廖 敏
广东省佛山市顺德区勒流江义初级中学 广东顺德 52800
摘 要：近年来，人工智能技术得到迅猛发展，人工智能教学也成为一个热门话题。本文阐述课堂、社团、竞赛相结合开展初中人工智能的实践教学，注重学生信息素养、计算思维、创新能力的培养，促进学生学科核心素养的发展。
关键词：核心素养、人工智能、教学实践探究
2018年，教育部指出，要“构建人工智能多层次教育体系，在中小学阶段引入人工智能普及教育”。人工智能教育目标的模型，以计算思维为重要目标，进行文化理解，兴趣培养和创新能力。初中人工智能教育教学的培养目标是在提升全民素质基础上，特别重视创新人才培养。通过课堂实现学生核心素养的提升，创新人才的培养通过兴趣小组、竞赛等方式，让部分有兴趣和能力的学生学到实实在在的东西。目前条件不是很成熟的情况下，课堂、社团、竞赛分层式因材施教是比较实际有效的教学实践。
一、把课堂交给学生，培养科学精神
初中人工智能教学内容有四个方面：第一，理解人工智能AI的概念和特点，了解人工智能的发展和研究内容。第二，介绍人工智能的主要应用领域，在航天、通信、交通、医疗、农业等行业都有所体现，学生了解图像识别、语言识别、自然语言处理、机器人及专家系统的综合应用。第三，学习Python编程技术，Python入门简单功能强大，还有丰富的AI库、自然语言和文本处理的库。第四，学生应用人工智能知识有效解决实际生活中的问题，启发学生创新思维，促进学生的全方位发展。
课堂中教师单纯理论讲解比较枯燥，利用微视频、学术网站及生活案例来丰富教学内容。为了激起学生对人工智能的兴趣，教师做好引导工作，把课堂交给学生，学生将教材与网络资源结合加深内容的理解，同时也查找自己想了解的问题，实现个性化学习，主动学习下提高了课堂教学效率。
人工智能教学中学生认识到现代科技发达的多元化社会要有信息意识，学习先进的科学知识才能不落伍。学生积极自主钻研中理性思考、批判质疑，比如学生提出目前还只是弱人工智能应用为主，强人工智能的出现会不会代替人呢？比如现在创客与人工智能有什么区别？学生研究发现，银行的自动门是红外线感应物体，不管什么人都可以进入，属于创客范畴。但刷脸进校园进小区是人工智能人脸识别的应用，它会思考判断此人与数据库信息是否匹配从而确定能否进入，更加智能更加安全。课堂以学生为主体，勇于探究中培养学生的科学精神。
二、社团中体验成功的乐趣，促进综合能力发展
人工智能项目集中信息技术中的传感技术、计算机技术和通信技术等学科知识，并综合了众多领域的科学和技术知识。面向全体学生实施开展比较困难，为此我们成立了“二进制”社团，招募有编程基础、对人工智能学科感兴趣的学生。加大硬件投入，基于K210人工智能主板，通过摄像头进行图像、人脸识别，通过语音及各类传感器完成人工智能项目。社团活动中达到每一个目标，学生都能体验到成功的乐趣，项目活动中充分培养协作能力、动手能力及综合能力。
基于学科核心素养视角和人工智能学科培养的特点，社团项目主题式教学有以下几个步骤：1、创设情境，引发项目需求，以学生实际生活为出发点，围绕学生身边的人物与事物而设计问题。2、头脑风暴，促进主动探索，社团成员提出各种想法，交流互动后确定解决方案。3、学习知识，编写核心程序，学习人工智能模块器件和知识明白工作原理，重点进行编程思路的研究，以成功编写程序控制核心模块工作。4、创意搭建，提高项目质量，如何使设备操作更方便，如何提高识别准确度等进行改进，让产品有更好地用户体验。5、思维迁移，实现项目创新，教师引导学生利用迁移性思维来创新，学以致用，激发学生崇尚科学的情感。
例如，科代表在登记缺交作业名单要耗费时间查找，学生就设计了一个“二维码收作业”，每个学生作业本上对应一个二维码，扫一扫立马知道结果。
例如，学生写字姿势不对影响身体骨骼发育，应用人体姿态估计算法Openpose对人体关键点检测，提醒学生注意坐姿。
社团中“特殊病人防走丢”视觉识别人工智能项目比较成功，具体说说，昏迷或神志不清的病人需要专人看护，耗费一定人力。在病人脸部上方安装一个摄像头，当摄像头检测到人脸时不用担心，当病人离开一段时间无法检测到人脸时就启动报警系统通知医护人员干涉。这个案例可以迁移到幼儿监护、养老院老人监护等方面的应用。
三、重视竞赛，计算思维是智能素养的核心素养
通过竞赛倒逼教师学生对人工智能学科的深入研究，也是目前初中阶段培养人工智能方面人才最有效的途径和方法。比赛重点考察学生的自主创新、问题解决、结构性思维、跨学科应用、团队协作和沟通表达六大能力。这六大能力也是面向未来的跨学科人才必须具备的核心素质。
人工智能竞赛是参与者使用开源开放的人工智能模块搭建，通过编程、制作，实现人工智能创意应用系统或作品。培训期间学生观看了智慧城市、智慧交通、智慧教育、智能家居、远程医疗等综合应用案例。学生从案例中得到启发设计方案、硬件搭建、程序编写、功能调试等完成人工智能作品。
规定题目竞赛中，解决问题的方案有很多种，哪一种方案最佳优化算法突出展示学生的计算思维编程思维能力，如方中圆、圆中方各自的面积比，如给出三张示范图片分别是罐子、瓶子、杯子，应用人工智能如何区分这三者。
开放式竞赛中，如智能家居的设计，可穿戴设备的设计，需要学生结合自身的生活实际，以改善人们生活品质为目的。例如，学生设计了“可穿戴智能盲人导航仪”，这是一款可穿戴设备，穿戴在盲人肩膀上辅助盲人安全行走及过红绿灯。通过超声波传感器判断与行人之间的距离，语音提醒盲人慢行。通过人工智能颜色识别判断红色、绿色，给出相应的语音提示帮助盲人安全过马路。
四、核心素养下初中人工智能教育的个人理解
初中人工智能教育教学中存在的问题，教师队伍匮乏、课程标准难以统一，资源配置难跟上。尽管如此，我们要乐观对待，从《新一代人工智能发展规划》文件中，可以看出，国家对此重视程度 是前所未有的，2030 年占领全球人工智能制高点的规划并“非雾里看花”空喊口号，而是从各个细节做了谋划布局，2020 年、2025 年、2030 年的三步走战略，也时刻鞭策着我们教育工作者。
基于信息技术教师的硬性标准 ，应大力培养人工智能课程教师。 鼓励发展创新型专业人才，对有希望成为人工智能课程的信息技术教师进行专业训练，使教师与技术共发展。需要尽快研究完整的课程内容体系，考虑基于信息技术课程的关系，并且要和编程课程、STEM、创客、机器人等课程有机的协调。
除了学校方面的支持，应鼓励社会与家庭重视人工智能课程。 只有当一项新技术引起了社会的重视，其发展才会更快更广。在追求全民信息素养的今天，良好的数字化成长环境对学生的信息意识培养好处多多，家长们应从小对孩子进行数字化熏陶。政府应鼓励社会开设人工智能课程兴趣班，开展人工智能相关活动，如知识竞赛 、创造性技能活动。
结束语：
初中阶段的人工智能教育对学生信息素养的提升是显著的，学生在对人工智能产生兴趣之后，就会积极自主地进行钻研，这样不但能提升学生的自主学习能力，还能让学生的信息素养得到提升。项目学习中启发学生的逻辑思维，培养学生从多角度看待问题的能力以及促进学生个性化的发展，充分激励学生的创新思维，全面锻炼学生的创新实践能力。
参考文献：
[1]杜沛.初中信息技术教学渗透人工智能教育的策略研究[J].新课程，2019（3）
[2]位文远.中小学信息技术课程中人工智能教育的应用探讨[J].教育教学论坛，2020（26）
[3]张艳清.基于学科核心素养的人工智能校本课程教学策略探析[J].亚太教育，2021（1）