黃桂琳
摘要:探討了初中信息科技課程中人工智能教學的現(xiàn)狀與需求,通過分析技術(shù)社會、學生興趣以及創(chuàng)新教學方法的需求,提出了“實踐創(chuàng)新”教學模式。模式強調(diào)了項目式學習、跨學科方法、學生主導(dǎo)探索及多元評價體系。研究了實踐過程中教學資源、教師能力、學生創(chuàng)新興趣和多元學習環(huán)境等方面的挑戰(zhàn),并提出對策。結(jié)果顯示,這些策略能夠提升學生在人工智能領(lǐng)域的學習效果和興趣,為學生技術(shù)發(fā)展和創(chuàng)新思維奠定基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞:信息科技課程標準;初中人工智能教學;教學現(xiàn)狀與需求;技術(shù)社會需求
一、前言
當今,人工智能(AI)已成為一個不斷發(fā)展的領(lǐng)域,影響著多個行業(yè)和日常生活。尤其在教育領(lǐng)域,AI的概念和應(yīng)用為學生提供了一個獨特的、前沿的學習領(lǐng)域。特別是在初中階段,引入人工智能不僅可以激發(fā)學生的興趣,還可以培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和技術(shù)技能??紤]到信息科技的迅速發(fā)展和對未來勞動力市場的重要性,將人工智能納入中學教育體系顯得尤為重要。這項研究的目的是評估當前的教學現(xiàn)狀、分析教學需求、探索創(chuàng)新的教學模式,并提出改善策略,以期在初中階段為學生提供高效、互動和全面的人工智能教育。
二、“人工智能”課程教學現(xiàn)狀與需求
(一)“人工智能”課程教學現(xiàn)狀
目前,人工智能作為一門新興科技,在教育領(lǐng)域的應(yīng)用正逐漸受到重視。然而,由于這一領(lǐng)域的新穎性,其在初中階段的教學仍面臨著多項挑戰(zhàn)[1]。
首先,教育資源在人工智能教學中扮演著重要角色。當前,許多學校缺乏足夠的教學資源來支持人工智能課程,包括硬件設(shè)備、教學軟件以及與AI相關(guān)的教學材料。很多學校仍在使用傳統(tǒng)的教學方法和工具,限制了學生對人工智能概念的理解和實踐能力的培養(yǎng)。
其次,教師的專業(yè)知識和教學技能也是影響當前人工智能教學的一個關(guān)鍵因素。由于人工智能是一個快速發(fā)展的領(lǐng)域,需要教師不斷更新自己的知識和教學方法。然而,大多數(shù)教師缺乏必要的培訓和專業(yè)發(fā)展機會,使得他們難以有效地教授這一課程。
另外,學生對人工智能的認知和興趣程度不一。雖然一些學生可能已經(jīng)對編程和技術(shù)感興趣,但大多數(shù)學生對人工智能知之甚少。這種認知差距導(dǎo)致教學過程中存在挑戰(zhàn),教師需要設(shè)計不同難度級別的課程內(nèi)容,以適應(yīng)不同水平的學生。
課程內(nèi)容和結(jié)構(gòu)的設(shè)計也是當前教學現(xiàn)狀的一部分。現(xiàn)階段的人工智能教學通常集中在基礎(chǔ)概念和簡單應(yīng)用上,缺乏深入的理論教學和實踐操作。課程內(nèi)容往往脫離現(xiàn)實世界的應(yīng)用場景,不利于學生理解人工智能在現(xiàn)實世界中的實際作用。評價和反饋機制的缺失或不足也是一個問題。在很多學校,對于人工智能課程的評價體系尚未建立,或者評價方式過于傳統(tǒng),不能準確反映學生在這門課程中的學習進度和理解深度。
最后,與其他課程相比,人工智能課程的整合程度較低。在很多學校,人工智能教學往往是孤立的,與其他學科內(nèi)容缺乏有效融合,限制了學生從跨學科視角理解和應(yīng)用人工智能的機會。盡管人工智能在初中教育中的重要性日益凸顯,但在教學資源、教師專業(yè)知識、學生認知、課程內(nèi)容設(shè)計、評價機制以及學科整合等方面,目前的教學現(xiàn)狀仍面臨不少挑戰(zhàn)。
(二)“人工智能”課程教學需求
隨著科技的迅猛發(fā)展,人工智能已成為教育界的熱點話題,尤其在初中信息科技課程中,人工智能教學的需求日益凸顯[2]。該課程旨在培養(yǎng)學生理解和應(yīng)用AI技術(shù)的能力,同時促進學生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力發(fā)展。社會層面上,隨著人工智能在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用,對于具備AI知識和技能的人才需求持續(xù)增長。對于學生而言,他們需要接受與實際技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)的教育,以增強其未來就業(yè)的競爭力。因此,教學方法也需創(chuàng)新,不僅要提供理論知識,還要注重實踐技能的培養(yǎng)和跨學科知識的融合,以滿足日益變化的教育和市場需求。
1.技術(shù)與社會的需求分析
在信息科技課程標準下,初中人工智能教學面臨著技術(shù)與社會的雙重需求。隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展,它已成為推動社會和經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵力量。在此背景下,社會對掌握人工智能技能的專業(yè)人才有著迫切需求。特別是在數(shù)據(jù)處理、機器學習、自動化決策等領(lǐng)域,對人工智能的應(yīng)用需求日益增加。為了滿足這一需求,教育領(lǐng)域必須適應(yīng)這一變化,培養(yǎng)學生的人工智能相關(guān)技能和知識[3]。課程不僅包括基礎(chǔ)的編程和算法知識,還涉及數(shù)據(jù)分析、邏輯思維和問題解決能力。因此,初中階段的人工智能教學不僅要傳授理論知識,還要加強實踐技能的培養(yǎng),使學生能夠適應(yīng)未來社會和職場的需求[4]。
2.學生興趣與發(fā)展需求分析
在信息科技課程標準下的初中人工智能教學中,學生興趣與發(fā)展需求分析是關(guān)鍵環(huán)節(jié),主要體現(xiàn)在以下方面:
(1)知識掌握需求。學生希望獲得關(guān)于人工智能的基礎(chǔ)和高級知識,包括對算法、機器學習、數(shù)據(jù)分析等核心概念的了解。他們期望通過課程學習,能全面理解人工智能的原理和應(yīng)用。
(2)技能發(fā)展需求。學生追求通過實際操作提升自身技能。他們希望通過動手實踐,如編程練習、項目制作,來加深對人工智能技術(shù)的掌握,并在此過程中培養(yǎng)問題解決能力。
(3)創(chuàng)新思維培養(yǎng)需求。在人工智能領(lǐng)域,創(chuàng)新思維至關(guān)重要。學生期待學習環(huán)境能夠激發(fā)他們的創(chuàng)新意識,鼓勵他們提出新想法并應(yīng)用于實際項目。
(4)跨學科學習需求。隨著人工智能與多個領(lǐng)域的融合,學生需要了解AI如何與其他學科(如數(shù)學、科學、藝術(shù)等)相結(jié)合,以培養(yǎng)廣泛的視角和應(yīng)用能力。
3.創(chuàng)新教學方法的需求
在信息科技課程標準下,初中人工智能教學實踐探究中,創(chuàng)新教學方法的需求尤為關(guān)鍵。這些需求反映了教育領(lǐng)域?qū)π屡d技術(shù)教學方法的適應(yīng)與變革的必要性:
(1)互動性和參與度。教學方法應(yīng)更加注重互動性,鼓勵學生參與和討論。通過團隊合作項目、角色扮演游戲和互動式挑戰(zhàn),學生可以更深入地理解人工智能的原理和應(yīng)用。
(2)技術(shù)融合。課程應(yīng)整合最新的AI技術(shù)和工具,如機器學習平臺、AI編程接口等,以確保學生能接觸并使用當前最前沿的技術(shù)。
(3)個性化學習。教學方法應(yīng)適應(yīng)不同學生的學習速度和風格,通過個性化學習計劃和自適應(yīng)學習工具來滿足各個學生的特定需求。
(4)以項目和問題解決為核心。課程設(shè)計應(yīng)以項目和問題解決為核心,鼓勵學生通過實際問題來學習和應(yīng)用人工智能概念。
三、“實踐創(chuàng)新”教學模式在“人工智能”課程中的應(yīng)用
在“人工智能”課程的實踐創(chuàng)新教學模式中,結(jié)合了案例驅(qū)動教學和項目式學習。通過真實世界的案例分析和項目工作,學生能夠在實際情境中應(yīng)用人工智能知識,從而提升理論與實踐的結(jié)合效果,激發(fā)學生的積極參與和創(chuàng)新思維[5]。
(一)項目式學習在課堂教學中的應(yīng)用
項目式學習作為“人工智能”課程中的一個創(chuàng)新教學方法,在課堂教學中的應(yīng)用顯得尤為重要。這種教學模式通過將學生置于實際項目中,使他們能夠更深入地理解人工智能的概念和應(yīng)用,同時提高他們的實際操作能力和創(chuàng)新思維。
在人工智能課程中,項目式學習通常以解決實際問題或創(chuàng)建有趣的應(yīng)用為目標。例如,學生可能會被要求設(shè)計一個簡單的聊天機器人、開發(fā)一個基于人工智能的游戲或者創(chuàng)建一個能夠識別圖像的應(yīng)用程序。這些項目不僅需要學生運用他們在課堂上學到的編程知識,如Python語言或機器學習算法,還要求他們學習運用數(shù)學、邏輯思維和創(chuàng)造性解決問題的能力。在實施項目式學習的過程中,教師的角色從傳統(tǒng)的知識傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)橹笇?dǎo)者和協(xié)助者。教師需要為學生提供必要的資源,如編程工具和數(shù)據(jù)庫,同時指導(dǎo)學生如何將理論知識應(yīng)用到實際項目中。教師還需要監(jiān)控學生的進展,并在必要時提供幫助和反饋。學生可以通過小組合作,共同解決問題,分享彼此的知識和技能。這種協(xié)作不僅能提高學生的社交能力,還能增強他們團隊合作解決問題的能力。
項目式學習在“人工智能”課程的實施中提供了一種動手實踐和解決實際問題的方法。通過這種教學方式,學生不僅能學到人工智能的理論知識,還能培養(yǎng)他們的實際操作能力、創(chuàng)新思維和團隊合作能力。
(二)跨學科學習方法的融入
跨學科學習方法對初中人工智能教學至關(guān)重要,它結(jié)合了人工智能與多個學科的知識,如數(shù)學、科學、藝術(shù)和社會科學,增強學生的綜合理解和應(yīng)用能力。這種方法不僅讓學生掌握人工智能的基本概念,還幫助他們理解其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。例如,結(jié)合數(shù)學教學算法和數(shù)據(jù)分析,利用藝術(shù)創(chuàng)造新型作品,或在社會科學中分析行為模式。
跨學科學習方法還鼓勵學生參與真實的項目,如智能交通系統(tǒng)設(shè)計或環(huán)境數(shù)據(jù)分析,提升他們的技術(shù)技能和創(chuàng)新思維。教師在此過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用,需設(shè)計包含多學科內(nèi)容的課程并提供必要資源,與其他學科教師合作,為學生創(chuàng)造豐富多元的學習環(huán)境。
(三)學生主導(dǎo)的探索學習
在初中信息科技課程中實施的人工智能教學,學生主導(dǎo)的探索學習模式起著關(guān)鍵作用。此模式激勵學生積極參與并主導(dǎo)學習,針對個人興趣深入探究人工智能領(lǐng)域。學生在此過程中不再是被動的知識接受者,而是變成了主動的探索者和知識構(gòu)建者。
在實際操作中,這種學習模式包括一系列圍繞人工智能核心概念的項目和活動。學生被鼓勵提出問題、制定學習目標,并執(zhí)行學習計劃,包括進行研究、設(shè)計實驗和開發(fā)應(yīng)用。教師作為引導(dǎo)者和顧問,提供必要資源和指導(dǎo),促進學生的批判性思考和創(chuàng)新能力。
這種教學方式強調(diào)反饋和反思的重要性,學生通過項目結(jié)束后的自我評估來反思學習過程和成果。這種自我管理和終身學習的培養(yǎng),不僅提高了學生的學習積極性,還發(fā)展了他們的獨立思考、問題解決和創(chuàng)新能力。
(四)評價體系的構(gòu)建與應(yīng)用
在“人工智能”課程中,評價體系的構(gòu)建和應(yīng)用致力于全面反映學生的學習進展、創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作。通過結(jié)合傳統(tǒng)考核和項目評估,該體系確保了學生技能的多方面發(fā)展和評價的準確性。
1.學生參與度的評價
通過觀察學生在課堂活動中的表現(xiàn)、團隊合作態(tài)度以及項目投入程度,教師能夠有效地衡量學生的參與度。這種評價方式有助于激勵學生更加主動地參與學習過程,促進他們在人工智能領(lǐng)域的深入探究。
2.創(chuàng)新思維與實踐能力的評價
教師通過考查學生在設(shè)計和實施人工智能項目過程中的創(chuàng)意、分析能力和解決問題的方法,來評估他們的創(chuàng)新思維。學生的實踐能力通過參與實驗、項目實施和技術(shù)操作的表現(xiàn)來評價,確保理論與實踐的有效結(jié)合。
3.課堂互動與小組合作的評價
教師通過觀察學生在小組討論、共同項目開發(fā)中的表現(xiàn)來評估學生的溝通能力和團隊合作精神。這種評價方式利用國內(nèi)的在線教育平臺,如釘釘、騰訊課堂來監(jiān)控和記錄學生在線上互動的活躍程度。通過這些平臺,教師可以設(shè)置小組討論任務(wù),讓學生在課后繼續(xù)討論和合作,進一步強化他們的協(xié)作能力。教師還可通過學生對項目的貢獻和在解決問題過程中的創(chuàng)造性思考來評估學生的實踐能力,確保評價體系全面、有效。
4.個人與集體學習成果的評價
通過項目報告、個人反思日志和同伴評價等方式,教師能夠全面了解每位學生在理解人工智能概念、技能應(yīng)用和團隊互動方面的表現(xiàn)。這種評價機制不僅反映了學生的學習進展和技能掌握情況,也體現(xiàn)了學生在團隊中的協(xié)作和溝通能力。
四、“人工智能”教學挑戰(zhàn)與對策
(一)教學資源與工具的優(yōu)化使用
為適應(yīng)人工智能教學的需求,必須采用先進的教學資源和工具,包括但不限于編程軟件、模擬環(huán)境、互動平臺和在線資源。教師需要利用這些工具來創(chuàng)建一個豐富的學習環(huán)境,使學生能夠在實踐中學習和探索人工智能的概念。
現(xiàn)代化的教學工具,如編程平臺(例如Scratch或Python)和人工智能教育軟件可以大大提高學生的學習興趣和參與度。這些工具不僅支持學生進行實際操作,還能幫助他們更好地理解復(fù)雜的概念。此外,通過在線課程和互動式學習平臺,學生可以接觸到更廣泛的知識,與全球的同齡人交流,并參與更多實踐項目。
為了確保教學資源的有效應(yīng)用,教師需評估現(xiàn)有資源的適用性和效果,定期更新和改進教學方法。教師還需考慮學生的不同學習風格,確保所選用的教學工具能夠滿足不同學生的需求。
(二)提升教師專業(yè)能力與教學方法
教師應(yīng)深入了解人工智能領(lǐng)域的最新發(fā)展,包括基礎(chǔ)理論、編程技能和實際應(yīng)用。為此,定期參與專業(yè)培訓和研討會是必不可少的,有助于教師保持與時俱進的知識體系。教師還需要掌握如何有效地將這些知識傳授給學生,包括使用互動式教學方法和項目驅(qū)動的學習方式。
教師還需要學會如何整合和利用各種教學資源和工具,如在線編程平臺、虛擬實驗室和教育軟件,以增強學生的學習體驗。在課程設(shè)計上,應(yīng)關(guān)注學生的個體差異,采用靈活多樣的教學策略來滿足不同學習需求。重視學生的反饋,對教學方法進行及時調(diào)整,也是提高教學質(zhì)量的重要方面。教師的專業(yè)成長不局限于提升個人的知識和技能,還包括了解如何激發(fā)學生的興趣,培養(yǎng)學生的批判性思維和解決問題的能力。
(三)激發(fā)學生的創(chuàng)新與實踐興趣
教師應(yīng)采用多樣化的教學策略,創(chuàng)造一個互動和參與感強的學習環(huán)境。例如,通過引入現(xiàn)實世界問題,讓學生運用人工智能技術(shù)來尋找解決方案,不僅增強了學生對人工智能實際應(yīng)用的理解,也激發(fā)了他們解決問題的興趣。教師可以組織豐富多樣的實踐活動,如編程挑戰(zhàn)、機器人制作和數(shù)據(jù)分析項目,讓學生在實踐中學習和探索。這些活動能夠培養(yǎng)學生的創(chuàng)造力和團隊協(xié)作能力,同時加深他們對人工智能領(lǐng)域的興趣。
利用在線學習平臺和虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以為學生提供更加身臨其境的學習體驗。通過這些技術(shù),學生可以在一個虛擬的環(huán)境中親身體驗和操作人工智能系統(tǒng),從而更好地理解工作原理。教師還應(yīng)鼓勵學生反思和分享學習經(jīng)歷。通過定期的展示和討論會,學生可以展示自己的項目,分享學習心得,從而在整個班級中營造一個相互學習和鼓勵的氛圍[6]。
(四)構(gòu)建多元化的學習環(huán)境
在“人工智能”課程的教學中,構(gòu)建多元化的學習環(huán)境是至關(guān)重要的,意味著創(chuàng)造一個富有激勵性、包容性和互動性的教學空間,讓學生在多樣化的環(huán)境中探索和學習。為此,教育者需利用各種教學媒介和技術(shù),如互聯(lián)網(wǎng)資源、互動軟件以及虛擬現(xiàn)實工具,以豐富教學內(nèi)容和手段。
實踐和實驗室工作是構(gòu)建多元化學習環(huán)境的關(guān)鍵部分,它們能夠使學生直接參與到人工智能項目中。通過實際操作和實驗,學生可以更深入地理解抽象的理論概念。開展小組討論、研究項目和研討會等活動也能夠促進學生之間的交流和協(xié)作,激發(fā)他們的創(chuàng)新思維。
多元化的學習環(huán)境應(yīng)該鼓勵學生主動學習、合作探究,并提供各種資源和工具支持,以促進他們在人工智能領(lǐng)域的全面發(fā)展。通過這樣的環(huán)境設(shè)置,教師可以有效地激發(fā)學生的學習熱情,幫助學生在人工智能領(lǐng)域獲得深入的知識和實踐經(jīng)驗。
五、結(jié)語
在初中人工智能教學實踐的探究中,結(jié)合信息科技課程標準的重要性顯著。采用創(chuàng)新教學模式和跨學科方法,不僅回應(yīng)了技術(shù)發(fā)展和社會需求,還促進了學生興趣和個人能力的發(fā)展。教育工作者在優(yōu)化教學資源與工具、提升專業(yè)能力及構(gòu)建多元化學習環(huán)境方面扮演著關(guān)鍵角色。這些舉措有助于提高教學質(zhì)量,使學生能夠更有效地應(yīng)對未來技術(shù)挑戰(zhàn),并培養(yǎng)了學生的實際問題解決能力。綜合性教學實踐為學生提供了寶貴的學習經(jīng)驗和必要的技能,幫助學生適應(yīng)不斷進步的技術(shù)世界。
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作者單位:深圳市寶安區(qū)教育科學研究院
責任編輯:王穎振、周航