信息科技课程标准下的初中人工智能教学实践探究

黄桂琳

摘要：探讨了初中信息科技课程中人工智能教学的现状与需求，通过分析技术社会、学生兴趣以及创新教学方法的需求，提出了“实践创新”教学模式。模式强调了项目式学习、跨学科方法、学生主导探索及多元评价体系。研究了实践过程中教学资源、教师能力、学生创新兴趣和多元学习环境等方面的挑战，并提出对策。结果显示，这些策略能够提升学生在人工智能领域的学习效果和兴趣，为学生技术发展和创新思维奠定基础。

关键词：信息科技课程标准；初中人工智能教学；教学现状与需求；技术社会需求

一、前言

当今，人工智能（AI）已成为一个不断发展的领域，影响着多个行业和日常生活。尤其在教育领域，AI的概念和应用为学生提供了一个独特的、前沿的学习领域。特别是在初中阶段，引入人工智能不仅可以激发学生的兴趣，还可以培养他们的创新思维和技术技能。考虑到信息科技的迅速发展和对未来劳动力市场的重要性，将人工智能纳入中学教育体系显得尤为重要。这项研究的目的是评估当前的教学现状、分析教学需求、探索创新的教学模式，并提出改善策略，以期在初中阶段为学生提供高效、互动和全面的人工智能教育。

二、“人工智能”课程教学现状与需求

（一）“人工智能”课程教学现状

目前，人工智能作为一门新兴科技，在教育领域的应用正逐渐受到重视。然而，由于这一领域的新颖性，其在初中阶段的教学仍面临着多项挑战[1]。

首先，教育资源在人工智能教学中扮演着重要角色。当前，许多学校缺乏足够的教学资源来支持人工智能课程，包括硬件设备、教学软件以及与AI相关的教学材料。很多学校仍在使用传统的教学方法和工具，限制了学生对人工智能概念的理解和实践能力的培养。

其次，教师的专业知识和教学技能也是影响当前人工智能教学的一个关键因素。由于人工智能是一个快速发展的领域，需要教师不断更新自己的知识和教学方法。然而，大多数教师缺乏必要的培训和专业发展机会，使得他们难以有效地教授这一课程。

另外，学生对人工智能的认知和兴趣程度不一。虽然一些学生可能已经对编程和技术感兴趣，但大多数学生对人工智能知之甚少。这种认知差距导致教学过程中存在挑战，教师需要设计不同难度级别的课程内容，以适应不同水平的学生。

课程内容和结构的设计也是当前教学现状的一部分。现阶段的人工智能教学通常集中在基础概念和简单应用上，缺乏深入的理论教学和实践操作。课程内容往往脱离现实世界的应用场景，不利于学生理解人工智能在现实世界中的实际作用。评价和反馈机制的缺失或不足也是一个问题。在很多学校，对于人工智能课程的评价体系尚未建立，或者评价方式过于传统，不能准确反映学生在这门课程中的学习进度和理解深度。

最后，与其他课程相比，人工智能课程的整合程度较低。在很多学校，人工智能教学往往是孤立的，与其他学科内容缺乏有效融合，限制了学生从跨学科视角理解和应用人工智能的机会。尽管人工智能在初中教育中的重要性日益凸显，但在教学资源、教师专业知识、学生认知、课程内容设计、评价机制以及学科整合等方面，目前的教学现状仍面临不少挑战。

（二）“人工智能”课程教学需求

随着科技的迅猛发展，人工智能已成为教育界的热点话题，尤其在初中信息科技课程中，人工智能教学的需求日益凸显[2]。该课程旨在培养学生理解和应用AI技术的能力，同时促进学生的综合素质和创新能力发展。社会层面上，随着人工智能在各行各业的广泛应用，对于具备AI知识和技能的人才需求持续增长。对于学生而言，他们需要接受与实际技术发展相适应的教育，以增强其未来就业的竞争力。因此，教学方法也需创新，不仅要提供理论知识，还要注重实践技能的培养和跨学科知识的融合，以满足日益变化的教育和市场需求。

1.技术与社会的需求分析

在信息科技课程标准下，初中人工智能教学面临着技术与社会的双重需求。随着人工智能技术的飞速发展，它已成为推动社会和经济发展的关键力量。在此背景下，社会对掌握人工智能技能的专业人才有着迫切需求。特别是在数据处理、机器学习、自动化决策等领域，对人工智能的应用需求日益增加。为了满足这一需求，教育领域必须适应这一变化，培养学生的人工智能相关技能和知识[3]。課程不仅包括基础的编程和算法知识，还涉及数据分析、逻辑思维和问题解决能力。因此，初中阶段的人工智能教学不仅要传授理论知识，还要加强实践技能的培养，使学生能够适应未来社会和职场的需求[4]。

2.学生兴趣与发展需求分析

在信息科技课程标准下的初中人工智能教学中，学生兴趣与发展需求分析是关键环节，主要体现在以下方面：

（1）知识掌握需求。学生希望获得关于人工智能的基础和高级知识，包括对算法、机器学习、数据分析等核心概念的了解。他们期望通过课程学习，能全面理解人工智能的原理和应用。

（2）技能发展需求。学生追求通过实际操作提升自身技能。他们希望通过动手实践，如编程练习、项目制作，来加深对人工智能技术的掌握，并在此过程中培养问题解决能力。

（3）创新思维培养需求。在人工智能领域，创新思维至关重要。学生期待学习环境能够激发他们的创新意识，鼓励他们提出新想法并应用于实际项目。

（4）跨学科学习需求。随着人工智能与多个领域的融合，学生需要了解AI如何与其他学科（如数学、科学、艺术等）相结合，以培养广泛的视角和应用能力。

3.创新教学方法的需求

在信息科技课程标准下，初中人工智能教学实践探究中，创新教学方法的需求尤为关键。这些需求反映了教育领域对新兴技术教学方法的适应与变革的必要性：

（1）互动性和参与度。教学方法应更加注重互动性，鼓励学生参与和讨论。通过团队合作项目、角色扮演游戏和互动式挑战，学生可以更深入地理解人工智能的原理和应用。

（2）技术融合。课程应整合最新的AI技术和工具，如机器学习平台、AI编程接口等，以确保学生能接触并使用当前最前沿的技术。

（3）个性化学习。教学方法应适应不同学生的学习速度和风格，通过个性化学习计划和自适应学习工具来满足各个学生的特定需求。

（4）以项目和问题解决为核心。课程设计应以项目和问题解决为核心，鼓励学生通过实际问题来学习和应用人工智能概念。

三、“实践创新”教學模式在“人工智能”课程中的应用

在“人工智能”课程的实践创新教学模式中，结合了案例驱动教学和项目式学习。通过真实世界的案例分析和项目工作，学生能够在实际情境中应用人工智能知识，从而提升理论与实践的结合效果，激发学生的积极参与和创新思维[5]。

（一）项目式学习在课堂教学中的应用

项目式学习作为“人工智能”课程中的一个创新教学方法，在课堂教学中的应用显得尤为重要。这种教学模式通过将学生置于实际项目中，使他们能够更深入地理解人工智能的概念和应用，同时提高他们的实际操作能力和创新思维。

在人工智能课程中，项目式学习通常以解决实际问题或创建有趣的应用为目标。例如，学生可能会被要求设计一个简单的聊天机器人、开发一个基于人工智能的游戏或者创建一个能够识别图像的应用程序。这些项目不仅需要学生运用他们在课堂上学到的编程知识，如Python语言或机器学习算法，还要求他们学习运用数学、逻辑思维和创造性解决问题的能力。在实施项目式学习的过程中，教师的角色从传统的知识传授者转变为指导者和协助者。教师需要为学生提供必要的资源，如编程工具和数据库，同时指导学生如何将理论知识应用到实际项目中。教师还需要监控学生的进展，并在必要时提供帮助和反馈。学生可以通过小组合作，共同解决问题，分享彼此的知识和技能。这种协作不仅能提高学生的社交能力，还能增强他们团队合作解决问题的能力。

项目式学习在“人工智能”课程的实施中提供了一种动手实践和解决实际问题的方法。通过这种教学方式，学生不仅能学到人工智能的理论知识，还能培养他们的实际操作能力、创新思维和团队合作能力。

（二）跨学科学习方法的融入

跨学科学习方法对初中人工智能教学至关重要，它结合了人工智能与多个学科的知识，如数学、科学、艺术和社会科学，增强学生的综合理解和应用能力。这种方法不仅让学生掌握人工智能的基本概念，还帮助他们理解其在不同领域的应用。例如，结合数学教学算法和数据分析，利用艺术创造新型作品，或在社会科学中分析行为模式。

跨学科学习方法还鼓励学生参与真实的项目，如智能交通系统设计或环境数据分析，提升他们的技术技能和创新思维。教师在此过程中发挥关键作用，需设计包含多学科内容的课程并提供必要资源，与其他学科教师合作，为学生创造丰富多元的学习环境。

（三）学生主导的探索学习

在初中信息科技课程中实施的人工智能教学，学生主导的探索学习模式起着关键作用。此模式激励学生积极参与并主导学习，针对个人兴趣深入探究人工智能领域。学生在此过程中不再是被动的知识接受者，而是变成了主动的探索者和知识构建者。

在实际操作中，这种学习模式包括一系列围绕人工智能核心概念的项目和活动。学生被鼓励提出问题、制定学习目标，并执行学习计划，包括进行研究、设计实验和开发应用。教师作为引导者和顾问，提供必要资源和指导，促进学生的批判性思考和创新能力。

这种教学方式强调反馈和反思的重要性，学生通过项目结束后的自我评估来反思学习过程和成果。这种自我管理和终身学习的培养，不仅提高了学生的学习积极性，还发展了他们的独立思考、问题解决和创新能力。

（四）评价体系的构建与应用

在“人工智能”课程中，评价体系的构建和应用致力于全面反映学生的学习进展、创新能力和团队协作。通过结合传统考核和项目评估，该体系确保了学生技能的多方面发展和评价的准确性。

1.学生参与度的评价

通过观察学生在课堂活动中的表现、团队合作态度以及项目投入程度，教师能够有效地衡量学生的参与度。这种评价方式有助于激励学生更加主动地参与学习过程，促进他们在人工智能领域的深入探究。

2.创新思维与实践能力的评价

教师通过考查学生在设计和实施人工智能项目过程中的创意、分析能力和解决问题的方法，来评估他们的创新思维。学生的实践能力通过参与实验、项目实施和技术操作的表现来评价，确保理论与实践的有效结合。

3.课堂互动与小组合作的评价

教师通过观察学生在小组讨论、共同项目开发中的表现来评估学生的沟通能力和团队合作精神。这种评价方式利用国内的在线教育平台，如钉钉、腾讯课堂来监控和记录学生在线上互动的活跃程度。通过这些平台，教师可以设置小组讨论任务，让学生在课后继续讨论和合作，进一步强化他们的协作能力。教师还可通过学生对项目的贡献和在解决问题过程中的创造性思考来评估学生的实践能力，确保评价体系全面、有效。

4.个人与集体学习成果的评价

通过项目报告、个人反思日志和同伴评价等方式，教师能够全面了解每位学生在理解人工智能概念、技能应用和团队互动方面的表现。这种评价机制不仅反映了学生的学习进展和技能掌握情况，也体现了学生在团队中的协作和沟通能力。

四、“人工智能”教学挑战与对策

（一）教学资源与工具的优化使用

为适应人工智能教学的需求，必须采用先进的教学资源和工具，包括但不限于编程软件、模拟环境、互动平台和在线资源。教师需要利用这些工具来创建一个丰富的学习环境，使学生能够在实践中学习和探索人工智能的概念。

现代化的教学工具，如编程平台（例如Scratch或Python）和人工智能教育软件可以大大提高学生的学习兴趣和参与度。这些工具不仅支持学生进行实际操作，还能帮助他们更好地理解复杂的概念。此外，通过在线课程和互动式学习平台，学生可以接触到更广泛的知识，与全球的同龄人交流，并参与更多实践项目。

为了确保教学资源的有效应用，教师需评估现有资源的适用性和效果，定期更新和改进教学方法。教师还需考虑学生的不同学习风格，确保所选用的教学工具能够满足不同学生的需求。

（二）提升教师专业能力与教学方法

教师应深入了解人工智能领域的最新发展，包括基础理论、编程技能和实际应用。为此，定期参与专业培训和研讨会是必不可少的，有助于教师保持与时俱进的知识体系。教师还需要掌握如何有效地将这些知识传授给学生，包括使用互动式教学方法和项目驱动的学习方式。

教师还需要学会如何整合和利用各种教学资源和工具，如在线编程平台、虚拟实验室和教育软件，以增强学生的学习体验。在课程设计上，应关注学生的个体差异，采用灵活多样的教学策略来满足不同学习需求。重视学生的反馈，对教学方法进行及时调整，也是提高教学质量的重要方面。教师的专业成长不局限于提升个人的知识和技能，还包括了解如何激发学生的兴趣，培养学生的批判性思维和解决问题的能力。

（三）激发学生的创新与实践兴趣

教师应采用多样化的教学策略，创造一个互动和参与感强的学习环境。例如，通过引入现实世界问题，让学生运用人工智能技术来寻找解决方案，不仅增强了学生对人工智能实际应用的理解，也激发了他们解决问题的兴趣。教师可以组织丰富多样的实践活动，如编程挑战、机器人制作和数据分析项目，让学生在实践中学习和探索。这些活动能够培养学生的创造力和团队协作能力，同时加深他们对人工智能领域的兴趣。

利用在线学习平台和虚拟现实技术可以为学生提供更加身临其境的学习体验。通过这些技术，学生可以在一个虚拟的环境中亲身体验和操作人工智能系统，从而更好地理解工作原理。教师还应鼓励学生反思和分享学习经历。通过定期的展示和讨论会，学生可以展示自己的项目，分享学习心得，从而在整个班级中营造一个相互学习和鼓励的氛围[6]。

（四）构建多元化的学习环境

在“人工智能”课程的教学中，构建多元化的学习环境是至关重要的，意味着创造一个富有激励性、包容性和互动性的教学空间，让学生在多样化的环境中探索和学习。为此，教育者需利用各种教学媒介和技术，如互联网资源、互动软件以及虚拟现实工具，以丰富教学内容和手段。

实践和实验室工作是构建多元化学习环境的关键部分，它们能够使学生直接参与到人工智能项目中。通过实际操作和实验，学生可以更深入地理解抽象的理论概念。开展小组讨论、研究项目和研讨会等活动也能够促进学生之间的交流和协作，激发他们的创新思维。

多元化的学习环境应该鼓励学生主动学习、合作探究，并提供各种资源和工具支持，以促进他们在人工智能领域的全面发展。通过这样的环境设置，教师可以有效地激发学生的学习热情，帮助学生在人工智能领域获得深入的知识和实践经验。

五、结语

在初中人工智能教学实践的探究中，结合信息科技课程标准的重要性显著。采用创新教学模式和跨学科方法，不仅回应了技术发展和社会需求，还促进了学生兴趣和个人能力的发展。教育工作者在优化教学资源与工具、提升专业能力及构建多元化学习环境方面扮演着关键角色。这些举措有助于提高教学质量，使学生能够更有效地应对未来技术挑战，并培养了学生的实际问题解决能力。综合性教学实践为学生提供了宝贵的学习经验和必要的技能，帮助学生适应不断进步的技术世界。

参考文献

[1]谢万荣.初中信息科技人工智能课程的开发与实践[J].中国信息技术教育，2023（18）：34-36.

[2]刘全.信息科技课程标准下的初中人工智能教学实践探究[J].中小学信息技术教育，2023（08）：57-59.

[3]高桂花.初中信息科技课程人工智能教学设计研究[D].海口：海南师范大学，2023.

[4]李登松.人工智能教育在初中信息科技课程中的初步探索[J].国家通用语言文字教学与研究，2022（09）：101-103.

[5]陈勇.初中信息科技人工智能課程的开发与实践[J].教育传播与技术，2019（02）：33-36.

[6]常艳玲.基于人工智能的初中信息技术项目化教学探究[J].学生电脑，2021（03）：14.

作者单位：深圳市宝安区教育科学研究院

责任编辑：王颖振、周航