王羽
杭州市余杭区绿城育华翡翠城学校 浙江杭州 311121
【摘要】人工智能教学的核心任务是提高学生多角度、多思维考虑问题的能力，通过运用信息化方法解决生活实际问题，培养学生的信息素养，从而提高学生的创新能力与思维能力等，促进综合素质的全面提升。
【关键词】 人工智能 核心素养 教学模式
一、背景
2017年国务院印发了《新一代人工智能发展规划》的文件，明确提出应在中小学阶段设置人工智能相关课程，完善课程方案和课程标准，充实适应信息时代、智能时代发展需要的人工智能和编程课程内容。各地各校都纷纷开展人工智能课程教学，满足国家对人才的渴望、满足学生对新科技的好奇心。在学习人工智能技术之前许多青少年早在耳濡目染之中接触、熟悉了电脑和网络，其中大部分青少年已经有了一定的编程知识和较熟练的电脑操作能力。
信息技术核心素养指的是学生具备良好的信息素养适应社会的发展和自我能力的提高，是知识、技能以及情感价值观的综合，它包括“信息意识”、“计算思维”、“数字化学习”和“信息责任”四个方面。在信息核心素养培养的过程中，教师要全面地整合教学资源，使学生具有独立完成任务的能力，并在现有的基础上进行技术创新和学习，增强自己在现代化社会中的适应能力。
二、突破
以往，我们的教学形式较为单一，且主要通过传统的教授方式进行知识的传授，理论与实践没有达到一个较好的平衡，不利于学生对知识的掌握利用以及举一反三。在这个过程中以教师作为教学过程的领导者，学生主要处于一个被动接受的地位，缺少较大的参与性与积极性，缺乏自己的思考与思维的发散。针对以往编程教学的缺点和不足，现阶段，我们信息技术教学的突破主要集中于以下几个方面。
（一）实践理论并重，增强知识内化
人工智能教学不同于其他内容，更加强调理论与实践的结合，教师在教学过程中如果忽略了实践或者是对实践的强调程度不够，那么就会导致学生只是形成了对知识的机械记忆，而无法做到真正的运用，那么人工智能学习对学生思维方式与创新能力的培养作用可以说是微乎其微。因而，在新型教学模式下，教师更加注重实践与理论的结合，同时理论与实践的结合促进了数字化学习在课堂中的应用，有利于培养学生的核心素养。一方面，在讲授理论知识时，会通过具体的运用实例告诉学生该知识的主要运用领域，并引导学生进行思考与进一步的探索，使学生对其的具体运用有一个整体的认识。另一方面，在结束相应的理论学习后，教师也会让学生进行相应的具体操作，通过实践对学习的知识进行梳理与整合，并对可能出错的地方进行整理，以理论为基础去引导实践操作，反过来通过实践操作进一步完善自身的理论体系。
（二）以学生为主体，增强参与度
任何教育都强调以人为本的宗旨，人工智能教育也不例外。基于核心素养的人工智能教育应注重学生的主体地位，增强学生在整个教学过程中的主动性与参与度，从而增强学习过程中的主人翁意识与责任意识。教师在教学过程可以通过多维互动的方式，让学生尽可能的参与到课堂中来。同时为了提升学生参与课堂的成就感与满足感，可以尝试不同的教学模式，例如PBL教学法也是增强学生主体地位的一个效果较好的方法，关于其的详细介绍笔者将在文章的下一部分进行详细的介绍。
（三）创新教学模式，增强趣味性
基于核心素养下的教学模式也摆脱了传统的知识传授方式，采取更加灵活、多样的教学方法。长期采用单一的教学方式会消磨学生的学习热情，使学生丧失新鲜感，不利于注意力的集中。因此，人工智能教学积极做出突破，积极创新教学模式，增强教学的趣味性。例如，针对学生的年龄特点，采用游戏教学法，引导学生通过游戏进行学习，将游戏与学习结合，增强学生的新鲜感。同时，人工智能学习是一个强调思维发散与创新的过程，过分严肃的课堂环境不仅会增强学生的紧张感，还可能会造成思维的僵化，与人工智能教学的目的和宗旨相悖。针对于此，课堂的设置也可以不拘泥于传统形式，可以让学生按照自己的喜好布置等，进一步促进教学高效课堂的建立。
三、探索
（一）精准教学法
精准教学法是指教师在教学过程中对学生应掌握的内容有一个完整系统的了解，并对其中的重点进行识别，因材施教，进而帮助学生对人工智能知识进行充分的了解，并学会灵活运用。教师在利用精准教学法进行教学前，除了自身做好充分准备之外，也应与学生进行良好的沟通，了解学生的基础水平，以及在学习过程中的兴趣点，这样教师在教学过程中就可以充分考虑并融入学生的意见，让教学更加贴合学生的想法，从而提升学生的学习兴趣。
课例一：跷跷板
【本课分析】本节课是学校校人工智能（一级）校本教材的第1课，教师对本课内容“杠杆原理”实施了精准教学法。通过创设有趣的情境吸引学生，接着在搭建跷跷板之前，真的带学生去校园里的跷跷板玩一会并仔细观察，并画下来，便于后期的分析与设计。回到教室后，学生之间先讨论并设计结构图：跷跷板分成哪几个部分，每个部分的作用和原理是什么，最后进行搭建与展示。这种教学方法由实际出发，引领学生通过真实体验对理论知识进行感悟与整合，践行了理论与实践并重的目的，增加实行过程中的可操作性与教学的科学性与灵活性去制定多样的教学方案进行精准教学，提升教学的质量与效益。
教师进行精准教学也应注重以学生为主的教学理念，在教学过程中注重学生的个性。本节课的一个亮点也是给学生留下深刻印象的一个环节就是“玩跷跷板”，学生在实际体验中完成了对跷跷板的分析，对于那些学习抽象理论基础稍显薄弱的学生就……可以在讲解的时候注重基础知识的补充，及时与他们进行互动，了解他们对于知识的吸收程度；而对于那些思维比较发散、动手能力较好的学生，就应在教学过程中注重他们科学思维方式的培养。针对不同的学生群体进行不同的教学，以提高教学的针对性，由教学环节入手，提升学生对于信息的敏感程度，并学会从各类信息中进行筛选与总结，留下有效信息，去除多余信息，提升信息意识，提高搭建与编程的效率，从而培养学生良好的信息核心素养。
（二）5E教学法
5E教学法包括吸引、探究、解释、拓展、评价五个方面。下面，笔者将一一进行阐述。吸引：就是通过多样化的教学方式吸引学生产生学习兴趣，让学生可以自主、积极的进行学习。探究：强调的是教学并不是一个机械的知识传授过程，在实际教学中，最重要的不是学生对知识的掌握，而是通过这些知识的输入对学生编程能力与基本核心素养的培养。解释：指教学应利用小组合作学习等方式，帮助学生构建系统的编程知识网络，为进一步的深层次学习奠定良好的知识基础。拓展：指应在编程教学过程中注重各方面能力的培养。评价：张将评价过程贯穿到教学的全过程中，助力学生培养编程核心素养。
课例二：红绿灯
【本课分析】本节课是学校人工智能（二级）校本教材的第3课，教师对本课内容采用了5E教学法。
首先通过视频、图片等，引起学生对红绿灯的探究兴趣，然后教师根据教学目标提出几个相关问题引导学生进行探究，例如：“红绿灯是有几个部分组成的”“什么结构最稳定”等。然后在学生进行了初步额探究后，教师就可以在此基础上进行知识的讲解，第一步通过思维导图将理论知识结构化、系统化；第二步，根据前面的知识总结进行红绿灯的搭建；第三步，进行程序的编写，按环节、按步骤编写程序语言。解释完成后，教师可以对教学过程中涉及的问题进行进一步的拓展，例如在搭建部分引入重心这一概念，使学生了解其与稳定性的关系等。最后，为了帮助学生对学习的知识进行进一步的深化，引导他们进行更深层次的思考探究，可以邀请学生对自己的作品进行展示，然后教师根据展示对其进行评价，最后与学生一起对知识点进行总结，完成本次课程的学习。通过对红绿灯闪烁的时间控制从而影响整个城市的交通顺畅情况，是信息技术解决实际问题的最好佐证，也正是信息素养当中对学生提出的责任意识的要求，通过本节课的学习，学生的社会责任感也更强了。
（三）PBL教学法
PBL是一种创新的教学方法论，学生通过一段时间内对真实的、复杂的问题进行探究，并从中获得知识和技能。教授团队提前设计好PBL科研项目，然后由学生担任主角分组积极协作；最终输出科研成果或产品，并对学生完成持续的全过程评估。PBL让学生成为科研主角，允许他们直面挑战、解决问题，在一种自治而有组织的氛围中与同伴合作，教授团队充当顾问，全程指导与评估。
课例三：智能垃圾桶（4课时）
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【本课分析】本节课是学校人工智能（二级）校本教材的第25课，教师对本课内容实施了PBL学法。
在本次课程学习中，教师以学生为主体，首先将学生划分为不同的小组，每个小组根据本次课程学习的内容与目标等编写学习报告，在报告编写过程中，学生处于一个主动吸收知识的过程，他们通过查阅各种资料去解答自己遇到的问题，从而对知识形成较为深刻的认识。在报告编写完成后，教师引导学生对职能垃圾桶进行综合分析，根据综合分析的结果，针对每一部分的的原理画出相应的设计图，然后进行相应的编程搭建，最后写出相应的程序，进而进行评价与反馈，完成课程学习。
这种教学法注重学生的积极性与在课堂上的参与度，让学生成为课堂真正的主人。采用PBL教学法之前吧，我现在班级内进行了分组，分组依据是学生的编程能力和动手搭建的能力。然后将教学任务告知学生，让学生通过各种途径，例如查询书籍、网络搜索等途径，对将要讲授的知识进行预习。最后的高光时刻是让学生对其学习的成果在全班同学面前进行展示。在展示其学习成果的过程中，我带着全班同学认真聆听并针对学习过程中的不足进行补充，同时也对学生的优点进行夸奖，提升学生在整体学习过程中的成就感与获得感。
这种教学方法的最大优点是最大化程度的提升了学生的主体地位，学生按照自己的知识框架与相应的理解等对新知识进行学习，最终形成完整的反馈并输出。这个过程对于学生而言就是一个知识输入、加工、输出并在输出的过程中形成二次理解的过程。
四、反思
基于核心素养的人工智能教学，对教师这一身份有了更多的强调，编程教师从基本处出发，首先要是一个合格的教师，教师身份要求其对学生有全面的了解，掌握每一个学生的知识吸收程度，针对学生的不同学习特点制定相应的专属教学方案，确保每一个学生都有良好的学习效果，从编程学习中受益。在教学过程中，牢牢有核心素养出发，将“信息意识”“计算思维”“数字化学习”“信心责任”落实到教学过程的各处小细节中，建立编程教学的高效课堂，推动编程教学的高效快速发展。
同时，基于核心素养的人工智能教学也对学生提出了挑战。新型的教学模式也要求学生有更强的发散思维以及创新能力，在知识学习的过程中将新知识与旧知识进行联合，形成良好的知识网络；在实践的具体操作过程中，针对同一问题尝试用不同的方式进行解答，从中找出最简洁、最高效的解答，使得自己解决实际问题的能力在一次次的具体实践中得到提升。其次，基于核心素养的人工智能教学也对学生的自学能力提出了更高的要求，它要求学生对各学科以及编程知识进行主动的学习与思考，自学与教师讲授相结合，推动知识的内化，同时这种自学过程也有利于学生开拓自己的知识面，接触到更广阔的知识领域，从而明白自己的不足，进一步完善自己的知识脉络，优化编程学习的效果。
目前，我国的人工智能教学处于一个不断摸索、发展、创新的阶段，这个阶段不是一蹴而就的，它需要长时间的努力。在这个过程中，教师与学生作为主要的参与者，需要不断的进行磨合，找到最适应自己的学习方式与教学方式，以此推动中国人工智能教育事业的更全面、更快速的发展
【参考文献】
[1]引入深度学习的人工智能类课程.李睿凡.王小捷.钟义信，20132013年全国智能科学与技术教育暨教学学术研讨会
[2]Seminar教学法在研究生人工智能原理教学中的应用.谭月辉.李召瑞.张天辉.孙慧贤.陶杰，20132013年全国智能科学与技术教育暨教学学术研讨会
[3]人工智能概论教学探讨.刘若辰.张向荣.焦李成，20122012年全国智能科学与技术教育暨教学学术研讨会