一、引言
当今时代,人工智能已成为引领科技革命和产业变革的战略性技术,深刻改变着人们的生产生活方式。在教育领域,将人工智能课程纳入初中信息技术教学体系,对于培养学生的创新精神、实践能力和智能素养具有极为重要的意义。青岛版初中信息技术教材在一定程度上涵盖了人工智能相关内容,为开展人工智能课程教学提供了基础。然而,如何有效地进行智能素养导向的教学,仍需深入探索与实践。智能素养不仅包括对人工智能知识与技能的掌握,还涉及学生在人工智能环境下的思维能力、创新能力、伦理道德等多方面的综合素质培养。通过科学合理的课程教学设计与实施,能够引导学生逐步形成适应智能时代的素养与能力,为其未来的学习、生活和职业发展奠定坚实基础。
二、智能素养的内涵与构成
(一)人工智能知识与技能
这是智能素养的基础层面。学生需要了解人工智能的基本概念,如机器学习、深度学习、自然语言处理、计算机视觉等。熟悉常见的人工智能应用场景,如语音助手、图像识别软件、智能推荐系统等。掌握一些基本的人工智能工具或编程框架的使用方法,例如利用Python语言进行简单的机器学习模型构建,能够进行数据预处理、模型训练与评估等操作。
(二)人工智能思维能力
包括算法思维、数据思维和创新思维。算法思维要求学生理解人工智能算法的基本原理和逻辑,能够设计简单的算法流程来解决特定问题。例如,在设计一个智能垃圾分类系统的算法时,学生需要考虑如何根据垃圾的特征进行分类判断的步骤。数据思维则强调学生对数据的敏感性,懂得数据的收集、整理、分析与应用对于人工智能系统的重要性。
(三)人工智能伦理道德
在人工智能课程教学中,培养学生的伦理道德意识至关重要。学生要认识到人工智能技术可能带来的社会影响,如就业结构变化、隐私泄露、算法偏见等问题。理解在开发和使用人工智能系统时应遵循的伦理原则,如公平性、透明性、可解释性等。
三、初中人工智能课程教学目标定位
(一)知识与技能目标
学生能够系统地学习人工智能的基础知识,包括其发展历程、主要技术分支、应用领域等。熟练掌握至少一种适合初中学生的人工智能编程工具或平台,如Scratch与人工智能扩展模块或Python中的一些简易人工智能库。能够运用所学知识与技能完成一些简单的人工智能项目,如创建一个简易的智能问答系统,能够对特定领域的常见问题进行回答;或者制作一个基于图像识别的小游戏,如识别不同的水果图片并给出相应的得分。
(二)过程与方法目标
通过参与项目式学习,培养学生的自主学习能力、问题解决能力和团队协作能力。在项目实施过程中,学生学会如何进行需求分析、方案设计、代码编写、测试优化等软件工程方法。例如,在开发一个智能音乐推荐系统时,学生要先分析用户需求,确定推荐算法,然后进行代码编写和反复测试,根据用户反馈不断优化系统性能。同时,鼓励学生采用探究式学习方法,对人工智能技术中的一些未知问题进行探索研究,如探究不同机器学习算法在同一数据集上的表现差异,培养学生的科学研究素养。
(三)情感态度与价值观目标
激发学生对人工智能技术的兴趣和好奇心,培养学生勇于创新、敢于尝试的科学精神。使学生认识到人工智能技术在推动社会进步中的积极作用以及可能带来的挑战,增强学生的社会责任感。例如,组织学生开展关于人工智能对未来社会影响的讨论活动,让学生从不同角度思考人工智能的利弊,从而树立正确的技术观和价值观。引导学生在人工智能学习与实践中遵守伦理道德规范,培养学生的职业道德素养。
四、智能素养导向的教学策略
(一)情境创设策略
创设生动有趣且富有启发性的教学情境,将人工智能知识与现实生活场景紧密结合。例如,以智能家居系统为情境导入人工智能课程,让学生想象自己生活在一个智能化的家居环境中,通过语音指令控制灯光、电器、窗帘等设备,引发学生对人工智能技术如何实现这些功能的思考。在讲解人工智能图像识别技术时,可以创设安防监控情境,展示监控摄像头如何利用图像识别技术识别可疑人员或异常行为,使学生更直观地理解图像识别的应用价值。通过情境创设,激发学生的学习兴趣和学习动机,帮助学生更好地理解抽象的人工智能概念和原理。
(二)项目驱动策略
设计一系列具有挑战性和实用性的项目任务,以项目驱动学生的学习过程。例如,开展“智能校园导游系统”项目,要求学生利用人工智能技术开发一个能够为校园访客提供智能导游服务的系统。学生需要完成校园地图数据的采集与整理、语音导航功能的实现、景点信息的智能推荐等任务。在项目实施过程中,学生将所学的人工智能知识与技能进行整合应用,如利用自然语言处理技术实现语音交互功能,运用路径规划算法实现导航功能等。项目驱动教学能够让学生在实践中深入学习,提高学生的综合应用能力和解决实际问题的能力。
(三)合作学习策略
组织学生进行小组合作学习,根据学生的学习能力、兴趣爱好等因素进行合理分组。例如,在“智能环保监测系统”项目中,每个小组负责系统的一个子模块,如数据采集小组负责设计传感器网络采集环境数据,数据分析小组负责对采集到的数据进行处理和分析,应用开发小组负责将分析结果以可视化的方式展示并开发用户交互界面。小组成员之间相互协作、交流沟通,共同完成项目任务。合作学习不仅可以培养学生的团队协作精神,还可以促进学生之间的知识共享和思维碰撞,拓宽学生的学习视野。
(四)多元评价策略
建立多元化的教学评价体系,综合评价学生的学习成果。评价内容包括学生的项目完成情况、知识掌握程度、技能应用能力、团队协作表现、创新思维能力等。评价方式采用教师评价、学生自评、小组互评等多种形式。例如,在项目结束后,教师对学生的项目成果进行评价,从功能完整性、技术创新性、用户体验等方面进行打分;学生进行自评,反思自己在项目中的收获与不足;小组之间相互评价,评价其他小组在合作过程中的表现和项目成果的优点与改进之处。多元评价能够全面、客观地反映学生的学习情况,为学生提供及时的反馈和指导,促进学生的学习与成长。
智能素养导向的初中人工智能课程教学是适应时代发展需求的重要举措。通过对智能素养内涵与构成的深入分析,明确了初中人工智能课程教学目标定位,只有这样,才能更好地培养初中学生的智能素养,使他们在智能时代具备较强的竞争力和创新能力,为未来的学习、生活和职业发展奠定坚实的基础。随着人工智能技术的持续发展和教育改革的不断深入,初中人工智能课程教学也将不断发展和完善,为培养适应新时代需求的创新人才发挥重要作用。
参考文献:
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