核心素養(yǎng)下的初中信息科技人工智能教學

□江蘇省無錫市梁溪區(qū)英禾雙語學校 胡 佳

伴隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應用，其在教育領域的應用也在不斷增多，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、機器學習、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，促進學生全面發(fā)展，為初中信息科技教學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影響的基礎上，積極探索核心素養(yǎng)下初中信息科技人工智能教學策略，以便更好地激發(fā)初中生的信息科技學習興趣和探究意識，提高信息科技的學習效率和應用水平，加快學生信息科技學科核心素養(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，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，這無疑是對初中信息科技課程教育與教學方針的具體化，有助于學生信息科技實踐應用能力和綜合素質(zhì)的全面培養(yǎng)、發(fā)展。信息科技課程教學需要明確學生需要具備的信息意識、計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新、信息社會責任四方面的素養(yǎng)和培養(yǎng)要求。

信息意識素養(yǎng)需要積極關注學生對信息的分析、判斷力和敏感程度；計算思維素養(yǎng)需要積極關注學生利用所學知識解決現(xiàn)實問題的能力素質(zhì)、思想方法等；數(shù)字化學習與創(chuàng)新素養(yǎng)則是要重點關注學生創(chuàng)造性解決問題的能力；信息社會責任素養(yǎng)則重點體現(xiàn)在學生基于信息社會的文化修養(yǎng)、道德規(guī)范、行為自律方面的責任與意識等。因此，新時期的初中信息科技課程教學需要進行變革和升華，授課教師作為課程教學的組織者和實施者，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)展和應用，在課堂教學的各個環(huán)節(jié)加強變革和創(chuàng)新，這樣才能在兼顧學生核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求的基礎上，增強信息科技課程教學的時代性、先進性和創(chuàng)新性，構(gòu)建更有利于學生綜合素質(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)的應用效能也在不斷提升，這對各學段的信息科技課程教學也帶來了很大影響。初中學校為了更好地發(fā)揮人工智能技術(shù)的教學輔助優(yōu)勢，也在不斷加強人工智能教育應用層面的研究和探索，將人工智能融入信息科技課程教學實踐是大勢所趨。

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才可以緊跟時代發(fā)展的步伐，讓學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)和提升的關鍵時期，很多學生的信息化素質(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，這樣才能滿足學生的個性化需求，更有針對性地培養(yǎng)學生的創(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”理念的引導下，人工智能與教育的融合思維促進了信息科技課堂教學的模式變革和技術(shù)創(chuàng)新，既能讓學生感受到信息科技課程的學習價值和樂趣，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)展以及在教育領域的應用，促使學校必須重視對信息科技教師的培訓，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)的認知能力、應用能力，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內(nèi)容與呈現(xiàn)形式，使課堂教學更具綜合性，激發(fā)學生的探索熱情，讓學生在集體探索與互動中實現(xiàn)各項學科素養(yǎng)的有效培育。

最后，初中信息科技課程的內(nèi)容體系中，程序編寫是至關重要的組成，也是人工智能教學的重要連接點，需要引起教師和學生的足夠重視。學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)學生的邏輯思維、探究能力，還可以培養(yǎng)學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中的融入策略

（一）創(chuàng)設應用場景，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中的有效融入，需要教師更好地發(fā)揮教學組織和引導職能，有針對性地讓學生在多種應用場景下接觸、認識、接受和應用人工智能，這樣才能更好地調(diào)動學生的求知欲和學習興趣。初中信息科技教師要引導學生對人工智能有初步的了解，為接下來的人工智能教學奠定基礎，如向?qū)W生講解人工智能的發(fā)展歷程、在現(xiàn)實生活中的具體應用、未來的發(fā)展趨勢等，拉近學生與人工智能之間的距離，降低學生對人工智能的陌生感和后期學習的抵觸心理，對人工智能相關的信息科技知識樹立更加積極的學習心態(tài)。

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

（二）鼓勵自主探究，活躍學科思維

為了讓學生在學習和應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氣氛，豐富學生的學習體驗，以促進學生信息意識和學科思維的轉(zhuǎn)變，逐步養(yǎng)成學習探究的良好習慣。對此，教師要重視對學生的鼓勵和引導，減少過去“重理論、輕實踐”的教學思維，要在加強學情調(diào)查的基礎上，注重豐富學生的學習體驗，讓學生在課堂上可以大膽提問和質(zhì)疑，進而保障課堂學習效率和學生的思維活力。

例如，在“程序設計”相關基礎知識的教學中，信息科技教師要引導初中生先掌握一定的基礎知識，了解程序設計中的元素與步驟，形成對程序設計概念等基礎知識的正確理解，然后創(chuàng)設一定的自主探究任務，引導學生利用所學的程序設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、符號語言等基礎知識時，教師可以在課堂上導入一個實際案例，引導學生探索程序設計的本質(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期的目標，將整個過程和算法指令集合成為一個程序。此外，為了讓學生有更好的理解，提高學習效率，教師還可以借助人工智能技術(shù)來完善程序的編寫、設計以及開展數(shù)據(jù)信息的工作，便于學生對人工智能形成更深的認知，對程序設計工作產(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)良的學習氛圍，激發(fā)學生自主探究的學習思維，讓學生對信息科技課程保持好學習的信心和熱情，確保授課過程的優(yōu)質(zhì)與高效。

（三）開發(fā)網(wǎng)絡資源，延伸教學內(nèi)容

人工智能技術(shù)在初中信息科技教學中的導入和應用，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效率，也有助于降低學生學習理解上的負擔，同時可以對教材內(nèi)容進行延伸和拓展，最終達到提高學生學習效率的目的，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)絡教育資源，形成對傳統(tǒng)紙質(zhì)教學資源的有效補充。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入課堂，幫助學生對人工智能技術(shù)形成新的認識。

其次，初中信息科技教師要結(jié)合人工智能教學的需要，針對性地收集有關人工智能方向的教學內(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，檢索出相應的教學案例和教學資源，形成對課堂教學內(nèi)容的有效補充，使學生感受人工智能在現(xiàn)實生活中的應用，針對性培養(yǎng)學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，導入一些簡單的編程實踐項目。先借助多媒體教學技術(shù)向?qū)W生展示編程控制機器人做動作的視頻，讓學生提高對編程知識學習的重視程度，然后導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氣氛，提高學生在信息科技課堂學習的參與感、體驗感，使其充分認識到信息科技教學與人工智能結(jié)合的優(yōu)越性，奠定日后學習的基礎。

（四）對接生活實踐，開闊學習視野

基于核心素養(yǎng)的初中信息科技人工智能教學，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入和應用進行生動性、形象化呈現(xiàn)。這樣既可以打破教材內(nèi)容的限制，又可以延伸教學內(nèi)容，完善課程內(nèi)容體系，開闊學生的學習視野，豐富學生知識獲取和理解應用的渠道。

關于“人工智能技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)領域的應用”，很多學生對物聯(lián)網(wǎng)的認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)與人工智能的關系往往會超出他們的認知。為了幫助學生更好地學習、理解和掌握相關概念，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，在開闊學生學習視野的同時，有效激發(fā)學生學習與探究的熱情。

（五）巧借程序設計，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，程序設計可以說是最核心的內(nèi)容之一，為了更好地培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，教師可以讓學生在學習一定的編程知識后，巧借智能作品設計（即steam）任務，讓學生結(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)學生計算思維的重要途徑。

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

其次，引導學生科學確定steam 實施過程的表達策略，即結(jié)合steam 任務的實際分解和實際情況，設計相應的解決方案，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，讓學生通過集體討論來科學確定表達策略，并通過頭腦風暴繪制流程圖進行程序設計。這樣有助于培養(yǎng)學生整合信息的思維和能力。

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

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)涵和育人目標的基礎上，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的啟發(fā)性、合作性、智能性和實踐性，讓學生在信息科技課程的學習中多動腦、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習興趣、探究熱情，對信息科技課程和人工智能學習價值形成正確認知，樹立科學的信息科技學習價值觀，培育和發(fā)展信息意識、計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新、信息社會責任等核心素養(yǎng)，為學生今后的學習與成長奠定良好的基礎。