从新课标到课堂： 人工智能教学促进学生核心素养发展的路径分析

【摘 要】本文围绕新课标对中学人工智能教学的要求，探讨了以人工智能教学促进学生核心素养发展的课堂教学改革路径。文章从情境化教学、项目式学习、合作学习、创新评价模式四个维度出发，详细阐述了如何在中学信息科技课堂中实施人工智能教学，以培养学生的信息意识、计算思维、数字化学习与创新以及信息社会责任等核心素养。通过“体验人工智能技术基础之数据”与“体验人工智能技术基础之算力”两个具体案例，分析了人工智能教学在实践中的应用与成效。情境化教学通过生活化情境激发学生兴趣，项目式学习则从理论到实践全面锻炼学生的综合能力，而合作学习则增强了学生的团队协作能力，创新评价模式通过技术手段结合多元评价提高教学质量，这些策略有效促进了学生核心素养发展，为中学信息科技教育提供了有益的实践参考。

【关键词】新课程标准；人工智能；核心素养；案例分析

【中图分类号】G434 【文献标志码】A

【论文编号】1671-7384（2024）011-056-03

在21世纪的今天，人工智能（AI）技术以前所未有的速度改变着我们的世界，从智能家居到自动驾驶，从医疗诊断到教育创新，AI的触角已深入社会的每一个角落。面对这一技术浪潮，教育领域如何积极应对，培养能够适应未来社会需求的学生，成为一个亟待解决的问题。探讨中学人工智能教学如何有效促进学生核心素养的发展，不仅是对新课标精神的深入贯彻，也是对学生未来发展负责的具体体现[1]。核心素养，作为学生适应终身发展和社会发展的关键能力和必备品格，其培养需要贯穿于教育教学的全过程[2]。而人工智能教学，以其独特的魅力和潜力，为学生核心素养的培养提供了丰富的资源和广阔的空间[3]。

新课标对中学人工智能教学的要求

新课标相关指示是应当以“立德树人为根本任务，坚持育人为本、素养为纲、能力为重、创新为上”为教学指导，而且明确人工智能被规划为需要学习的课程。这些指示从侧面传达出教师在日常的教学中不仅要传授人工智能的基本知识与技能，更要注重培养学生的创新思维、问题解决能力和社会责任感，实现知识、能力与素养的全面发展。

课堂教学革新路径：以人工智能教学促进学生核心素养的全面发展

在推动新课程教学革新的过程中，以人工智能教学领域为代表的中学信息科技课堂正在经历着极大的改变。本文将从情境化教学、项目式学习、合作学习、创新评价模式四个维度，深入探讨中学人工智能教学的改革路径，以期为教育实践提供有价值的参考。

1.情境化教学，激发兴趣：让抽象概念生活化

（1）情境设计的原则与方法。情境化教学被应用在人工智能的教学中，选取学生熟悉且感兴趣的场景作为切入点进行教学，设计出符合学生生活的教学内容，教师通过充分结合和利用多媒体技术、虚拟现实和增强现实等现代信息教学方式，结合学生熟悉的情景来创造一个有趣明了的教学环境，使得学生既亲自揭开了AI背后的迷雾，又体验了解决实际问题的过程，收获对知识更深刻的理解和体会。

（2）激发学生兴趣的成效分析。教师选取情景化的教学内容，更能贴近学生的生活实际，所以能很好地激起学生的兴趣，让学生更好地参与到课堂的学习当中。如我们可以提供一些送餐机器人、图像识别机器人、语音交流机器人等学习场景，让学生能参与到情景化的学习过程中，并在发现问题时，能想到用人工智能等技术来解决问题，从而培养学生的信息意识和计算思维。

2.项目式学习，培养综合能力：从理论到实践的跨越

（1）项目式学习的实施步骤。在项目开展之初，教师选取贴合学生学习和生活的项目主题，然后对学生进行分组，每个小组成员都要有各自的任务，以任务驱动学习。在项目开展过程中，学生可通过在线学习平台或者微课等数字化资源，进行自主探究，这样可以培养学生的数字化学习和创新能力。在遇到问题时，学生可通过小组协作，共同完成项目的学习，锻炼小组协作能力。

（2）综合能力培养的具体体现。项目式学习摆脱了传统的教师讲授和演示等的教学模式，避免了填鸭式的教学方式，让学生不再感到枯燥，提高了课堂参与度，从而让学生积极地投入教学实践当中。而以学生为中心，任务驱动、自主探究、小组协作等，培养了学生的信息意识、计算思维以及数字化学习与创新能力。

3.合作学习，增强团队协作能力：构建学习共同体

（1）实施与管理合作学习。教师在人工智能教学中，采用小组合作的教学方式时，有几点需要注意。一是要分工明确。教师根据学生的基础和个性特点，进行合理分组。每个小组成员要有互补且分工明确，各司其职，共同完成小组任务。二是要引导学生进行有效沟通，积极交流，互相帮助。三是要以教师为主导，学生为中心，不能放任学生不管，也不能过多地介入，要充分发挥学生的主观能动性，去完成项目的学习。

（2）提升团队协作能力之路。学生在小组合作的过程中，可以增强自身学习的主动性。他们相互沟通，相互激励，相互合作，平等参与，多边互助，有利于自身综合素质的提高，也有利于因材施教，让每一位学生都找到自己的定位点，从而培养他们的个性，促进他们的创新能力和团队协作能力的提升。

4.创新评价模式，提高教学质量：让评价更客观、更有个性

一是通过技术手段，提高教学评价客观性，减少主观性因素，实施个性化的评价和反馈。新技术如大数据、生成式AI等赋能中学教学评价体系，对学生课堂表现、学习成绩、作业、考试成绩等进行全面而系统的分析，从而最大程度减少教学评价的主观性因素。二是基于新技术的评价模式，可通过引导学生积极地发现并解决问题，发展学生思维能力，且强调课堂上学生的成长与发展，让评价更有个性。由于其注重全过程评价，往往也减少了对于单一指标的过度依赖，使评价更为客观、科学。基于新技术的评价模式，让每位学生都可以了解自己的水平和教师的评价，并且有问题可以及时向教师反馈，使学生了解自己优缺点的同时最大限度接受教师的改正建议，从而不断发挥教学评价的导向性作用，为教育学习指引正确的方向和路径。

案例分析：人工智能教学在核心素养培养中的实践探索

在当今快速发展的信息时代，人工智能（AI）技术已成为推动社会进步的重要力量。中学信息科技教育作为培养学生信息素养和创新能力的前沿阵地，其教学内容与方法需紧跟时代步伐，特别是人工智能教学，对于促进学生核心素养的全面发展具有不可估量的价值。以下，我们将通过两个具体案例，“体验人工智能技术基础之数据”与“体验人工智能技术基础之算力”，深入剖析人工智能教学在实践中的应用与成效。

1.体验人工智能技术基础之数据：校园环保数据分析

（1）案例背景与目标设定。随着环境问题的日益严峻，环保教育成为学校教育不可或缺的一部分。在“体验人工智能技术基础之数据”的教学实践中，我们引入了“校园环保数据分析”项目，通过这一情景化的项目设定，让学生在实践活动中能够亲身体验数据在环保领域的应用价值，使他们的信息意识以及社会责任感得到一定的提升。项目目标设定为：掌握数据收集、整理、分析的基本技能；理解数据在人工智能决策中的核心作用；增强环保意识，培养社会责任感。

（2）项目实施程序。在初期，学生先分好小组并明确各自的责任和任务，每个人要为环保数据的收集贡献自己的力量。学生充分利用调查工具（记录本、问卷），进行认真细心的实地调研与访谈。在调查的过程中，学生的设计问卷能力和沟通能力都得到提高，通过亲身体验，感受这一工作程序的复杂与规则以及体会作为决策基础的数据的重要性。

学生在数据的处理与分析这个阶段，学会利用Excel、Phython等高级工具对收集的数据进行整理与分析。他们选用统计原理来直观量化地展现环保现状，即计算平均值、标准差等相关的指标，在计算出相关指标的基础上又绘制出折线图等图表。这个过程既有益于他们数据处理技能的提升，又可以使他们的逻辑思维与数据分析能力得到加强，让学生懂得在数据中提取有意义的信息，进而为环保决策提供有力的支撑。在成果展示与反思环节，学生以PPT、视频等多媒体形式生动展示研究成果，阐述分析结论，提出改进建议。

在整个学习过程中，学生通过在线学习平台，阶段性地提交相关学习数据和成果，最终智能学习平台为每位学生生成一个客观且个性化的评价，教师也参与到评价当中，及时向学生提供反馈意见。

2.体验人工智能技术基础之算力：智能小车避障

（1）案例背景与目标设定。在“体验人工智能技术基础之算力”的教学中，我们引入了“智能小车避障”编程实践活动。该项目旨在通过让学生亲手设计并制作一辆能够自主避障的智能小车，来检验和展示他们的计算思维、创新能力以及动手实践能力。项目目标设定为：掌握基本的编程语言和算法知识，体验智能小车在避障过程中的算力问题，锻炼计算思维和创新能力，提升动手实践能力和团队协作能力。

（2）项目实施过程。在开展项目式学习之前，教师让学生观看微课视频，感受避障机器人在生活中的一些情景化应用，进行情景化学习。如体验避障机器人在家庭清洁、搬运、送餐、转运等方面的一些情景化应用。然后对学生进行分组。每个小组都由几个不同学科基础特点的学生构成，如领导能力强的学生进行项目的统筹工作、艺术修养好的学生进行机器人的美术外观设计、物理基础好的学生进行机器人硬件的搭建、数学及信息技术基础好的学生进行编程设计等。每位学生都有各自的任务，小组成员之间又进行协作学习，共同来完成“智能小车避障”这一项目的学习。

在智能小车避障项目的全过程中，学生系统地学习了Python编程语言和算法知识，这些知识为他们后续的实践，奠定了坚实的基础。通过学习，学生掌握了编程的基本技能，理解了控制结构和循环语句等核心概念，并开始与伙伴们分组讨论及设计小车的避障方案，深入讨论如何通过传感器感知周围环境、如何利用算法处理数据指导小车的行动。在这个过程中，学生不仅展现出对技术的热情，而且学会了团队合作和沟通的重要性。通过硬件搭建和编程实现阶段的实践探索，学生基于设计方案，选择合适的传感器、电机、控制器等元件，组装调试完成了小车的硬件部分，并开始学习如何通过编程操控这些元件，实现小车的避障功能。测试阶段，各小组多次测试智能小车，用以检验小车的避障性能，他们调整算法参数，改进程序性能，使小车能在各种环境中稳定、精准地避障。通过测试，学生不仅加深了对技术领域的理解，也学习了如何评估优化算法性能。在此过程中，学生体验智能小车在避障过程中的算力问题。教师通过模拟仿真环境、在线学习平台、智能AI评估系统，实时记录学生的学习过程，结合多元评价，及时给予学生客观且个性化的评价，提高教学质量。

总 结

本文在新课标背景下，针对中学人工智能教学提出了情境化教学、项目式学习、合作学习、创新评价模式四种课堂教学改革路径，旨在通过这些策略全面提升学生的核心素养。通过“校园环保数据分析”与“智能小车避障”两个教学案例的实践探索，验证了这些路径在激发学生兴趣、培养核心素养、增强团队协作能力等方面的有效性。实践表明，人工智能教学不仅能够传授学生基础知识和技能，更能在实践中培养学生的核心素养，锻炼学生的创新思维、问题解决能力和社会责任感。

参考文献

于露. 基于核心素养的中学人工智能课程开发实践[J].中国现代教育装备，2024 （12）： 54-57.

韩思瑶. AI校园导游：基于学科核心素养的人工智能大单元教学设计[J]. 中国科技教育，2024（S1）： 5-8.

张卫尖，刘玮，施跃跃.以生为本，构建小学人工智能教育的实施路径[J]. 教育与装备研究，2024，40（1）： 46-51.