摘 要：隨著人工智能技術的快速發(fā)展，人工智能已經(jīng)成為初中信息科技學科教材的重要教學內(nèi)容，教師如何將學科核心素養(yǎng)滲透人工智能日常教學中也成為一個突出問題。筆者通過對初中人工智能課堂教學現(xiàn)狀的分析和深入研究，結合人工智能課堂教學實踐中開展的“1+3+4”課堂教學模式實證研究，筆者提出了“1+3+4”課堂教學模式，即構建一個教學主題、三大教學環(huán)節(jié)（教學情境創(chuàng)設、課堂活動設計、課堂評價改革）、四大教學策略（教學內(nèi)容設計、教學方法創(chuàng)新、教學資源整合、教學評價改革）。根據(jù)該教學模式，在人工智能教學中利用網(wǎng)絡資源、多媒體教學等手段，采用任務驅動、項目式學習、小組合作探究學習等教學方法，突破信息科技學科核心素養(yǎng)的滲透問題，有效提高初中人工智能課堂教學質量，以期為初中信息科技教師開展人工智能課堂教學提供參考和借鑒。

關鍵詞：初中人工智能；教育教學；學科核心素養(yǎng)；滲透策略

中圖分類號：G622.0 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8918（2024）45-0005-04

2017年7月8日，國務院發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，強調(diào)推廣新一輪人工智能科學技術的必要性與重大意義，故在中小學信息科技教育教學中備受關注。人工智能教育要從中小學生抓起，讓學生掌握基本的人工智能技術，對學生將來的學習生活和國家發(fā)展具有重要的意義。初中階段是學生人工智能核心素養(yǎng)培養(yǎng)的關鍵時期，在初中進行人工智能教育，對培養(yǎng)學生全面發(fā)展、促進未來人工智能人才至關重要。

2019年12月，甘肅省教育廳廳長破冰項目——人工智能落地筆者所在學校，建設了一間專門的人工智能教學實驗室，實驗室設置良好的網(wǎng)絡環(huán)境，提供有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡接入點；具備人工智能專屬實驗室座椅，符合分組討論和自由組合的需求；配備教學一體機以及人工智能專用教學裝備，包含人工智能教學資源包、學生機器人16套、人工智能開源硬件16套、AI超算服務器1套、助教機器人2套等。為人工智能課堂教學的開展提供了必需的硬件環(huán)境和條件；同時提供有中央電教館“人工智能課程教學”軟件資源和學生學習的實驗平臺。項目實施以來，筆者一直擔任人工智能實驗室教學工作，近兩年來針對初中人工智能教育教學中學科核心素養(yǎng)的滲透問題進行了深入的探索和研究。研究過程主要通過問卷調(diào)查、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、教學案例分析等方法，創(chuàng)新了“1+3+4”課堂教學模式，在研究和實踐期間取得了一些心得、經(jīng)驗和成果，旨在為一線從事人工智能教學的同仁提供參考和借鑒。

一、 人工智能教育現(xiàn)狀

目前我國各地中小學生正在接受人工智能的普及教育，取得了一些成就，但仍然存在諸多問題和挑戰(zhàn)。除了社會對此領域的重視度不夠，學校對此領域的投入有限因素，關鍵的問題是學校人工智能課程教學質量的制約。初中人工智能課堂教學方面主要存在以下幾個問題：一是教學內(nèi)容過于理論化，課堂教學缺乏實踐性和趣味性；二是教學模式和方法相對單一，課堂教學缺乏創(chuàng)新性；三是教學資源利用不充分、信息化程度偏低、多媒體教學資源無法很好服務于人工智能課堂教學；四是學校缺乏專業(yè)的人工智能教師，教師專業(yè)素養(yǎng)與人工智能課堂教學需要還存在一定差距。這些問題影響人工智能教育教學質量的提高，導致學生在人工智能課堂上難以充分發(fā)揮主體作用，影響學生學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

二、 人工智能課堂教學中學科核心素養(yǎng)的滲透策略

人工智能教育對信息科技教師來說，是一個新領域、新挑戰(zhàn)，作為信息科技教師要緊跟時代發(fā)展、運用新技術成果、貼近學生實際生活，運用現(xiàn)代化的教學策略，建構并實施學生充分參與、生動有效的課堂教學模式。調(diào)動學生運用所學知識去調(diào)查、研究、分析并解決實際問題，使人工智能教學符合學生的發(fā)展需求，落實好學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)任務。

筆者對人工智能授課年級（七年級）學生進行了問卷調(diào)查和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，針對問卷中反饋出的人工智能素養(yǎng)基礎情況（如圖1），從教學內(nèi)容、教學方法、教學資源和教學評價等四個方面展開課堂教學模式的探索。

筆者在人工智能課堂教學研究中積極探索以“項目”為任務驅動，以情境創(chuàng)設、新知建構、編程實踐、課堂評價為線索，構建“1+3+4”的課堂教學模式?！?”代表一個主題項目，“3”代表三大教學環(huán)節(jié)：①教學情境創(chuàng)設；②課堂活動設計；③課堂評價改革?！?”代表四大教學策略：①教學內(nèi)容設計；②教學方法創(chuàng)新；③教學資源整合；④教學評價改革?；诖私虒W模式模型，筆者在近兩年的課堂教學實踐摸索中，認真踐行“以學生為主體”的教學理念，通過情境化的小組協(xié)作學習，模擬生活中的真實場景，讓學生真切感受到問題的真實性，有效引導、激發(fā)學生“現(xiàn)實”學習的興趣和積極性。經(jīng)過教學實踐研究，課堂教學效果明顯，學生的人工智能知識技能和學科核心素養(yǎng)得到了明顯提升。

（一）“1”個主題項目的確定

人工智能課堂教學，學生學習主題的項目引領，是吸引學生參與深度學習的關鍵。首先要根據(jù)學生的年齡和認知特點，制訂科學、可達的教學目標，然后根據(jù)教學目標選擇合適七年級學生探究學習的主題項目。確定主題項目時，可以考慮以下幾個因素。

1. 實踐性

選擇具有實踐性的項目，讓學生通過動手編程操作和實驗來加深對人工智能技術原理的理解和掌握。例如，可以讓學生設計一個簡單的聊天機器人、圖像識別系統(tǒng)等。

2. 協(xié)作性

組織學生進行團隊合作，共同完成一個主題項目。這不僅有助于培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力，還可以使其在交流和討論中互相學習。

3. 創(chuàng)新性

鼓勵學生發(fā)揮創(chuàng)意，設計新穎有趣的項目。例如，可以讓學生嘗試使用人工智能技術來解決生活中的實際問題，設計智能家居控制系統(tǒng)、智能垃圾桶等。

4. 學科融合性

將人工智能與其他學科（如生物、數(shù)學、地理等）結合，設計多學科融合的項目主題。例如，“血常規(guī)化驗單智能診斷系統(tǒng)”的設計和開發(fā)項目是將人工智能技術和生物學科知識進行融合，利用生物學科中血常規(guī)知識和人工智能中計算機視覺技術和智能語音技術引導學生小組協(xié)作設計一款讓小飛機器人準確識別“血常規(guī)”化驗單的智能系統(tǒng)，培養(yǎng)學生在解決實際問題的過程中學習和掌握人工智能技術，幫助學生建立全面的多學科知識體系。

通過主題項目的確定和實踐探究，學生可以更好地理解和應用人工智能技術，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和實踐能力。同時，教師可以及時關注學生的學習進度和反饋，適時調(diào)整主題項目的內(nèi)容和難度，確保良好的教學效果。

（二）“3”個教學環(huán)節(jié)的設計

1. 教學情境創(chuàng)設

在初中人工智能課堂教學中，教學情境的創(chuàng)設非常重要，可以激發(fā)學生濃厚的學習興趣，提高課堂教學效率。課堂教學情境的創(chuàng)設可以圍繞以下幾個方面進行。

（1）生活化情境：將人工智能技術與學生的日常生活結合，設計貼近生活實際的情境。例如，在課例“血常規(guī)化驗單智能診斷系統(tǒng)”的設計和開發(fā)中，通過展示醫(yī)院門診排隊就診的圖片，激發(fā)學生思考如何利用人工智能技術和生物學科知識來解決醫(yī)院后疫情時代就診壓力大的問題。這樣的教學情境可以讓學生直觀地理解人工智能技術的應用價值，增強他們的學習動力。

（2）問題導向情境：設計具有挑戰(zhàn)性和趣味性的問題，引導學生思考和探索。例如，可以提出一些與人工智能相關的問題，如“如何讓機器人和學生進行猜謎游戲”“如何讓機器人自動識別圖像中的水果”等，這些問題可以激發(fā)學生的好奇心和求知欲，促使其主動學習和探索。

通過多樣化的教學情境設計，可以激發(fā)學生學習的內(nèi)驅力，提高課堂教學質量。同時，為培養(yǎng)學科核心素養(yǎng)打好基礎。

2. 課堂活動設計

在初中人工智能教育教學中，課堂活動的設計主要圍繞以下幾點進行。

（1）學科融合：人工智能是一個跨學科的領域，涉及計算機科學、數(shù)學、生物學等多個學科。因此，在設計課堂活動時，應考慮將相關學科的知識融入其中，幫助學生建立學科融合的知識體系。

（2）實踐性：人工智能技術具有較強的實踐性，因此，課堂活動應注重實踐操作，讓學生通過動手實踐來加深對人工智能技術原理的理解和掌握。

（3）創(chuàng)新性：課堂活動中可以設置開放性的問題或挑戰(zhàn)任務，讓學生在解決問題的過程中發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維能力。例如，在“血常規(guī)化2638357bfabf97b6c7f81b3ba3d2baea驗單智能診斷系統(tǒng)”的設計和開發(fā)中，依據(jù)循序漸進原則設計了三個不同難度的課堂編程活動，讓學生親身體驗技術原理的應用過程和學科融合的學習。

3. 課堂評價改革

在初中人工智能教育教學中，課堂評價是一個重要的環(huán)節(jié)，可以幫助教師了解學生的學習情況，及時調(diào)整教學策略，提高教學效果。課堂評價策略包括自我評價、學生互評與教師評價，通過觀察學生的行為和交流，可以了解他們對知識的理解和掌握程度，以及在團隊中的貢獻和協(xié)作能力。自我評價與學生互評是讓學生進行組內(nèi)自評和組間互評，反思自己的學習過程和成果，培養(yǎng)學生的自我反思能力和批判性思維能力，同時也可以增強自信心和責任感。

在課堂評價中，還需要注意以下幾點：（1）及時反饋：評價結果應及時反饋給學生，讓他們知道自己的優(yōu)點和不足之處。激發(fā)他們的學習動力和積極性，促使他們主動改進和提高。（2）積極肯定：在評價過程中，要注重發(fā)現(xiàn)學生的閃光點和優(yōu)點，給予積極的肯定和鼓勵。增強他們的自信心和成就感，激發(fā)他們的學習興趣和熱情。（3）公平公正：評價過程要客觀公正，避免因主觀因素而影響評價結果。要確保每個學生都有公平的機會展示自己的能力和成果，得到公正的評價和認可。

初中人工智能教育教學中通過多種評價方式結合，可以全面地了解學生的學習狀況，為他們提供有針對性的指導和支持，提高教學效果和質量。

（三）“4”種教學策略的滲透

1. 教學內(nèi)容設計

結合問卷調(diào)查結果和學生的年齡認知特點，筆者專門針對人工智能實驗室的硬件環(huán)境和軟件資源、根據(jù)學生在學科學習中的實際需求，把學生的真實問題設計成任務驅動的項目學習內(nèi)容、滲透到“央館人工智能課程資源”和“暢言智AI實驗編程平臺”資源中，形成適合筆者所在學校學生學情的富有趣味性和挑戰(zhàn)性的教學內(nèi)容。引導學生用人工智能技術原理和數(shù)字化工具積極參與實踐活動，有效提高課堂教學效果。例如，在初中版人工智能教材第四章和第五章“計算機視覺技術和智能語音技術的應用——血常規(guī)化驗單智能診斷系統(tǒng)的開發(fā)”課例中，筆者在設計本課的教學內(nèi)容時，結合“后疫情時代”就診壓力大、看病難的現(xiàn)狀，將人工智能技術和生物學科知識進行融合設計課堂探究學習項目內(nèi)容；達到了培養(yǎng)學生多學科融合的創(chuàng)新編程思維、實現(xiàn)了小飛機器人診斷血常規(guī)化驗單的教學目標，提高了學生利用人工智能技術解決生活實際問題的能力。

2. 教學方法創(chuàng)新

筆者把授課年級學生設置成兩組，分為實驗組（4個實驗班）和對照組（4個對照班），分別對各類學生進行了課堂教學方法的問卷調(diào)查，調(diào)查結果表明，學生期望課堂學習中在教師的引導下和其他同學一起合作、探究學習。

針對調(diào)查情況，結合學生生活實際設計符合學生認知特點的主題項目任務，通過創(chuàng)新教學方法，幫助學生深入學習并熟練使用人工智能技術和原理，增強學生自主、合作、探究的學習意識，提高學生獨立思考、自主解決問題的能力。筆者在人工智能實驗室的教學實踐中，采用以項目驅動為主線，以情境創(chuàng)設、小組協(xié)作、評價交流為教法，形成了人工智能實驗室創(chuàng)新的課堂教學模式；讓學生在人工智能課堂學習中感受到小組協(xié)作學習的快樂和學習收獲的成就感，不斷提升學生的學科核心素養(yǎng)。

3. 教學資源整合

結合人工智能實驗室教學實踐的深化、學生的認知、人工智能學習水平提升和創(chuàng)新思維的發(fā)展，筆者感覺中央電教館人工智能課程資源和學生的實際學習生活有一定的差距，教師需要結合實際學情對教學資源進行整合和創(chuàng)新。形成適合學生學情和現(xiàn)行人工智能實驗室的校本教育教學資源，增強學生課堂學習的針對性和有效性。

例如，在初中版人工智能教材第四章計算機視覺技術的應用“智能貨品分揀系統(tǒng)”一課的教學中，筆者根據(jù)學生的認知水平，對教材內(nèi)容和中央電教館人工智能課程資源精心提煉與整合。針對學生在課堂中可能出現(xiàn)的知識盲點和操作困難，設計了操作流程圖、課堂學習單和微課導學視頻，課前準備了豐富的貨品圖片，形成學生課堂學習的項目資源包。微課導學視頻資源幫助學習有困難的學生突破課堂中生成的學習難點，讓整合的教學資源在課堂教學中發(fā)揮出最大的效用。

4. 教學評價改革

教學評價對學生不僅有學習效果的反饋評價，還有行為和學習方向的引領作用。筆者在研究過程中設計了人工智能課堂教學評價標準和策略（見表1和表2）。

在課堂中采用多樣化的評價策略，結合終結性評價，以過程性評價為主，幫助教師隨時了解學生在學習過程中的情況，并為學生提供更好的指導；同時跟蹤學生的實時學習過程和發(fā)展變化，提高課堂評價的針對性和有效性。在課堂學習中，綜合運用自評、互評和教師評價相結合的多種評價手段，有效優(yōu)化課堂教學，活躍課堂氣氛，激發(fā)學生學習的積極性，讓學生充分挖掘自身潛力，實現(xiàn)全面發(fā)展。

三、 結論

經(jīng)過近兩年的教學實踐研究和探索，筆者所帶的人工智能實驗班和對照班分別取得了良好的教學效果，問卷調(diào)查統(tǒng)計結果如下（見圖2）。

實驗班學生的學科核心素養(yǎng)明顯得到提升，動手實踐和創(chuàng)新能力也有了很大的進步，對照班學生的學習興趣和積極性得到了明顯提高。根據(jù)問卷調(diào)查結果、課堂學習表現(xiàn)，學生參與人工智能學習效果，在初中人工智能教育教學中，筆者所實施的“1+3+4”課堂教學模式的創(chuàng)新，對學生學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)有效性得到了實證?；谥黝}項目的學習在初中人工智能課程實施中需要信息科技教師不斷改進教學策略，創(chuàng)新課堂教學模式，著力探索培養(yǎng)學生學科核心素養(yǎng)的新途徑，使人工智能課程在初中學校有效開展。

參考文獻：

［1］蔡耘，郭紹青.《人工智能（初中版）》教材正式出版［J］.電化教育研究，2019，40（5）：129.

［2］朱歡.初中信息技術中核心素養(yǎng)教育目標的落實研究［J］.電腦知識與技術，2020，16（18）：170，172.

課題項目：甘肅省教育科學“十四五”規(guī)劃2023年度一般課題“基于新課標下信息科技學科素養(yǎng)在初中人工智能教學中的滲透研究”（課題立項號：GS［2023］GHB0660）。

作者簡介：蔣淑珍（1976～），女，漢族，甘肅蘭州人，蘭州市第四十六中學，研究方向：信息科技教育。