面向?qū)W科核心素養(yǎng)的初中人工智能課程教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)策略

周占美 劉浩

摘要：本文以信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)為指導(dǎo)方向，以中學(xué)人工智能課程的“智能燈光”這一主題為例，通過(guò)實(shí)踐提出了學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)策略，以期為同類(lèi)學(xué)校的人工智能課程提供參考和啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：初中人工智能課程，學(xué)科核心素養(yǎng)，教學(xué)策略

中圖分類(lèi)號(hào)：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 論文編號(hào)：1674-2117（2022）08-0044-02

人工智能課程的重要性不言而喻，因此，筆者所在的學(xué)校新增了一門(mén)人工智能課程以保證課時(shí)，同時(shí)，使用《未來(lái)小鎮(zhèn)》的設(shè)備套裝，結(jié)合uApp和uKit軟件，參考華師大出版社出版的教材《AI在未來(lái)小鎮(zhèn)》，在學(xué)校七年級(jí)的8個(gè)班級(jí)開(kāi)設(shè)了人工智能的常態(tài)課。教材《AI在未來(lái)小鎮(zhèn)》共有14個(gè)主題，筆者在此基礎(chǔ)上，通過(guò)反復(fù)研討，并結(jié)合學(xué)校的系統(tǒng)活動(dòng)，最終確定了10個(gè)主題，內(nèi)容貫穿一學(xué)年時(shí)間。下面，筆者以主題四“智能燈光”為例，以培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)為指導(dǎo)方向，總結(jié)具體的教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)策略，希望能為同類(lèi)學(xué)校的人工智能課程提供參考。

● 任務(wù)提出要真實(shí)合理，激發(fā)學(xué)生信息意識(shí)

信息意識(shí)是指?jìng)€(gè)體對(duì)信息的敏感度和對(duì)信息價(jià)值的判斷力，如何培養(yǎng)學(xué)生的信息意識(shí)呢？筆者認(rèn)為，教學(xué)任務(wù)的提出一定要真實(shí)合理，要讓學(xué)生置身其中去解決實(shí)際問(wèn)題，從而激發(fā)學(xué)生的信息意識(shí)。例如，在“智能燈光”主題學(xué)習(xí)中，教師拋出的問(wèn)題是“如何節(jié)電？”，這是一個(gè)綜合且貼近學(xué)生生活的問(wèn)題。通常，學(xué)生會(huì)說(shuō)通過(guò)睡覺(jué)關(guān)燈、人走燈滅等方法來(lái)節(jié)電，此時(shí)可啟發(fā)學(xué)生思考更省心更“智能”的方法，有的學(xué)生立即想到了家里的智能小夜燈，教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考智能小夜燈的原理，并利用網(wǎng)絡(luò)資源探索原理，最終學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)燈的“智能”離不開(kāi)各種傳感器。隨后，教師介紹幾種傳感器的特點(diǎn)，順利引出“智能燈光”主題所需的硬件設(shè)備。這樣把一個(gè)綜合的問(wèn)題分解聚焦為一個(gè)可以用信息化手段實(shí)現(xiàn)的具體問(wèn)題，很好地激發(fā)了學(xué)生的信息意識(shí)。

一個(gè)真實(shí)任務(wù)的解決通常是考驗(yàn)學(xué)生的綜合能力，所以教師要有將本學(xué)科知識(shí)與其他學(xué)科知識(shí)融合的意識(shí)，這樣可以幫助學(xué)生在復(fù)雜問(wèn)題中選擇合適的信息資源和信息技術(shù)來(lái)提出解決策略。

● 任務(wù)設(shè)計(jì)要結(jié)構(gòu)化，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維

計(jì)算思維是一種解決問(wèn)題的方法，即將一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題分解成若干小問(wèn)題，接著找出問(wèn)題彼此間的規(guī)律性（谷歌的計(jì)算思維課程中把此步驟稱(chēng)為模式識(shí)別），然后將問(wèn)題簡(jiǎn)化，忽略不相關(guān)的細(xì)節(jié)，只專(zhuān)注于問(wèn)題的關(guān)鍵部分，最后將各部分“組合”起來(lái)，針對(duì)問(wèn)題提供一個(gè)完整的解決方案。這種思維方式，能提升解決問(wèn)題的能力。

在“智能燈光”主題中，學(xué)生已經(jīng)提出“智能”燈的方案，教師則應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生將“智能”燈這個(gè)大問(wèn)題分解為兩個(gè)小問(wèn)題：利用亮度傳感器判斷是否天黑了，利用紅外傳感器判斷是否有人來(lái)。本節(jié)課教學(xué)任務(wù)有三個(gè)：①讓燈亮起來(lái);②天黑了才亮燈;③天黑并且有人了燈才會(huì)亮。其中，“任務(wù)一”非?；A(chǔ)，需要學(xué)生掌握編程知識(shí)以及與硬件的連接知識(shí);“任務(wù)二”是有條件亮燈，需要掌握條件語(yǔ)句;在“任務(wù)二”完成后，學(xué)生可以將發(fā)現(xiàn)的規(guī)律應(yīng)用到“任務(wù)三”的多條件語(yǔ)句中;最后，在“延伸思考”過(guò)程中，學(xué)生需針對(duì)這類(lèi)問(wèn)題總結(jié)出完整的解決思路。

● 任務(wù)過(guò)程要協(xié)作探究，發(fā)展學(xué)生數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力

信息技術(shù)四大核心素養(yǎng)中的“數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新”是其他三大素養(yǎng)的媒介，它是指?jìng)€(gè)體通過(guò)評(píng)估并選用合適的數(shù)字化資源與工具，有效地管理學(xué)習(xí)過(guò)程與學(xué)習(xí)資源，創(chuàng)造性地解決問(wèn)題，從而完成學(xué)習(xí)任務(wù)，形成創(chuàng)新作品的能力。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新具體表現(xiàn)形式為數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)、數(shù)字化學(xué)習(xí)資源的采集與管理和數(shù)字化學(xué)習(xí)資源的應(yīng)用與創(chuàng)新。

1.數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)

在“智能燈光”主題中，教師提前制作好相關(guān)微課，連同在網(wǎng)絡(luò)上搜索到的合適資源，統(tǒng)一放到學(xué)校的FTP上，所有學(xué)生可以隨時(shí)瀏覽，反復(fù)使用;在校園云里按班級(jí)建立文件夾，所有學(xué)生可以上傳自己的資源并共享;同時(shí)，教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)也對(duì)學(xué)生開(kāi)放，學(xué)生可以隨時(shí)使用。此外，每個(gè)小組除了機(jī)房固定的臺(tái)式機(jī)外，還會(huì)配發(fā)一臺(tái)平板、一臺(tái)筆記本電腦，方便學(xué)生在任何地方使用網(wǎng)絡(luò)資源。

2.數(shù)字化學(xué)習(xí)資源的采集與管理

在“智能燈光”主題教學(xué)中，教師在帶領(lǐng)全班學(xué)生共同完成三個(gè)任務(wù)后，將學(xué)生按興趣分小組，以微項(xiàng)目學(xué)習(xí)方式開(kāi)展教學(xué)，讓學(xué)生在項(xiàng)目選題、制訂計(jì)劃、設(shè)計(jì)搭建作品、成果交流各個(gè)環(huán)節(jié)中確定信息來(lái)源，甄別信息，選擇合適的方法獲取信息，建立小組的資源數(shù)據(jù)庫(kù)，最終完成作品的設(shè)計(jì)與制作。

3.數(shù)字化學(xué)習(xí)資源的應(yīng)用與創(chuàng)新

小組匯報(bào)展示環(huán)節(jié)可以很好地促進(jìn)學(xué)生對(duì)數(shù)字化學(xué)習(xí)資源的應(yīng)用與創(chuàng)新。此階段要求學(xué)生根據(jù)需求，綜合運(yùn)用各類(lèi)工具，如文字、圖表、圖片、視頻等加工信息，利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)共享和交流信息。這個(gè)過(guò)程可以綜合鍛煉學(xué)生對(duì)數(shù)字化資源的應(yīng)用與創(chuàng)新能力。

● 任務(wù)評(píng)價(jià)要注重過(guò)程，增強(qiáng)學(xué)生信息社會(huì)責(zé)任意識(shí)

在人工智能課程中，教師要注重過(guò)程性評(píng)價(jià)，要及時(shí)給予學(xué)生有效的反饋。由于分小組合作探究，教師無(wú)法統(tǒng)一進(jìn)度，學(xué)生可能會(huì)淹沒(méi)在互聯(lián)網(wǎng)的海量信息中忘記了學(xué)習(xí)目標(biāo)。教師要引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)、合理、高效地利用信息資源，提高其價(jià)值判斷力。例如，很多學(xué)生在搜集資源時(shí)會(huì)遇到網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題，可能某些網(wǎng)頁(yè)讓付費(fèi)，或者包含病毒鏈接，此時(shí)教師要給予及時(shí)的關(guān)注和引導(dǎo);有的學(xué)生會(huì)反映某些網(wǎng)絡(luò)資源無(wú)法下載，此時(shí)教師可以反問(wèn)為什么無(wú)法下載，引出“知識(shí)產(chǎn)權(quán)”的概念，倡導(dǎo)學(xué)生嚴(yán)格遵守相關(guān)法規(guī)，自覺(jué)抵制違法行為，培養(yǎng)學(xué)生的信息社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

小組匯報(bào)不僅要演示作品的效果，更要匯報(bào)整個(gè)作品完成的過(guò)程，包括方案的確定、過(guò)程中遇到的難題、解決的方法等，同時(shí)也要匯報(bào)小組是如何進(jìn)行分工的、每個(gè)成員負(fù)責(zé)了哪些工作、每個(gè)成員為小組帶來(lái)的影響等。這樣能提高學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作、溝通交流等綜合能力。在“智能燈光”主題末尾，教師帶領(lǐng)學(xué)生反思“今天，我低碳了嗎？”，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注環(huán)境問(wèn)題，結(jié)合實(shí)際生活促使學(xué)生樹(shù)立責(zé)任意識(shí)。

人工智能課程對(duì)學(xué)生的發(fā)展意義重大，在教學(xué)中，教師要深刻理解核心素養(yǎng)的內(nèi)涵，形成一定的教學(xué)策略，合理創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，精心設(shè)計(jì)教學(xué)任務(wù)，提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)。