新课标视域下信息科技学科核心素养培养的实践研究

摘要：本文以项目为载体，创设真实生活场景，开展“人工智能”模块的编程教育教学实践探索，培养了学生数字化学习与创新、计算思维等方面的核心素养，实现了学以致用的教学目标。

关键词：人工智能；核心素养；生活场景；项目式学习

中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2024）16-0057-03

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）明确提出了信息科技学科的核心素养，指出了课程知识体系的六大逻辑主线，其中有一条主线便是人工智能。因此，笔者在教学实践中以项目为载体，创设真实生活场景，引导学生建构人工智能方面的知识体系，旨在培养学生数字化学习与创新、计算思维等方面的核心素养，以及利用已学知识解决实际生活中的问题的意识，最终实现学以致用的教学目标。

教学情境生活化—激发学趣

教师在教学设计的过程中，要将课堂知识与生活场景有机统整，充分挖掘生活中的应用案例和情境，同时，在教学过程中要凸显学生的主体地位，为学生搭建学习支架，选择适切的平台和资源，鼓励学生主动参与、深度探究、创新创造，实现“要我学”到“我要学”的转变，激发学生的学习内驱力。

例如，在讲解“选择结构”项目时，笔者结合智能硬件开发生活场景，引导学生开展目标明确的实践研究。在新课导入时，首先呈现学生熟悉的带有计步功能的智能手表，引出本节课的活动主题。在教学过程中，通过分析智能手表的计步原理，引出掌控板的传感器、代码块等知识模块，学生通过观察、分析表盘数据的变化，尝试使用自然语言进行描述，并结合“画程”软件绘制流程图（如图1），进一步分析算法，厘清思路，为计步器的程序编译奠定基础。

在讲解掌控板的智能交互功能时，笔者唤醒小爱同学（智能音箱），请学生体验查询天气、时间、关灯、播放音乐等语音控制功能，增强学生对智能语音技术的好奇心，激发学生的学习兴趣。课前，教师提前准备好WIFI账号和密码，并在相关平台申请API免费密钥Key（心知天气、百度智能云中的语音识别）；课中，引导学生利用Mpython软件编译掌控板程序，通过不断调试，逐步修改、优化、迭代程序。

创设生活场景是一种激发学生有效学习的教学策略，可以帮助学生更好地理解和应用所学知识，激发他们的学习兴趣。在人工智能教学中，创设生活场景一般可以采用分析生活实例、模拟日常生活场景（如购物、旅游）、设计互动游戏（如猜拳、抽奖）、引入现实竞技（如人机大战、闯关）、结合学生兴趣点（如音视频、投篮）等情境。通过设定生活情境的体验活动，让学生了解生活中的人工智能应用场景，体验人工智能给生活带来的便捷，感受人工智能的魅力，激发对人工智能的兴趣，培养计算思维和创新能力，为未来的学习和职业发展打下坚实的基础。

教学方式项目化—深度学习

项目式学习是以学生为中心，注重真实生活情境、问题解决、协作交流和意义建构的教学模式。在信息科技学科中，通过完整的项目研发，能够塑造学生的创新能力和计算思维，培养学生的信息社会责任感。那么，在人工智能编程教学中，如何实施项目式学习呢？笔者通过自身的教学实践探索，总结出项目教学六步法，即确定项目主题—筛选活动素材—分解项目任务—实施项目学习—展示项目成果—项目终结评价。六步法以项目为主线、学生为主体、教师为引导，关注学生发现问题、分析问题、解决问题的过程，了解学生的学习情况，以便及时调整教学策略。下面，以“智能生活”项目教学为例进行具体阐述。

1.确定项目主题

主题要贴合学生实际生活，具有一定的现实意义。本节课以智能助手为切入点，通过与智能助手的互动，让学生感受身边的智能生活，激发学生的学习积极性，调动学生挑战的热情。

2.筛选活动素材

素材是构成项目的基本元素，在项目式学习中，如何筛选素材至关重要，素材的适用性直接影响教学效率。素材应具有针对性，必须紧扣教学目标，并贴近学生的生活；素材不仅要丰富，还应该具有多元性，以满足不同层次的学生需求；素材应该具有一定的挑战性和适用性，以防出现饥饱不均的现象。

3.分解项目任务

分解项目，即将大项目进行分解，便于学生逐一击破、化整为零。本项目根据主题，将中任务分解为智能家居（分为时间、天气、语音识别、计步器等子任务）、智能交通两大板块。①智能家居。学生了解智能家居产品的基础应用，但是对其工作机制并不知晓。该任务通过Mpython平台，结合相关硬件开展相关实践活动。②智能交通。笔者所在学校有地下车库智能接送系统，放学流程如图2所示，大部分学生体验过并了解其应用模式，同样，对其工作原理也不知晓，这个任务相对比较复杂，适合Python语言基础比较好的学生（社团），可供学有余力的学生探究。

4.实施项目学习

在开展教学之前，教师提前将学生分组，每组能力一般的学生，可以根据学案，完成智能生活板块知识的学习，创新能力强的学生可以在完成智能家居板块之后，尝试探究智能交通板块。笔者为每组学生提供实用的、可实施的素材，有硬件资源、WIFI和相关密钥；同时，为了便于学生开展自主性探究活动，笔者在学习平台上提供丰富的学习支架，助力学生突破重难点。实施一个完整的项目，往往需要几课时，在教学过程中，教师要随时关注学生的探究情况，了解学生的不足和需要改进的地方，以及时调整后期的教学，提高教学效率。

5.展示项目成果

项目的展示是教学过程中另一重要环节，是教师掌握学生学情和反馈教学效果的渠道。每个小组从项目背景、团队分工、探究过程、现有成果、拓展延伸等方面进行汇报，展示团队的成果。在这个环节，可以采用团队自评、小组互评、教师点评（在易加学院平台点赞、评论）等方式，以激发学生的积极性和潜能，锻炼学生的沟通表达能力、团队协作能力等。

6.项目终结评价

在教学过程中，教师针对知识和能力方面对每个项目团队、表现突出的个人进行过程性评价；对照最初设定的学习目标，根据项目展示效果，师生可以给出本项目的终结性评价，并思考项目后期的延续性，为项目提供更强的生命力。项目的终结性评价对检验教学效果、提升学生自主探究能力、项目的可延续性等方面都具有重要的积极意义。

教学实施个性化——因材施教

在初中阶段，学生的兴趣和特长逐渐显现，但是学生对人工智能的知识和技能的掌握程度参差不齐。笔者在探索人工智能教学研究时，尝试使用因材施教与个性化教学相结合的策略。首先，在提供数字资源的基础上，分层设计作业（基础作业和进阶作业），鼓励学有余力的学生开展个性化探究进阶活动，激发学生后期的创新潜力；其次，创设特色社团（俱乐部），选择优秀学生编班，开设小班化教学，集中培优，加强种子选手之间的互相学习，激发优秀学生之间的思维碰撞。例如，在开设“智慧物流”项目时，因本项目中涉及货物分拣、货车巡线、物品分类与倾倒等任务，要应用图像识别、射频技术等专业领域知识，学生需要在理解这些基本原理的基础上开展项目的研究活动，对知识储备有更高的要求，因此，仅对社团学生开展该项目的高阶任务，同时，这也为社团后续的人脸识别、目标跟踪等项目的研究奠定基础。

通过教学实践笔者发现，竞赛是一种提升教学效率的有效手段，它不仅能够检验学生的学习成果，还能让学生在竞争中快速成长。笔者借助交互性强的虚拟现实平台，打造了沉浸式人工智能编程竞赛类课程，以挖掘学生更深层次的潜能。此外，随着人工智能技术的应用，加强学生对科技伦理的了解，也是至关重要的。在初中人工智能教学中，应加强对学生的科技伦理教育，引导他们树立正确的价值观，理解并遵守科技伦理规范，培养他们的社会责任感和道德判断力。

结语

创新型人才的培养，离不开高素质的师资队伍。在教学过程中，教师应积极渗透人工智能相关知识，将生活与教育相融合，通过引导学生参与建模思考、设计算法、迭代更新等实践活动，培养他们的逻辑思维、问题解决能力与创新精神。未来，教师还应积极探索和完善初中人工智能的跨学科教学模式，致力于找寻并实践促进学生学科核心素养全面发展的有效途径。