàng)設(shè)多元化的應(yīng)用場景，然后導(dǎo)入與人工智能相關(guān)的一些概念等知識。這樣，學(xué)生在后期的學(xué)習(xí)過程中會減少很多思維障礙，更容易保持學(xué)習(xí)與探索的興趣和熱情。

（二）鼓勵自主探究，活躍學(xué)科思維

為了讓學(xué)生在學(xué)習(xí)和應(yīng)用人工智能的過程中發(fā)展核心素養(yǎng)，教師要善于活躍課堂教學(xué)氣氛，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗，以促進學(xué)生信息意識和學(xué)科思維的轉(zhuǎn)變，逐步養(yǎng)成學(xué)習(xí)探究的良好習(xí)慣。對此，教師要重視對學(xué)生的鼓勵和引導(dǎo)，減少過去“重理論、輕實踐”的教學(xué)思維，要在加強學(xué)情調(diào)查的基礎(chǔ)上，注重豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗，讓學(xué)生在課堂上可以大膽提問和質(zhì)疑，進而保障課堂學(xué)習(xí)效率和學(xué)生的思維活力。

例如，在“程序設(shè)計”相關(guān)基礎(chǔ)知識的教學(xué)中，信息科技教師要引導(dǎo)初中生先掌握一定的基礎(chǔ)知識，了解程序設(shè)計中的元素與步驟，形成對程序設(shè)計概念等基礎(chǔ)知識的正確理解，然后創(chuàng)設(shè)一定的自主探究任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)的程序設(shè)計知識嘗試解決一些現(xiàn)實問題。如，在講到程序組成部分中的自然語言、符號語言等基礎(chǔ)知識時，教師可以在課堂上導(dǎo)入一個實際案例，引導(dǎo)學(xué)生探索程序設(shè)計的本質(zhì)，借助自身的邏輯思維或特定順序，嘗試進行算法組合；在選擇算法指令的過程中，要借助特定運算對象的確定和輸入來獲取預(yù)期的目標(biāo)，將整個過程和算法指令集合成為一個程序。此外，為了讓學(xué)生有更好的理解，提高學(xué)習(xí)效率，教師還可以借助人工智能技術(shù)來完善程序的編寫、設(shè)計以及開展數(shù)據(jù)信息的工作，便于學(xué)生對人工智能形成更深的認(rèn)知，對程序設(shè)計工作產(chǎn)生新的理解，提高對人工智能的探究欲望。如此一來，初中信息科技課堂會營造出更加優(yōu)良的學(xué)習(xí)氛圍，激發(fā)學(xué)生自主探究的學(xué)習(xí)思維，讓學(xué)生對信息科技課程保持好學(xué)習(xí)的信心和熱情，確保授課過程的優(yōu)質(zhì)與高效。

（三）開發(fā)網(wǎng)絡(luò)資源，延伸教學(xué)內(nèi)容

人工智能技術(shù)在初中信息科技教學(xué)中的導(dǎo)入和應(yīng)用，可以為信息科技知識的講解和傳授提供有效的技術(shù)支撐，既有助于教師提高教學(xué)效率，也有助于降低學(xué)生學(xué)習(xí)理解上的負擔(dān)，同時可以對教材內(nèi)容進行延伸和拓展，最終達到提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率的目的，對初中信息科技高效課堂的構(gòu)建產(chǎn)生有效的促進作用。

首先，人工智能技術(shù)的發(fā)展可以說是日新月異，在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用也在不斷延伸，而初中信息科技課程與教材內(nèi)容是相對固定的，難免會有一定的滯后性，這就要求教師在教學(xué)過程中既要以教材內(nèi)容為依托，又不能完全依賴教材，要借助人工智能和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，及時檢索和整理最新的授課內(nèi)容，整理和開發(fā)網(wǎng)絡(luò)教育資源，形成對傳統(tǒng)紙質(zhì)教學(xué)資源的有效補充。尤其是人工智能技術(shù)科研與發(fā)展的最新成果，教師要及時整理并導(dǎo)入課堂，幫助學(xué)生對人工智能技術(shù)形成新的認(rèn)識。

其次，初中信息科技教師要結(jié)合人工智能教學(xué)的需要，針對性地收集有關(guān)人工智能方向的教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)新課堂授課形式。如，教師可以在課堂中利用生活中常見的人工智能科技產(chǎn)品，檢索出相應(yīng)的教學(xué)案例和教學(xué)資源，形成對課堂教學(xué)內(nèi)容的有效補充，使學(xué)生感受人工智能在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用，針對性培養(yǎng)學(xué)生的信息意識等核心素養(yǎng)。

最后，信息科技教師可以根據(jù)初中生動手能力強的特點，導(dǎo)入一些簡單的編程實踐項目。先借助多媒體教學(xué)技術(shù)向?qū)W生展示編程控制機器人做動作的視頻，讓學(xué)生提高對編程知識學(xué)習(xí)的重視程度，然后導(dǎo)入一些簡單的編程案例，或者舉行簡單的人工智能機器人制作小比賽，借助游戲、競賽和小組合作活動等形式活躍課堂教學(xué)氣氛，提高學(xué)生在信息科技課堂學(xué)習(xí)的參與感、體驗感，使其充分認(rèn)識到信息科技教學(xué)與人工智能結(jié)合的優(yōu)越性，奠定日后學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。

（四）對接生活實踐，開闊學(xué)習(xí)視野

基于核心素養(yǎng)的初中信息科技人工智能教學(xué)，教師一定要避免授課內(nèi)容的過于理論化，必須做到理論知識傳授與生活實踐相結(jié)合，將人工智能知識的導(dǎo)入和應(yīng)用進行生動性、形象化呈現(xiàn)。這樣既可以打破教材內(nèi)容的限制，又可以延伸教學(xué)內(nèi)容，完善課程內(nèi)容體系，開闊學(xué)生的學(xué)習(xí)視野，豐富學(xué)生知識獲取和理解應(yīng)用的渠道。

關(guān)于“人工智能技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用”，很多學(xué)生對物聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)知和理解可能比較淺顯，他們接觸最多的還是互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)與人工智能的關(guān)系往往會超出他們的認(rèn)知。為了幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)、理解和掌握相關(guān)概念，信息科技教師要將授課內(nèi)容對接生活實踐，以人工智能技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用為切入點。如，在現(xiàn)代智能家電系統(tǒng)中，我們可以借助智能手機的APP 終端進行遠程控制；在智能蔬菜大棚當(dāng)中，客戶借助物聯(lián)網(wǎng)和先進智能技術(shù)進行棚內(nèi)溫度的監(jiān)測和調(diào)節(jié)；在工業(yè)制造和3D 打印等領(lǐng)域，也可以借助人工智能和物聯(lián)網(wǎng)模塊等技術(shù)，實現(xiàn)不同設(shè)備對信息指令的傳遞與接收，實現(xiàn)對人類勞動的替代和生產(chǎn)技術(shù)的革命性創(chuàng)新。這樣，在開闊學(xué)生學(xué)習(xí)視野的同時，有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)與探究的熱情。

（五）巧借程序設(shè)計，提升育人效能

在初中信息科技課程體系中的人工智能模塊，程序設(shè)計可以說是最核心的內(nèi)容之一，為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，教師可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)一定的編程知識后，巧借智能作品設(shè)計（即steam）任務(wù)，讓學(xué)生結(jié)合計算機工作原理掌握編程技能，體驗算法構(gòu)造過程與計算機自動化特征，這是培養(yǎng)學(xué)生計算思維的重要途徑。

首先，教師可以先將學(xué)生進行合理分組，科學(xué)分解steam 任務(wù)，將相對復(fù)雜的任務(wù)分解成若干小問題，讓學(xué)生通過小組合作和內(nèi)部討論進行一一解決，培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維。

其次，引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)確定steam 實施過程的表達策略，即結(jié)合steam 任務(wù)的實際分解和實際情況，設(shè)計相應(yīng)的解決方案，構(gòu)建系統(tǒng)模型和整體架構(gòu)。如，在某部動畫作品中，對于角色的造型、功能、活動軌跡等，讓學(xué)生通過集體討論來科學(xué)確定表達策略，并通過頭腦風(fēng)暴繪制流程圖進行程序設(shè)計。這樣有助于培養(yǎng)學(xué)生整合信息的思維和能力。

最后，教師要重視對學(xué)生智能作品設(shè)計的評價，要及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生在智能作品設(shè)計中的閃光點并給予鼓勵和表揚。對于學(xué)生遇到的困難和犯的錯誤，要以激勵為主，減少負面評價，保護學(xué)生學(xué)習(xí)的信心和熱情。

四、結(jié)語

基于核心素養(yǎng)視域和人工智能技術(shù)的最新發(fā)展，初中信息科技教師需要在全面掌握核心素養(yǎng)內(nèi)涵和育人目標(biāo)的基礎(chǔ)上，積極探索新型的授課手段和育人模式，增強信息科技課程教學(xué)的啟發(fā)性、合作性、智能性和實踐性，讓學(xué)生在信息科技課程的學(xué)習(xí)中多動腦、多動手、多思考，在更多探究性問題和趣味性活動中增強對信息科技課程的學(xué)習(xí)興趣、探究熱情，對信息科技課程和人工智能學(xué)習(xí)價值形成正確認(rèn)知，樹立科學(xué)的信息科技學(xué)習(xí)價值觀，培育和發(fā)展信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任等核心素養(yǎng)，為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)與成長奠定良好的基礎(chǔ)。