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，而且支持數(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)為目標進行人工智能課程設(shè)計與教學(xué)，不僅能有效促進人工智能教學(xué)的實踐，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)，進一步凸顯人工智能時代學(xué)習(xí)工具的特色。如何在初中開設(shè)人工智能課程還處于探究階段，在初中開設(shè)人工智能校本課程應(yīng)主要解決教什么和怎么教的問題。結(jié)合教學(xué)實踐，以《AI天工造物》一課為例，嘗試構(gòu)建項目式教學(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)工具評價在學(xué)校中的應(yīng)用策略。關(guān)鍵詞：人工智能，項目式學(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、計算能力增強和行業(yè)應(yīng)用能力提升等顯著特為教師提供精準化教學(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，如何評價種類繁多的數(shù)字化學(xué)習(xí)工具，如何利用評價更好地推動人工智能時代的數(shù)字化學(xué)習(xí)，成為需要探討的問題。人工智能課程大部分內(nèi)容以利用人工智能相關(guān)工具解決實際問題為設(shè)計背景，初中生已具備一定的人工智能課程基礎(chǔ)，在初中開設(shè)大班額人工智能課程，應(yīng)以體驗為主，讓學(xué)生在體驗中理解人工智能原理[3]；還可以進行項目式學(xué)習(xí)，以興趣點結(jié)合學(xué)生特點進行教學(xué)，有利于學(xué)生進行數(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題的能力[4]。新課標倡導(dǎo)真實性學(xué)習(xí)創(chuàng)新教學(xué)方式，以真實問題或項目驅(qū)動，引導(dǎo)學(xué)生內(nèi)化原理運用過程，計算思維過程和數(shù)字化工具應(yīng)用過程，構(gòu)建知識，提升問題解決能力，注重從真實應(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)域以解決實際問題。12022年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文評選一、教學(xué)思路1．注重學(xué)生真實體驗（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)量評估提供新視角。資源質(zhì)量評估指標的確立提供參考。圖1 智能時代數(shù)字化學(xué)習(xí)資源的學(xué)生體驗?zāi)Ｐ停?）注重項目教學(xué)22022年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文評選和技能，體驗創(chuàng)新的艱辛和樂趣，培養(yǎng)分析問題和解決問題的思想和方法。圖2項目式教學(xué)思維導(dǎo)圖體驗冬奧會冰雪之旅，根據(jù)需求，選擇AI編程，設(shè)計思路如下。圖3 研究路線圖示從課標到教材，從內(nèi)容到方法，實現(xiàn)更為廣闊的探究空間。2．提倡多元評價利用UMU學(xué)習(xí)平臺，Storyline,問卷星等搭建多維度、多主體參與的多元評價方式[6]，引導(dǎo)學(xué)生將課上編寫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32022年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文評選多元評價主要采取自評、互評、師評相結(jié)合的方式。(1)自評遇到問題如何解決等。(2)互評要求每組學(xué)生查看和點評他人的作業(yè)至少6進行作品創(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)師評學(xué)生的創(chuàng)新能力。二、AI賦能課堂精準化教學(xué)如何借助數(shù)字化學(xué)習(xí)，創(chuàng)造性地解決問題？為了更好地推進初中生的人工智能課學(xué)習(xí)過程，更專注于知識創(chuàng)新和實際應(yīng)用。下面以“AI天工造物-食品分類”項目學(xué)習(xí)為例進行說明。42022年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文評選1．創(chuàng)真實情境檢錄區(qū)，錄入人臉信息；抵達休息區(qū)，識別食品；抵達比賽區(qū)，比賽計時，完成頒獎；最終抵達終點，完成冰雪旅程。2分鐘內(nèi)，按照既定路線完成各個賽區(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)生的團隊協(xié)作精神和創(chuàng)新意識。2．分析問題，設(shè)計方案AIAI小車形成感性的認識,根據(jù)賽區(qū)完成的任務(wù)需求，拼搭，設(shè)計出“冰雪精靈賽車”的雛形。學(xué)習(xí)。圖4賽車雛形3.闡述解析,活動檢驗探究活動1：以前進為例，提示學(xué)生注意觀察小車輪子的轉(zhuǎn)動方向，參考前進的程程序測試不同轉(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：用履帶和編碼電機及手動遙控程序，在起點—檢錄區(qū)—休息區(qū)—比賽區(qū)—終點的路程中，控制機器人移動。52022年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文評選示。探究活動2：拋出問題?！笆称贩诸愖R別的奧秘是什么呢？”分類百試百靈的奧秘是什么呢？和比賽區(qū)，分別進行人臉錄入、人臉身份驗證、數(shù)字識別、文字識別。類的并分配，這樣一來，在運行時就可以隨意調(diào)用這些數(shù)據(jù)并分類。4．拓展交流，概念轉(zhuǎn)化縱向拓展：在日常訓(xùn)練中也會出現(xiàn)識別錯誤的現(xiàn)象，那么這又是為什么呢？似度太高（如：蘋果、蘋果汁）。于是我們在模型訓(xùn)練時盡可能多的輸入詳細的詞條，避免了失誤。優(yōu)化解決方案：事先建立分類模型，再新建三個模型，在每一個模型中，首先通過輸入文本，輸入十個以上的文字數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)進行人工分類，之后讓計算機根據(jù)這些數(shù)據(jù)的相關(guān)特點進行模型建立，對于每一種模型，先根據(jù)第一個數(shù)據(jù)進行模型建立，拍攝識別文字，將錄入的文字，與這些模型進行對比，選擇相似度最高的一個模型進行模型分類，最終確定分類結(jié)果。例如輸入火龍果，則輸出結(jié)果為水果，這樣來完成食品分類。學(xué)生在探索過程中發(fā)現(xiàn)新問題，對已有的問題解決方案做了優(yōu)化和改進，在這個過程中進行了數(shù)字化創(chuàng)新和實踐，并在拓展中創(chuàng)造了新的數(shù)字化知識和內(nèi)容，充分體驗了學(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)論文評選1．?dāng)?shù)字化學(xué)習(xí)受制因素量的帶寬；由于識別基數(shù)較大，設(shè)備分辨率不足等因素，會出現(xiàn)錯誤率。學(xué)習(xí)工具中，形成人工智能時代的數(shù)字化學(xué)習(xí)工具評價模型就顯得尤為必要,人工智能數(shù)字化學(xué)習(xí)工具的性能改進提供參考。2．?dāng)?shù)字化學(xué)習(xí)工具(1)可訪問性：強調(diào)數(shù)字化學(xué)習(xí)工具的學(xué)生參與便捷度三個指標展開[7]。首先，可達性體現(xiàn)在數(shù)字化學(xué)習(xí)工具能否匹配不同輸入、輸出方式之門外。(2)移動交互：關(guān)注數(shù)字化學(xué)習(xí)工具的應(yīng)用場景移動終端不僅滿足了學(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)生使用多種類型的移動操作系統(tǒng)和移動設(shè)備。其次，移動設(shè)計表現(xiàn)在不同終端之間功能適配有無顯著區(qū)別和能否實現(xiàn)不同學(xué)習(xí)終端上學(xué)習(xí)進程的連續(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)工具的育人效果評價數(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)生展開有意義的學(xué)72022年安徽省中小學(xué)教育教學(xué)論文評選優(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)生實現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變和知識體系的建構(gòu)。3.人工智能創(chuàng)新性(1)實踐手段創(chuàng)新遷移學(xué)習(xí)等理論，在教學(xué)實踐中，使用基于項目式學(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，推動人工智能課程教學(xué)向更深層次的發(fā)展。同時，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)生對人工智能知識儲備要求，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，將學(xué)生將可以通過圖形化的方式實現(xiàn)程序功能，降低他們文本編程對編程能力的要求，從而將更多的注意力和精力投入到體驗和實踐人工智能作品上，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教師的具體要求和人工智能課程實施的建議，并在課程開展中加以不從學(xué)生的團隊合作精神、問題解決能力、創(chuàng)新思維等方面綜合考慮、評價。在進行教學(xué)評價時，結(jié)合形成性評價和總結(jié)性評價，綜合多元評價方式。在評價中，將要測試學(xué)生多種能力，如合作能力、創(chuàng)新能力、表達能力、邏輯思維能力等，按照工程思維和探究精神的教學(xué)評價設(shè)計原則，依據(jù)評價結(jié)果實時反饋改進教學(xué)進度，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)語能課程普及教育是面向全民的，開展人工智能課程教學(xué)要擺脫單純技術(shù)觀點，讓學(xué)生領(lǐng)悟到課程學(xué)習(xí)的目標，教師要將課程各環(huán)節(jié)的設(shè)計指向培養(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)論文評選苦的學(xué)習(xí)過程變得富有趣味和吸引力。參考文獻[1] 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