《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確指出，信息科技教學(xué)應(yīng)重點圍繞學(xué)生信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任四大核心素養(yǎng)實施。信息科技作為初中生必修課程之一，不僅關(guān)注學(xué)生對計算機(jī)知識與操作技能的掌握，而且要求學(xué)生形成信息科技核心素養(yǎng)。目前，從我國初中學(xué)校的信息科技教學(xué)情況來看，大多存在對學(xué)生信息科技核心素養(yǎng)關(guān)注度不夠的情形，普遍重知識與技能學(xué)習(xí)，忽略信息科技核心素養(yǎng)培養(yǎng)。對此，為更好地培養(yǎng)學(xué)生的信息科技核心素養(yǎng)，本文從落實新課標(biāo)精神出發(fā)，以“走進(jìn)人工智能”為課堂教學(xué)實例，提出具體的教學(xué)設(shè)計方法與理念，旨在促進(jìn)學(xué)生信息科技核心素養(yǎng)發(fā)展。

一、立足實際，做好教材與學(xué)情分析

人工智能是初中信息科技課程的重點內(nèi)容。目前，無論是人教版的信息科技課程，還是蘇教版或其他地方教材版本的信息科技課程，從初一或初二開始就已經(jīng)涉及人工智能的知識板塊。雖然總體上占比有限，但卻是學(xué)生初步認(rèn)識與了解人工智能的重要途徑。

（一）教材分析

本次教學(xué)實例為由廣東科技出版社出版、中山信息科技教材編寫組編寫的信息科技八年級下冊第二單元第三節(jié)“走進(jìn)人工智能”。該板塊內(nèi)容以講解人工智能概念、人工智能研究的基本內(nèi)容、人工智能的應(yīng)用案例、人工智能的應(yīng)用實現(xiàn)等知識為主。根據(jù)新課標(biāo)精神與教材的要求，初中階段不要求學(xué)生掌握人工智能的專業(yè)操作技術(shù)，也不要求學(xué)生掌握人工智能的應(yīng)用方法，但是重點強調(diào)學(xué)生對人工智能的正確認(rèn)識、應(yīng)用案例與原理的了解，同時能科學(xué)辯證地認(rèn)識人工智能與人類的關(guān)系，樹立正確的人工智能觀，愛上人工智能，樂于探究人工智能。

（二）學(xué)情分析

人工智能的知識是初中生首次接觸。雖然小學(xué)信息科技課程中開展了一些人工智能教學(xué)，但是學(xué)生對人工智能的掌握僅局限于人工智能的概念科普，超過80%的初中生都不能夠全面、正確地了解人工智能的技術(shù)類型，尤其是人工智能的實現(xiàn)案例與原理。因此，從基本學(xué)情來講，學(xué)生對人工智能的了解程度有限，基礎(chǔ)知識積累不足，在教學(xué)上需要關(guān)注學(xué)生的理解差異性。

二、明確教學(xué)目標(biāo)和重難點，做好教學(xué)準(zhǔn)備

（一）教學(xué)目標(biāo)

1.使學(xué)生了解智能的含義和基本表現(xiàn)，了解人工智能的概念和人工智能研究的基本內(nèi)容，能夠舉例說出人工智能在現(xiàn)實生活中的具體應(yīng)用。

2.能夠引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的人工智能觀，以科學(xué)發(fā)展態(tài)度正確審視人與人工智能。

3.激發(fā)學(xué)生對人工智能的興趣，幫助學(xué)生形成樂于探究人工智能的積極性。

（二）教學(xué)重難點

教學(xué)重點：人工智能的應(yīng)用原理和人工智能的應(yīng)用案例。

教學(xué)難點：人工智能的現(xiàn)實應(yīng)用案例及其原理。

（三）教學(xué)準(zhǔn)備

教學(xué)課件、計算機(jī)設(shè)備、多媒體顯示屏、板書、任務(wù)學(xué)習(xí)單、小型的人工智能玩具設(shè)備及人工智能系統(tǒng)軟件。

三、多措并舉，科學(xué)實施教學(xué)過程

培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)，教學(xué)方式的采用尤為重要。經(jīng)過長期的探索，筆者認(rèn)為采用小組合作法、體驗探究法、學(xué)習(xí)反思法等進(jìn)行教學(xué)活動，能夠取得理想的效果。

（一）導(dǎo)入：多媒體演示，加深對人工智能的認(rèn)識

數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新是初中生信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)之一，代表著學(xué)生對計算機(jī)技術(shù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等先進(jìn)數(shù)字化技術(shù)的學(xué)習(xí)，并認(rèn)識到各種數(shù)字化技術(shù)的創(chuàng)新方式與應(yīng)用邏輯，強調(diào)學(xué)生對數(shù)字化技術(shù)的基礎(chǔ)理論掌握。因此，此次教學(xué)運用多媒體設(shè)備導(dǎo)入了人工智能概念知識。

問題導(dǎo)入：同學(xué)們，你們聽說過人工智能嗎？你們知道什么是人工智能嗎？人工智能有哪些代表性技術(shù)呢？

學(xué)生根據(jù)教師提問，依據(jù)自身對人工智能的了解與課本上的提示，回答人工智能的概念，發(fā)表自己對人工智能的見解。

內(nèi)容引入：教師根據(jù)學(xué)生的回答情況，針對性補充或糾正學(xué)生的認(rèn)知，使用多媒體設(shè)備直接展示有關(guān)智能、人工智能的動畫與圖片，講解智能、人工智能等概念。

深入講解：教師運用多媒體設(shè)備為學(xué)生講解人工智能的機(jī)器感知、機(jī)器思維、機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器行為、知識表示等基本內(nèi)容，促使學(xué)生全面認(rèn)識人工智能。在此基礎(chǔ)上，教師介紹人工智能的實際應(yīng)用情況，如手機(jī)拍照搜題、小區(qū)門禁人臉識別或體溫檢測、智能機(jī)器人掃地、智能音響等。

（二）合作學(xué)習(xí)，分析人工智能案例

計算思維是初中生信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)之一，主要是指學(xué)生運用計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法進(jìn)行現(xiàn)實問題的解決或案例分析。以“走進(jìn)人工智能”為教學(xué)案例，指導(dǎo)學(xué)生拓展思維，列舉生活中的人工智能案例，并運用上一環(huán)節(jié)已學(xué)的人工智能理論知識、原理去分析與解釋人工智能在實際案例中的實現(xiàn)邏輯，這本身是對學(xué)生計算思維的訓(xùn)練。

問題導(dǎo)入：同學(xué)們，通過對人工智能的概念認(rèn)識、技術(shù)要素及實現(xiàn)原理的學(xué)習(xí)，相信大家都對人工智能有了全新的認(rèn)識。那么，你能列舉一些生活中見過的、聽說過的或了解的人工智能應(yīng)用實例嗎？請小組探討，并由小組代表分享案例。

小組討論：教師指導(dǎo)學(xué)生以班級學(xué)習(xí)小組為基本單位（4～6人一組），圍繞“人工智能在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用案例”進(jìn)行廣泛討論，小組成員積極發(fā)表觀點，分享自己了解、見過或聽說過的人工智能應(yīng)用案例，并利用已學(xué)的知識進(jìn)行應(yīng)用案例技術(shù)原理分析。

案例解讀：教師邀請每一個小組的組長或代表進(jìn)行案例分享。小組A認(rèn)為：汽車上的智能網(wǎng)聯(lián)車機(jī)系統(tǒng)就運用了人工智能，汽車上的車機(jī)系統(tǒng)顯示屏帶有AI助手功能，可以直接喊AI助手的代號名字，喚醒AI助手，AI助手本身就是一個人工智能機(jī)器人，可以與人進(jìn)行互動，并自動識別人的語音信息，完成各種自動化、智能化的操控。包括代替人打開汽車天窗、播放音樂、打開汽車空調(diào)、打開汽車遮陽簾等。人工智能在汽車車機(jī)系統(tǒng)中的運用，其實現(xiàn)原理是語言智能交互技術(shù)、ASR（語音識別）技術(shù)，讓語音交互系統(tǒng)更具人類的親和力特質(zhì)和邏輯思維能力，能帶給用戶更具情景化、更有溫度的用車體驗。小組B認(rèn)為：機(jī)器人是人工智能的應(yīng)用體現(xiàn)，如家用機(jī)器人（智能掃地機(jī)），它可以根據(jù)人的語音喚醒，在房間里自動打掃衛(wèi)生，而且可以根據(jù)人的指令，不斷變換打掃衛(wèi)生的方法與強度，實現(xiàn)房間內(nèi)清掃、吸塵、拖地等清理工作的一體化。智能機(jī)器人實現(xiàn)的原理就是語言處理系統(tǒng)、AI算法等技術(shù)的結(jié)合，機(jī)器人中集成了處理器、傳感器、控制器、執(zhí)行器等系統(tǒng)，同時搭載了智能語音交互系統(tǒng)與控制系統(tǒng)，以此完成對人類語言加工與信息指令的操控。

延伸評價：教師根據(jù)每一個小組的分享，做好課堂的評價，每一個小組分享完案例后，教師都應(yīng)給予簡單的評價與延伸，既幫助學(xué)生從案例中認(rèn)識人工智能的現(xiàn)實應(yīng)用，也激發(fā)學(xué)生對人工智能的興趣，確保學(xué)生以正確的見解去學(xué)習(xí)人工智能知識。

案例展望：教師根據(jù)學(xué)生的分享，做最后的案例匯總，列舉現(xiàn)實生活中經(jīng)常出現(xiàn)的人工智能實現(xiàn)方式與案例。如近些年人工智能熱潮的興起給我們的生活帶來了巨大的改變。無人駕駛、機(jī)器翻譯、語音識別、圖像識別，這些都是人工智能的產(chǎn)物。如 AlphaGo Zero 經(jīng)過幾天的自我博弈成為世界第一的圍棋大師；“風(fēng)格多變 ”App能自動將用戶上傳的照片轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂兴囆g(shù)風(fēng)格的照片；“機(jī)器翻譯”可以在很短的時間內(nèi)將一種語言翻譯成另外一種語言，以及 “AI 智能醫(yī)生”能夠使病情診斷變得更加精準(zhǔn)等。人工智能逐漸改變著人類社會，推動著智慧社會的形成。

（三）直觀體驗，理解人工智能原理

計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新等核心素養(yǎng)，均強調(diào)在實際的計算機(jī)技術(shù)實踐中進(jìn)行知識運用，在知識運用與技能實操中形成實際的計算思維、數(shù)字化創(chuàng)新能力。因此，在“走進(jìn)人工智能”教學(xué)中，我設(shè)計了一個富有體驗性的實踐活動，以此讓學(xué)生既體驗人工智能，又進(jìn)一步加深其對人工智能原理的理解，從而真正認(rèn)識人工智能的實現(xiàn)邏輯。

活動準(zhǔn)備：教師提前準(zhǔn)備了一個搭載AI系統(tǒng)的機(jī)器小車，現(xiàn)場給學(xué)生講述機(jī)器小車的零部件組成與AI系統(tǒng)的聯(lián)系，通過模型展示，講解AI是如何在機(jī)器小車中實現(xiàn)智能控制的，讓學(xué)生了解人工智能在實際案例中的應(yīng)用原理，從而真正加深對AI的認(rèn)識。

主題活動：在學(xué)生觀看學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，開展一個“AI機(jī)器人智能挑戰(zhàn)搭建紅藍(lán)碰碰車”的活動，活動主題以AI機(jī)器小車設(shè)計為主，每組3人，一起搭建機(jī)器小車，設(shè)計出帶有2個傳感器、能夠前后左右運動的機(jī)器小車，同時也要設(shè)計隊名、思維導(dǎo)圖等?；顒幼詈笤谝?guī)定場地中進(jìn)行1V1對抗賽和2V2團(tuán)隊賽，比賽時間1分鐘，在30秒時交換遙控器，成功將對手撞停視為勝利。還用搭建的機(jī)器人進(jìn)行了吸球大挑戰(zhàn)，學(xué)生簡單規(guī)劃了路線，學(xué)會遙感控制機(jī)器人前后左右運動，以及用按鈕控制機(jī)器人吸取和釋放小球，設(shè)計出專屬的機(jī)器人操控路線，更高效地完成操控任務(wù)。通過實驗設(shè)計活動，學(xué)生不僅體驗了人工智能，而且初步運用人工智能知識進(jìn)行了實際操作，學(xué)習(xí)AI機(jī)器小車的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理，訓(xùn)練了計算思維、數(shù)字化創(chuàng)新能力，學(xué)習(xí)編程，立志將來為人工智能技術(shù)發(fā)展出一份力。

活動反思：教師組織學(xué)生對實踐活動進(jìn)行反思，表達(dá)對人工智能的應(yīng)用感悟。通過實踐活動，學(xué)生的計算思維得到發(fā)展，能夠初步運用計算機(jī)知識、人工智能知識等進(jìn)行簡單的動手設(shè)計，有利于開發(fā)學(xué)生的大腦，也激發(fā)了學(xué)生對人工智能的興趣。

（四）深度反思，形成正確的人工智能觀

“走進(jìn)人工智能”重點涉及人工智能與智慧社會之間的關(guān)系分析，旨在引導(dǎo)學(xué)生正確審視人工智能，正確認(rèn)識人工智能與人類的關(guān)系，讓學(xué)生形成正確的人工智能觀，這與信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)強調(diào)的信息意識、信息社會責(zé)任相契合，即要求學(xué)生樹立正確的人工智能意識與責(zé)任心、態(tài)度、價值觀。

問題導(dǎo)入：同學(xué)們，人工智能的出現(xiàn)與發(fā)展給人類社會帶來了翻天覆地的變化，目前人工智能在生活中各個領(lǐng)域的應(yīng)用，極大地方便了人們的生活，給人們提供了無限可能。那么，人工智能為人們帶來更多便利的同時，又會對人類社會產(chǎn)生哪些影響呢？

學(xué)生思考：學(xué)生在教師的提問下對人工智能進(jìn)行全面思考與審視。教師重點引導(dǎo)學(xué)生從科學(xué)辯證的角度對人工智能的利弊進(jìn)行分析，既要全面認(rèn)識到人工智能的益處，又要客觀認(rèn)識到人工智能可能會帶來的危機(jī)，如人工智能的大范圍應(yīng)用，可能會引發(fā)誠信危機(jī)、削弱人的主體作用、出現(xiàn)虛假信息誤導(dǎo)甚至出現(xiàn)人工智能機(jī)器人代替人類顛覆社會倫理等。帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行客觀審視的目的就是讓學(xué)生樹立正確的人工智能觀，認(rèn)識人工智能與人的正確關(guān)系，以正確的觀念與思想進(jìn)行人工智能創(chuàng)造。

學(xué)習(xí)展望：教師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行展望，在強調(diào)和體現(xiàn)人工智能技術(shù)價值之外，應(yīng)更多地看到技術(shù)對社會的轉(zhuǎn)型升級和促進(jìn)作用，尤其要把數(shù)字化時代社會群體在信息安全、道德規(guī)范、交往與合作等方面趨利避害的選擇作為智慧社會建構(gòu)的一個核心關(guān)鍵加以重視。

總而言之，初中信息科技核心素養(yǎng)主要體現(xiàn)于信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任四大板塊。整個“走進(jìn)人工智能”的教學(xué)實施，應(yīng)重點圍繞如何培養(yǎng)學(xué)生信息科技核心素養(yǎng)，通過采取小組合作、體驗探究、學(xué)習(xí)反思等教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生自主、合作參與到課程知識學(xué)習(xí)與實踐中，幫助學(xué)生實現(xiàn)信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

編輯：趙飛飛

作者簡介：禹榮學(xué)（1978—），男，侗族，廣東中山人，本科，初中信息科技一級教師，研究方向：初中信息科技教學(xué)。