初中信息科技教學(xué)中實(shí)施人工智能教育的途徑與策略

張瀚文 王亮

【摘 要】隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，未來人工智能教育在初中信息科技教學(xué)中將呈現(xiàn)普及化、個(gè)性化和實(shí)踐性的趨勢(shì)。人工智能學(xué)習(xí)將在初中階段得到更廣泛的應(yīng)用，并成為信息科技教育的重要組成部分。本文對(duì)初中信息科技教學(xué)的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，針對(duì)現(xiàn)有教學(xué)模式在培養(yǎng)學(xué)生人工智能素養(yǎng)方面的局限性，從課程資源與學(xué)習(xí)環(huán)境、教學(xué)內(nèi)容與跨學(xué)科合作、師資培訓(xùn)、實(shí)踐活動(dòng)、評(píng)價(jià)方式等方面，探討了在初中信息科技教學(xué)中實(shí)施人工智能教育的途徑與策略。

【關(guān)鍵詞】信息科技教學(xué)；人工智能；途徑與策略

【中圖分類號(hào)】G434? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B

【論文編號(hào)】1671-7384（2024）01-057-02

背? 景

隨著科技的發(fā)展，人工智能已經(jīng)成為一個(gè)重要的技術(shù)領(lǐng)域。許多專家預(yù)測(cè)，未來的工作將會(huì)更加依賴于人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)。因此，讓學(xué)生在早期就接觸和學(xué)習(xí)這些知識(shí)，可以幫助他們更好地適應(yīng)未來的工作環(huán)境。

人工智能不僅僅是一種技術(shù)，更是一種思維方式。通過學(xué)習(xí)人工智能，學(xué)生可以學(xué)會(huì)如何用計(jì)算機(jī)去解決問題，這對(duì)于培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和問題解決能力非常有幫助。

同時(shí)，人工智能是一個(gè)非常有趣且富有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域。通過引入人工智能的學(xué)習(xí)內(nèi)容，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的學(xué)習(xí)積極性。

最后，人工智能還涉及很多其他領(lǐng)域的知識(shí)，如數(shù)學(xué)、邏輯、編程等。將人工智能納入信息科技課程，也可以拓寬學(xué)生的知識(shí)視野，提高他們的綜合素質(zhì)。因此，在初中信息科技課程中加入人工智能的內(nèi)容是非常必要的。

人工智能教學(xué)的新特點(diǎn)

1.關(guān)于教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生學(xué)情

目前，初中信息科技課程的主要內(nèi)容通常包括計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)、辦公軟件應(yīng)用等。隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，特別是2022年最新版的信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)公布以來，一些新的教學(xué)內(nèi)容如物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等也逐漸被引入到初中信息科技的教學(xué)中來。對(duì)于學(xué)生來說，隨著信息技術(shù)的普及，大多數(shù)初中生對(duì)計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)有一定的了解和使用經(jīng)驗(yàn)。然而，他們對(duì)信息科技的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力可能會(huì)受到各種因素的影響而減弱，如課程內(nèi)容、教學(xué)方法等。

2.關(guān)于教師信息素養(yǎng)與教學(xué)方法

信息科技是一門新興的學(xué)科，而人工智能教學(xué)更是新的教學(xué)內(nèi)容，這對(duì)教師的專業(yè)素質(zhì)要求較高。目前，一些學(xué)校的教師可能還沒有接受過系統(tǒng)的信息技術(shù)培訓(xùn)，這對(duì)信息科技教學(xué)的質(zhì)量產(chǎn)生了一定影響。傳統(tǒng)的教學(xué)方法主要是教師講解，學(xué)生聽講和練習(xí)，而實(shí)踐操作少。近年來，越來越多的教師開始嘗試采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方法，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力。

3.關(guān)于教學(xué)資源與教學(xué)設(shè)備

隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，教學(xué)資源的獲取方式也發(fā)生了變化。現(xiàn)在，教師和學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)獲取大量的教學(xué)資源，如在線課程、慕課、教學(xué)視頻、電子教材等。目前大部分學(xué)校基本都配備了計(jì)算機(jī)教室，一些先進(jìn)的學(xué)校還引入了創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、虛擬實(shí)驗(yàn)室等設(shè)備，以支持信息科技教學(xué)。

當(dāng)前人工智能教學(xué)存在的問題

全國大多數(shù)省市的中學(xué)在信息科技學(xué)科中開展了人工智能教學(xué)，但現(xiàn)有的教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生人工智能素養(yǎng)方面還存在以下一些不足之處。

1.內(nèi)容缺乏系統(tǒng)性

許多初中信息科技課程在培養(yǎng)學(xué)生人工智能素養(yǎng)方面，往往只是零散地涉及一些基礎(chǔ)知識(shí)和技能，缺乏系統(tǒng)性內(nèi)容的教學(xué)安排。隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，相關(guān)的知識(shí)和技術(shù)也在不斷更新，然而，目前許多初中信息科技教材的內(nèi)容還停留在較為基礎(chǔ)的層次，無法滿足學(xué)生對(duì)人工智能新技術(shù)的學(xué)習(xí)需求。

2.師資力量不足

大部分初中在人工智能教育方面的師資力量相對(duì)較弱，一方面教師自身的專業(yè)素養(yǎng)和技能水平有限，另一方面學(xué)校可能沒有足夠的資源來支持教師進(jìn)行人工智能的相關(guān)培訓(xùn)和提升。

3.實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱

人工智能在義務(wù)教育新課程標(biāo)準(zhǔn)中，屬于強(qiáng)調(diào)實(shí)踐操作能力的內(nèi)容模塊，但在目前的初中信息科技教學(xué)中，學(xué)生往往缺乏足夠的實(shí)踐機(jī)會(huì)，難以將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際問題中，從而影響了學(xué)生人工智能素養(yǎng)的培養(yǎng)。同時(shí)，目前的評(píng)價(jià)體系主要以考試成績?yōu)橹鳎^少關(guān)注學(xué)生在人工智能素養(yǎng)方面的實(shí)際操作能力。

人工智能教育在教學(xué)中的實(shí)施途徑與策略

基于以上分析，在初中信息科技教學(xué)中，為了更好實(shí)施人工智能教育，主要有以下途徑與策略。

1.整合課程資源，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)環(huán)境

在初中信息科技教學(xué)中，教師可以將人工智能相關(guān)的內(nèi)容融入現(xiàn)有的課程體系中，通過以人工智能為主題的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)演示文稿知識(shí)與技能的同時(shí)，也能接觸到人工智能的基本概念和原理。

教師也可以利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，如智能教室、在線學(xué)習(xí)平臺(tái)等，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高學(xué)習(xí)效果。比如，我們對(duì)學(xué)校的“生態(tài)園綜合學(xué)習(xí)空間”進(jìn)行升級(jí)，配備計(jì)算機(jī)、傳感器，助力人工智能項(xiàng)目的實(shí)施。在計(jì)算機(jī)教室里，可以通過配備機(jī)械臂等設(shè)備，設(shè)計(jì)基于視覺識(shí)別技術(shù)驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分揀裝運(yùn)的編程課程。

2.更新教學(xué)內(nèi)容，開展跨學(xué)科合作

針對(duì)目前教材內(nèi)容滯后的問題，各學(xué)校可以嘗試對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更新，引入更多關(guān)于人工智能的最新知識(shí)和技術(shù)。比如，我們與高校及相關(guān)技術(shù)團(tuán)隊(duì)合作，引入Python編程內(nèi)容，讓學(xué)生學(xué)會(huì)用代碼設(shè)計(jì)出有趣和實(shí)用的程序，不斷反思并更新迭代相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，讓教學(xué)內(nèi)容更加貼近實(shí)際需求。

另外，鼓勵(lì)信息科技教師與其他學(xué)科教師進(jìn)行合作，共同開展跨學(xué)科的教學(xué)活動(dòng)。比如，在“人工智能預(yù)測(cè)出行”項(xiàng)目中，需要采集天氣的數(shù)據(jù)，結(jié)合地理學(xué)科知識(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的匯總分析，并以此來做出出行的建議。又比如，我們結(jié)合生物等學(xué)科，設(shè)計(jì)基于AI輔助物聯(lián)網(wǎng)，開展植物生長過程的監(jiān)測(cè)與控制的農(nóng)作物種植項(xiàng)目，同時(shí)滲透勞動(dòng)教育。通過跨學(xué)科的合作，讓學(xué)生在不同學(xué)科領(lǐng)域中感受到人工智能的應(yīng)用價(jià)值，拓寬他們的知識(shí)視野。

3.開展實(shí)踐活動(dòng)，提升綜合能力

鼓勵(lì)學(xué)生參與人工智能相關(guān)的實(shí)踐活動(dòng)。比如，我們結(jié)合學(xué)校的科創(chuàng)季，設(shè)計(jì)了腦機(jī)接口、無人駕駛、類人機(jī)器人等主題活動(dòng)。學(xué)生們通過小隊(duì)尋訪、小組學(xué)習(xí)、主題班會(huì)、藝術(shù)創(chuàng)作、大咖對(duì)話、展覽策劃、TED演講等一次又一次地在參與活動(dòng)中打開了新視野。同時(shí)，設(shè)置機(jī)甲對(duì)戰(zhàn)、Arduino編程、無人機(jī)編程等比賽項(xiàng)目，讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)和掌握人工智能知識(shí)，提高他們的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

4.創(chuàng)新評(píng)價(jià)方式，培養(yǎng)綜合素質(zhì)

在評(píng)價(jià)學(xué)生人工智能素養(yǎng)時(shí)，除了考試成績外，還關(guān)注學(xué)生的實(shí)踐表現(xiàn)、項(xiàng)目成果等方面，全面、客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生的人工智能素養(yǎng)水平。比如，我們以小組的形式，開展“人工智能預(yù)測(cè)出行”等跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的自選項(xiàng)目，結(jié)合組員的分工以及項(xiàng)目的創(chuàng)意設(shè)計(jì)、程序結(jié)構(gòu)、項(xiàng)目達(dá)成度以及互評(píng)受歡迎度等因素，對(duì)學(xué)生予以評(píng)價(jià)。

結(jié)束語

要實(shí)現(xiàn)人工智能教育的全面普及和有效實(shí)施，還需要我們從課程、師資、教學(xué)、評(píng)價(jià)、環(huán)境等多方面進(jìn)行深入思考和創(chuàng)新實(shí)踐。

我們應(yīng)該關(guān)注人工智能技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，使他們能夠在數(shù)字化時(shí)代更好地適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求。