面向學科核心素養的初中人工智能課程教學任務設計策略

周占美 劉浩

摘要：本文以信息技術學科核心素養為指導方向，以中學人工智能課程的“智能燈光”這一主題為例，通過實踐提出了學科核心素養培養的教學任務設計策略，以期為同類學校的人工智能課程提供參考和啟發。

關鍵詞：初中人工智能課程，學科核心素養，教學策略

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2022）08-0044-02

人工智能課程的重要性不言而喻，因此，筆者所在的學校新增了一門人工智能課程以保證課時，同時，使用《未來小鎮》的設備套裝，結合uApp和uKit軟件，參考華師大出版社出版的教材《AI在未來小鎮》，在學校七年級的8個班級開設了人工智能的常態課。教材《AI在未來小鎮》共有14個主題，筆者在此基礎上，通過反復研討，并結合學校的系統活動，最終確定了10個主題，內容貫穿一學年時間。下面，筆者以主題四“智能燈光”為例，以培養學生的信息素養為指導方向，總結具體的教學任務設計策略，希望能為同類學校的人工智能課程提供參考。

● 任務提出要真實合理，激發學生信息意識

信息意識是指個體對信息的敏感度和對信息價值的判斷力，如何培養學生的信息意識呢？筆者認為，教學任務的提出一定要真實合理，要讓學生置身其中去解決實際問題，從而激發學生的信息意識。例如，在“智能燈光”主題學習中，教師拋出的問題是“如何節電？”，這是一個綜合且貼近學生生活的問題。通常，學生會說通過睡覺關燈、人走燈滅等方法來節電，此時可啟發學生思考更省心更“智能”的方法，有的學生立即想到了家里的智能小夜燈，教師進一步引導學生思考智能小夜燈的原理，并利用網絡資源探索原理，最終學生會發現燈的“智能”離不開各種傳感器。隨后，教師介紹幾種傳感器的特點，順利引出“智能燈光”主題所需的硬件設備。這樣把一個綜合的問題分解聚焦為一個可以用信息化手段實現的具體問題，很好地激發了學生的信息意識。

一個真實任務的解決通常是考驗學生的綜合能力，所以教師要有將本學科知識與其他學科知識融合的意識，這樣可以幫助學生在復雜問題中選擇合適的信息資源和信息技術來提出解決策略。

● 任務設計要結構化，培養學生計算思維

計算思維是一種解決問題的方法，即將一個復雜問題分解成若干小問題，接著找出問題彼此間的規律性（谷歌的計算思維課程中把此步驟稱為模式識別），然后將問題簡化，忽略不相關的細節，只專注于問題的關鍵部分，最后將各部分“組合”起來，針對問題提供一個完整的解決方案。這種思維方式，能提升解決問題的能力。

在“智能燈光”主題中，學生已經提出“智能”燈的方案，教師則應引導學生將“智能”燈這個大問題分解為兩個小問題：利用亮度傳感器判斷是否天黑了，利用紅外傳感器判斷是否有人來。本節課教學任務有三個：①讓燈亮起來;②天黑了才亮燈;③天黑并且有人了燈才會亮。其中，“任務一”非常基礎，需要學生掌握編程知識以及與硬件的連接知識;“任務二”是有條件亮燈，需要掌握條件語句;在“任務二”完成后，學生可以將發現的規律應用到“任務三”的多條件語句中;最后，在“延伸思考”過程中，學生需針對這類問題總結出完整的解決思路。

● 任務過程要協作探究，發展學生數字化學習與創新能力

信息技術四大核心素養中的“數字化學習與創新”是其他三大素養的媒介，它是指個體通過評估并選用合適的數字化資源與工具，有效地管理學習過程與學習資源，創造性地解決問題，從而完成學習任務，形成創新作品的能力。數字化學習與創新具體表現形式為數字化學習環境的創設、數字化學習資源的采集與管理和數字化學習資源的應用與創新。

1.數字化學習環境的創設

在“智能燈光”主題中，教師提前制作好相關微課，連同在網絡上搜索到的合適資源，統一放到學校的FTP上，所有學生可以隨時瀏覽，反復使用;在校園云里按班級建立文件夾，所有學生可以上傳自己的資源并共享;同時，教學網絡平臺也對學生開放，學生可以隨時使用。此外，每個小組除了機房固定的臺式機外，還會配發一臺平板、一臺筆記本電腦，方便學生在任何地方使用網絡資源。

2.數字化學習資源的采集與管理

在“智能燈光”主題教學中，教師在帶領全班學生共同完成三個任務后，將學生按興趣分小組，以微項目學習方式開展教學，讓學生在項目選題、制訂計劃、設計搭建作品、成果交流各個環節中確定信息來源，甄別信息，選擇合適的方法獲取信息，建立小組的資源數據庫，最終完成作品的設計與制作。

3.數字化學習資源的應用與創新

小組匯報展示環節可以很好地促進學生對數字化學習資源的應用與創新。此階段要求學生根據需求，綜合運用各類工具，如文字、圖表、圖片、視頻等加工信息，利用網絡平臺共享和交流信息。這個過程可以綜合鍛煉學生對數字化資源的應用與創新能力。

● 任務評價要注重過程，增強學生信息社會責任意識

在人工智能課程中，教師要注重過程性評價，要及時給予學生有效的反饋。由于分小組合作探究，教師無法統一進度，學生可能會淹沒在互聯網的海量信息中忘記了學習目標。教師要引導學生科學、合理、高效地利用信息資源，提高其價值判斷力。例如，很多學生在搜集資源時會遇到網絡安全問題，可能某些網頁讓付費，或者包含病毒鏈接，此時教師要給予及時的關注和引導;有的學生會反映某些網絡資源無法下載，此時教師可以反問為什么無法下載，引出“知識產權”的概念，倡導學生嚴格遵守相關法規，自覺抵制違法行為，培養學生的信息社會責任意識。

小組匯報不僅要演示作品的效果，更要匯報整個作品完成的過程，包括方案的確定、過程中遇到的難題、解決的方法等，同時也要匯報小組是如何進行分工的、每個成員負責了哪些工作、每個成員為小組帶來的影響等。這樣能提高學生團結協作、溝通交流等綜合能力。在“智能燈光”主題末尾，教師帶領學生反思“今天，我低碳了嗎？”，引導學生關注環境問題，結合實際生活促使學生樹立責任意識。

人工智能課程對學生的發展意義重大，在教學中，教師要深刻理解核心素養的內涵，形成一定的教學策略，合理創設教學情境，精心設計教學任務，提升學生的學科核心素養，為學生的終身發展奠定基礎。