核心素养下的初中信息科技人工智能教学

□江苏省无锡市梁溪区英禾双语学校 胡 佳

伴随着人工智能技术的快速发展和广泛应用，其在教育领域的应用也在不断增多，是一种巨大的推动力量，是行业变革和创新的有效驱动。人工智能的关键技术包括知识图谱、计算机视觉、人机交互、生物特征识别、机器学习、自然语言处理等，通过这些技术可以有效创新教育格局，促进学生全面发展，为初中信息科技教学既提供了新的机遇和视角，也带来了新的要求和挑战。对此，初中信息科技教学需要基于核心素养的内涵与培养要求，在全面分析人工智能对初中信息科技教学影响的基础上，积极探索核心素养下初中信息科技人工智能教学策略，以便更好地激发初中生的信息科技学习兴趣和探究意识，提高信息科技的学习效率和应用水平，加快学生信息科技学科核心素养的养成。

一、初中信息科技核心素养的内涵与培养要求

基于立德树人教育根本任务，初中教育改革在不断深入，初中信息科技课程也正式提出了核心素养的育人目标，这无疑是对初中信息科技课程教育与教学方针的具体化，有助于学生信息科技实践应用能力和综合素质的全面培养、发展。信息科技课程教学需要明确学生需要具备的信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任四方面的素养和培养要求。

信息意识素养需要积极关注学生对信息的分析、判断力和敏感程度；计算思维素养需要积极关注学生利用所学知识解决现实问题的能力素质、思想方法等；数字化学习与创新素养则是要重点关注学生创造性解决问题的能力；信息社会责任素养则重点体现在学生基于信息社会的文化修养、道德规范、行为自律方面的责任与意识等。因此，新时期的初中信息科技课程教学需要进行变革和升华，授课教师作为课程教学的组织者和实施者，不仅要正确把握核心素养的内涵与培养要求，还要结合人工智能等信息科技的最新发展和应用，在课堂教学的各个环节加强变革和创新，这样才能在兼顾学生核心素养培养要求的基础上，增强信息科技课程教学的时代性、先进性和创新性，构建更有利于学生综合素质培养和发展的信息科技环境。

二、人工智能对初中信息科技教学的影响

随着人工智能技术的快速发展，其在信息网络环境下的专业性、稳定性以及时效性等优势更加突出，在各行各业的应用效能也在不断提升，这对各学段的信息科技课程教学也带来了很大影响。初中学校为了更好地发挥人工智能技术的教学辅助优势，也在不断加强人工智能教育应用层面的研究和探索，将人工智能融入信息科技课程教学实践是大势所趋。

首先，信息科技教师拥有较好的信息化素养，对人工智能技术有一定的掌握，这样信息科技人工智能教学才可以紧跟时代发展的步伐，让学生掌握最新的信息科技知识，形成先进的信息化思维，助力学生综合素质的培养和提升。需要注意的是，初中生的信息化素质正处于培养和提升的关键时期，很多学生的信息化素质还不够健全和完善，所以人工智能教育要确保难易适中和富有层次性，这样才能满足学生的个性化需求，更有针对性地培养学生的创造力。

其次，人工智能技术的发展和进步，对信息科技课程教学产生了积极的影响，尤其是在“互联网+教育”理念的引导下，人工智能与教育的融合思维促进了信息科技课堂教学的模式变革和技术创新，既能让学生感受到信息科技课程的学习价值和乐趣，还让信息科技知识变得更加直观、生动和形象，课堂教学过程也充满生机与活力。

再次，人工智能技术的发展以及在教育领域的应用，促使学校必须重视对信息科技教师的培训，及时补齐教师在信息化素质方面的短板，提高对人工智能技术的认知能力、应用能力，这样教师在课堂上才能更好地发挥人工智能的技术优势，将人工智能有效融入信息科技课程，丰富信息科技课堂教学内容与呈现形式，使课堂教学更具综合性，激发学生的探索热情，让学生在集体探索与互动中实现各项学科素养的有效培育。

最后，初中信息科技课程的内容体系中，程序编写是至关重要的组成，也是人工智能教学的重要连接点，需要引起教师和学生的足够重视。学生只有做出正确的判读和分析，选择正确的逻辑算法等，才能得到正确的解决方案。这个过程不仅有助于培养学生的逻辑思维、探究能力，还可以培养学生利用信息科技与计算思维解决现实问题的能力，有利于学生信息意识和计算思维等核心素养的系统养成。

三、人工智能在初中信息科技教学中的融入策略

（一）创设应用场景，激发求知兴趣

在核心素养视域下，人工智能在初中信息科技教学中的有效融入，需要教师更好地发挥教学组织和引导职能，有针对性地让学生在多种应用场景下接触、认识、接受和应用人工智能，这样才能更好地调动学生的求知欲和学习兴趣。初中信息科技教师要引导学生对人工智能有初步的了解，为接下来的人工智能教学奠定基础，如向学生讲解人工智能的发展历程、在现实生活中的具体应用、未来的发展趋势等，拉近学生与人工智能之间的距离，降低学生对人工智能的陌生感和后期学习的抵触心理，对人工智能相关的信息科技知识树立更加积极的学习心态。

例如，在讲到“人工智能的开发与应用”等相关知识时，大部分初中生没有相应的学习基础，对课程内容感觉比较陌生，这时教师需要创设更多的人工智能应用场景，拉近学生与人工智能知识之间的距离，让相关知识的呈现更加生动和形象。如，智能手机在现实生活中的应用场景广泛，其对人工智能技术的应用是非常多的，所以教师可以以智能手机的应用为切入点，制作一些针对性的教学视频或动画等，积极创设多元化的应用场景，然后导入与人工智能相关的一些概念等知识。这样，学生在后期的学习过程中会减少很多思维障碍，更容易保持学习与探索的兴趣和热情。

（二）鼓励自主探究，活跃学科思维

为了让学生在学习和应用人工智能的过程中发展核心素养，教师要善于活跃课堂教学气氛，丰富学生的学习体验，以促进学生信息意识和学科思维的转变，逐步养成学习探究的良好习惯。对此，教师要重视对学生的鼓励和引导，减少过去“重理论、轻实践”的教学思维，要在加强学情调查的基础上，注重丰富学生的学习体验，让学生在课堂上可以大胆提问和质疑，进而保障课堂学习效率和学生的思维活力。

例如，在“程序设计”相关基础知识的教学中，信息科技教师要引导初中生先掌握一定的基础知识，了解程序设计中的元素与步骤，形成对程序设计概念等基础知识的正确理解，然后创设一定的自主探究任务，引导学生利用所学的程序设计知识尝试解决一些现实问题。如，在讲到程序组成部分中的自然语言、符号语言等基础知识时，教师可以在课堂上导入一个实际案例，引导学生探索程序设计的本质，借助自身的逻辑思维或特定顺序，尝试进行算法组合；在选择算法指令的过程中，要借助特定运算对象的确定和输入来获取预期的目标，将整个过程和算法指令集合成为一个程序。此外，为了让学生有更好的理解，提高学习效率，教师还可以借助人工智能技术来完善程序的编写、设计以及开展数据信息的工作，便于学生对人工智能形成更深的认知，对程序设计工作产生新的理解，提高对人工智能的探究欲望。如此一来，初中信息科技课堂会营造出更加优良的学习氛围，激发学生自主探究的学习思维，让学生对信息科技课程保持好学习的信心和热情，确保授课过程的优质与高效。

（三）开发网络资源，延伸教学内容

人工智能技术在初中信息科技教学中的导入和应用，可以为信息科技知识的讲解和传授提供有效的技术支撑，既有助于教师提高教学效率，也有助于降低学生学习理解上的负担，同时可以对教材内容进行延伸和拓展，最终达到提高学生学习效率的目的，对初中信息科技高效课堂的构建产生有效的促进作用。

首先，人工智能技术的发展可以说是日新月异，在现实生活中的应用也在不断延伸，而初中信息科技课程与教材内容是相对固定的，难免会有一定的滞后性，这就要求教师在教学过程中既要以教材内容为依托，又不能完全依赖教材，要借助人工智能和互联网技术，及时检索和整理最新的授课内容，整理和开发网络教育资源，形成对传统纸质教学资源的有效补充。尤其是人工智能技术科研与发展的最新成果，教师要及时整理并导入课堂，帮助学生对人工智能技术形成新的认识。

其次，初中信息科技教师要结合人工智能教学的需要，针对性地收集有关人工智能方向的教学内容，创新课堂授课形式。如，教师可以在课堂中利用生活中常见的人工智能科技产品，检索出相应的教学案例和教学资源，形成对课堂教学内容的有效补充，使学生感受人工智能在现实生活中的应用，针对性培养学生的信息意识等核心素养。

最后，信息科技教师可以根据初中生动手能力强的特点，导入一些简单的编程实践项目。先借助多媒体教学技术向学生展示编程控制机器人做动作的视频，让学生提高对编程知识学习的重视程度，然后导入一些简单的编程案例，或者举行简单的人工智能机器人制作小比赛，借助游戏、竞赛和小组合作活动等形式活跃课堂教学气氛，提高学生在信息科技课堂学习的参与感、体验感，使其充分认识到信息科技教学与人工智能结合的优越性，奠定日后学习的基础。

（四）对接生活实践，开阔学习视野

基于核心素养的初中信息科技人工智能教学，教师一定要避免授课内容的过于理论化，必须做到理论知识传授与生活实践相结合，将人工智能知识的导入和应用进行生动性、形象化呈现。这样既可以打破教材内容的限制，又可以延伸教学内容，完善课程内容体系，开阔学生的学习视野，丰富学生知识获取和理解应用的渠道。

关于“人工智能技术在物联网领域的应用”，很多学生对物联网的认知和理解可能比较浅显，他们接触最多的还是互联网，物联网与人工智能的关系往往会超出他们的认知。为了帮助学生更好地学习、理解和掌握相关概念，信息科技教师要将授课内容对接生活实践，以人工智能技术和物联网在现实生活中的应用为切入点。如，在现代智能家电系统中，我们可以借助智能手机的APP 终端进行远程控制；在智能蔬菜大棚当中，客户借助物联网和先进智能技术进行棚内温度的监测和调节；在工业制造和3D 打印等领域，也可以借助人工智能和物联网模块等技术，实现不同设备对信息指令的传递与接收，实现对人类劳动的替代和生产技术的革命性创新。这样，在开阔学生学习视野的同时，有效激发学生学习与探究的热情。

（五）巧借程序设计，提升育人效能

在初中信息科技课程体系中的人工智能模块，程序设计可以说是最核心的内容之一，为了更好地培养学生的核心素养，教师可以让学生在学习一定的编程知识后，巧借智能作品设计（即steam）任务，让学生结合计算机工作原理掌握编程技能，体验算法构造过程与计算机自动化特征，这是培养学生计算思维的重要途径。

首先，教师可以先将学生进行合理分组，科学分解steam 任务，将相对复杂的任务分解成若干小问题，让学生通过小组合作和内部讨论进行一一解决，培养学生的抽象思维。

其次，引导学生科学确定steam 实施过程的表达策略，即结合steam 任务的实际分解和实际情况，设计相应的解决方案，构建系统模型和整体架构。如，在某部动画作品中，对于角色的造型、功能、活动轨迹等，让学生通过集体讨论来科学确定表达策略，并通过头脑风暴绘制流程图进行程序设计。这样有助于培养学生整合信息的思维和能力。

最后，教师要重视对学生智能作品设计的评价，要及时发现学生在智能作品设计中的闪光点并给予鼓励和表扬。对于学生遇到的困难和犯的错误，要以激励为主，减少负面评价，保护学生学习的信心和热情。

四、结语

基于核心素养视域和人工智能技术的最新发展，初中信息科技教师需要在全面掌握核心素养内涵和育人目标的基础上，积极探索新型的授课手段和育人模式，增强信息科技课程教学的启发性、合作性、智能性和实践性，让学生在信息科技课程的学习中多动脑、多动手、多思考，在更多探究性问题和趣味性活动中增强对信息科技课程的学习兴趣、探究热情，对信息科技课程和人工智能学习价值形成正确认知，树立科学的信息科技学习价值观，培育和发展信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任等核心素养，为学生今后的学习与成长奠定良好的基础。