基于人工智能課程教學(xué)提升初中生數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng) 論文

2022年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文評(píng)選基于人工智能課程教學(xué)提升初中生數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)摘 要：人工智能不僅加快數(shù)字化學(xué)習(xí)工具的發(fā)展，而且支持?jǐn)?shù)字化學(xué)習(xí)工具的教育應(yīng)用。以培養(yǎng)數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)為目標(biāo)進(jìn)行人工智能課程設(shè)計(jì)與教學(xué)，不僅能有效促進(jìn)人工智能教學(xué)的實(shí)踐，還有利于學(xué)生數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)的培養(yǎng)，進(jìn)一步凸顯人工智能時(shí)代學(xué)習(xí)工具的特色。如何在初中開(kāi)設(shè)人工智能課程還處于探究階段，在初中開(kāi)設(shè)人工智能校本課程應(yīng)主要解決教什么和怎么教的問(wèn)題。結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，以《AI天工造物》一課為例，嘗試構(gòu)建項(xiàng)目式教學(xué)模式，提升學(xué)生的數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)，探討數(shù)字化學(xué)習(xí)工具評(píng)價(jià)在學(xué)校中的應(yīng)用策略。關(guān)鍵詞：人工智能，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新，數(shù)字化學(xué)習(xí)工具引 言：背景新一輪人工智能技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)規(guī)模增加、計(jì)算能力增強(qiáng)和行業(yè)應(yīng)用能力提升等顯著特為教師提供精準(zhǔn)化教學(xué)、為學(xué)校提供科學(xué)化管理[2]。在人工智能技術(shù)支持下，數(shù)字化學(xué)習(xí)工具在提高學(xué)習(xí)效率、改善學(xué)習(xí)效果方面發(fā)揮著重要作用。在學(xué)習(xí)工具趨向智能化的背景下，如何評(píng)價(jià)種類(lèi)繁多的數(shù)字化學(xué)習(xí)工具，如何利用評(píng)價(jià)更好地推動(dòng)人工智能時(shí)代的數(shù)字化學(xué)習(xí)，成為需要探討的問(wèn)題。人工智能課程大部分內(nèi)容以利用人工智能相關(guān)工具解決實(shí)際問(wèn)題為設(shè)計(jì)背景，初中生已具備一定的人工智能課程基礎(chǔ)，在初中開(kāi)設(shè)大班額人工智能課程，應(yīng)以體驗(yàn)為主，讓學(xué)生在體驗(yàn)中理解人工智能原理[3]；還可以進(jìn)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，以興趣點(diǎn)結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)，有利于學(xué)生進(jìn)行數(shù)字化學(xué)習(xí)，創(chuàng)作富有創(chuàng)造力的數(shù)字化作品，逐步提升學(xué)生的數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)，逐步培養(yǎng)學(xué)生人工智能學(xué)科素養(yǎng)，提高學(xué)生利用人工智能理論綜合解決問(wèn)題的能力[4]。新課標(biāo)倡導(dǎo)真實(shí)性學(xué)習(xí)創(chuàng)新教學(xué)方式，以真實(shí)問(wèn)題或項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生內(nèi)化原理運(yùn)用過(guò)程，計(jì)算思維過(guò)程和數(shù)字化工具應(yīng)用過(guò)程，構(gòu)建知識(shí)，提升問(wèn)題解決能力，注重從真實(shí)應(yīng)用情景出發(fā)，“用中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”，幫助學(xué)生理解人工智能技術(shù)，并將人工智能技術(shù)遷移到其他領(lǐng)域以解決實(shí)際問(wèn)題。12022年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文評(píng)選一、教學(xué)思路1．注重學(xué)生真實(shí)體驗(yàn)（1）數(shù)字化學(xué)習(xí)提供新視角性化服務(wù)，可為數(shù)字化學(xué)習(xí)資源質(zhì)量評(píng)估提供新視角。資源質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)的確立提供參考。圖1 智能時(shí)代數(shù)字化學(xué)習(xí)資源的學(xué)生體驗(yàn)?zāi)Ｐ停?）注重項(xiàng)目教學(xué)22022年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文評(píng)選和技能，體驗(yàn)創(chuàng)新的艱辛和樂(lè)趣，培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的思想和方法。圖2項(xiàng)目式教學(xué)思維導(dǎo)圖體驗(yàn)冬奧會(huì)冰雪之旅，根據(jù)需求，選擇AI編程，設(shè)計(jì)思路如下。圖3 研究路線圖示從課標(biāo)到教材，從內(nèi)容到方法，實(shí)現(xiàn)更為廣闊的探究空間。2．提倡多元評(píng)價(jià)利用UMU學(xué)習(xí)平臺(tái)，Storyline,問(wèn)卷星等搭建多維度、多主體參與的多元評(píng)價(jià)方式[6]，引導(dǎo)學(xué)生將課上編寫(xiě)好的程序截圖或拍攝視頻后提交。作品視頻錄制環(huán)節(jié)應(yīng)鼓勵(lì)32022年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文評(píng)選多元評(píng)價(jià)主要采取自評(píng)、互評(píng)、師評(píng)相結(jié)合的方式。(1)自評(píng)遇到問(wèn)題如何解決等。(2)互評(píng)要求每組學(xué)生查看和點(diǎn)評(píng)他人的作業(yè)至少6進(jìn)行作品創(chuàng)作，有助于培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。(3)師評(píng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。二、AI賦能課堂精準(zhǔn)化教學(xué)如何借助數(shù)字化學(xué)習(xí)，創(chuàng)造性地解決問(wèn)題？為了更好地推進(jìn)初中生的人工智能課學(xué)習(xí)過(guò)程，更專(zhuān)注于知識(shí)創(chuàng)新和實(shí)際應(yīng)用。下面以“AI天工造物-食品分類(lèi)”項(xiàng)目學(xué)習(xí)為例進(jìn)行說(shuō)明。42022年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文評(píng)選1．創(chuàng)真實(shí)情境檢錄區(qū)，錄入人臉信息；抵達(dá)休息區(qū)，識(shí)別食品；抵達(dá)比賽區(qū)，比賽計(jì)時(shí)，完成頒獎(jiǎng)；最終抵達(dá)終點(diǎn)，完成冰雪旅程。2分鐘內(nèi)，按照既定路線完成各個(gè)賽區(qū)的任務(wù)呢？如果你能提前完成，每提前1秒加1分。激發(fā)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和創(chuàng)新意識(shí)。2．分析問(wèn)題，設(shè)計(jì)方案AIAI小車(chē)形成感性的認(rèn)識(shí),根據(jù)賽區(qū)完成的任務(wù)需求，拼搭，設(shè)計(jì)出“冰雪精靈賽車(chē)”的雛形。學(xué)習(xí)。圖4賽車(chē)雛形3.闡述解析,活動(dòng)檢驗(yàn)探究活動(dòng)1：以前進(jìn)為例，提示學(xué)生注意觀察小車(chē)輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，參考前進(jìn)的程程序測(cè)試不同轉(zhuǎn)向方式的效果差異，并根據(jù)具體情況選擇合適的轉(zhuǎn)向方式。結(jié)論：用履帶和編碼電機(jī)及手動(dòng)遙控程序，在起點(diǎn)—檢錄區(qū)—休息區(qū)—比賽區(qū)—終點(diǎn)的路程中，控制機(jī)器人移動(dòng)。52022年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文評(píng)選示。探究活動(dòng)2：拋出問(wèn)題。“食品分類(lèi)識(shí)別的奧秘是什么呢？”分類(lèi)百試百靈的奧秘是什么呢？和比賽區(qū)，分別進(jìn)行人臉?shù)浫?、人臉身份?yàn)證、數(shù)字識(shí)別、文字識(shí)別。類(lèi)的并分配，這樣一來(lái)，在運(yùn)行時(shí)就可以隨意調(diào)用這些數(shù)據(jù)并分類(lèi)。4．拓展交流，概念轉(zhuǎn)化縱向拓展：在日常訓(xùn)練中也會(huì)出現(xiàn)識(shí)別錯(cuò)誤的現(xiàn)象，那么這又是為什么呢？似度太高（如：蘋(píng)果、蘋(píng)果汁）。于是我們?cè)谀Ｐ陀?xùn)練時(shí)盡可能多的輸入詳細(xì)的詞條，避免了失誤。優(yōu)化解決方案：事先建立分類(lèi)模型，再新建三個(gè)模型，在每一個(gè)模型中，首先通過(guò)輸入文本，輸入十個(gè)以上的文字?jǐn)?shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行人工分類(lèi)，之后讓計(jì)算機(jī)根據(jù)這些數(shù)據(jù)的相關(guān)特點(diǎn)進(jìn)行模型建立，對(duì)于每一種模型，先根據(jù)第一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型建立，拍攝識(shí)別文字，將錄入的文字，與這些模型進(jìn)行對(duì)比，選擇相似度最高的一個(gè)模型進(jìn)行模型分類(lèi)，最終確定分類(lèi)結(jié)果。例如輸入火龍果，則輸出結(jié)果為水果，這樣來(lái)完成食品分類(lèi)。學(xué)生在探索過(guò)程中發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題，對(duì)已有的問(wèn)題解決方案做了優(yōu)化和改進(jìn)，在這個(gè)過(guò)程中進(jìn)行了數(shù)字化創(chuàng)新和實(shí)踐，并在拓展中創(chuàng)造了新的數(shù)字化知識(shí)和內(nèi)容，充分體驗(yàn)了學(xué)習(xí)的挑戰(zhàn)性和成就感。三、人工智能受制因素及創(chuàng)新性62022年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文評(píng)選1．?dāng)?shù)字化學(xué)習(xí)受制因素量的帶寬；由于識(shí)別基數(shù)較大，設(shè)備分辨率不足等因素，會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤率。學(xué)習(xí)工具中，形成人工智能時(shí)代的數(shù)字化學(xué)習(xí)工具評(píng)價(jià)模型就顯得尤為必要,人工智能數(shù)字化學(xué)習(xí)工具的性能改進(jìn)提供參考。2．?dāng)?shù)字化學(xué)習(xí)工具(1)可訪問(wèn)性：強(qiáng)調(diào)數(shù)字化學(xué)習(xí)工具的學(xué)生參與便捷度三個(gè)指標(biāo)展開(kāi)[7]。首先，可達(dá)性體現(xiàn)在數(shù)字化學(xué)習(xí)工具能否匹配不同輸入、輸出方式之門(mén)外。(2)移動(dòng)交互：關(guān)注數(shù)字化學(xué)習(xí)工具的應(yīng)用場(chǎng)景移動(dòng)終端不僅滿足了學(xué)生泛在環(huán)境下的學(xué)習(xí)需求，而且極大延伸了學(xué)習(xí)的交互性。首先，學(xué)生訪問(wèn)體現(xiàn)在數(shù)字化學(xué)習(xí)工具能否支持學(xué)生使用多種類(lèi)型的移動(dòng)操作系統(tǒng)和移動(dòng)設(shè)備。其次，移動(dòng)設(shè)計(jì)表現(xiàn)在不同終端之間功能適配有無(wú)顯著區(qū)別和能否實(shí)現(xiàn)不同學(xué)習(xí)終端上學(xué)習(xí)進(jìn)程的連續(xù)性。師生更傾向于選擇多終端一體化且兼容性較強(qiáng)的數(shù)字化學(xué)(3)聚焦數(shù)字化學(xué)習(xí)工具的育人效果評(píng)價(jià)數(shù)字化學(xué)習(xí)工具的教育應(yīng)用層不僅要判斷能否有效支持學(xué)生展開(kāi)有意義的學(xué)72022年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文評(píng)選優(yōu)化學(xué)習(xí)行為，輔助學(xué)生提高自我監(jiān)控水平。在此基礎(chǔ)上探索創(chuàng)新，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變和知識(shí)體系的建構(gòu)。3.人工智能創(chuàng)新性(1)實(shí)踐手段創(chuàng)新遷移學(xué)習(xí)等理論，在教學(xué)實(shí)踐中，使用基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)方式，將生活中人工智能應(yīng)用的事物和現(xiàn)象融入課程，拓展并豐富中學(xué)階段人工智能的主題和內(nèi)容，完善人工智能課程體系，推動(dòng)人工智能課程教學(xué)向更深層次的發(fā)展。同時(shí)，課程中將應(yīng)用相關(guān)人工智能硬件和成熟的智慧課堂系統(tǒng)，降低教師和學(xué)生對(duì)人工智能知識(shí)儲(chǔ)備要求，更有益于教師普及性教學(xué)，更容易激發(fā)和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索欲望。同時(shí)，將學(xué)生將可以通過(guò)圖形化的方式實(shí)現(xiàn)程序功能，降低他們文本編程對(duì)編程能力的要求，從而將更多的注意力和精力投入到體驗(yàn)和實(shí)踐人工智能作品上，力圖培養(yǎng)發(fā)展學(xué)生的綜合能力。(2)教學(xué)研究創(chuàng)新出人工智能教育對(duì)教師的具體要求和人工智能課程實(shí)施的建議，并在課程開(kāi)展中加以不從學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神、問(wèn)題解決能力、創(chuàng)新思維等方面綜合考慮、評(píng)價(jià)。在進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)時(shí)，結(jié)合形成性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)，綜合多元評(píng)價(jià)方式。在評(píng)價(jià)中，將要測(cè)試學(xué)生多種能力，如合作能力、創(chuàng)新能力、表達(dá)能力、邏輯思維能力等，按照工程思維和探究精神的教學(xué)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)原則，依據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果實(shí)時(shí)反饋改進(jìn)教學(xué)進(jìn)度，學(xué)生也將能從反饋中調(diào)整學(xué)習(xí)，淡化甄別選拔功能，致力于提高學(xué)生的核心素養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的學(xué)習(xí)潛力。四、結(jié)語(yǔ)能課程普及教育是面向全民的，開(kāi)展人工智能課程教學(xué)要擺脫單純技術(shù)觀點(diǎn)，讓學(xué)生領(lǐng)悟到課程學(xué)習(xí)的目標(biāo)，教師要將課程各環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)指向培養(yǎng)學(xué)生利用人工智能理論綜合82022年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文評(píng)選苦的學(xué)習(xí)過(guò)程變得富有趣味和吸引力。參考文獻(xiàn)[1] 盧宇.遠(yuǎn)程教育,2021(5):22-32.[2] 王振強(qiáng).中小學(xué)人工智能教育現(xiàn)狀問(wèn)題與思考[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備,2019(22):1-5.[3] 謝忠新,曹楊璐,李盈.中小學(xué)人工智能課程內(nèi)容設(shè)計(jì)探究[J].中國(guó)電化教育,2019(4):22-27.[4] 王本陸,千京龍,盧億雷,等.簡(jiǎn)論中小學(xué)人工智能課程的建構(gòu)[J].教育研究與實(shí)驗(yàn),2018(4):37-43.[5] 盛賢良.“數(shù)字