基于信息科技学科核心素养的初中人工智能校本课程开发与实践

基于信息科技学科核心素养的初中人工智能校本课程开发与实践

梁美琳 田芝阳

重庆市江北中学校 重庆市400714

摘要：本文探讨了初中人工智能校本课程的目标、内容及实践情况。课程涵盖语音识别、自然语言理解、图像识别、机器人技术和机器学习等多个领域，通过使用mPython软件和掌控板进行实践，培养学生的编程能力和实际操作技能，同时关注人工智能对社会影响及其安全防范策略，旨在提升学生的信息科技学科核心素养。

关键词：信息科技学科；核心素养；初中；人工智能；校本课程

引言：

初中人工智能校本课程通过深入浅出的方式，引导学生探索和理解语音识别、自然语言理解、图像识别等先进技术。这不仅为他们未来可能的职业路径打下基础，更重要的是培养他们在信息时代中的创新能力和社会责任感。

一、信息科技学科核心素养

初中信息科技学科核心素养包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新和信息社会责任。这些素养不仅是学生学习信息技术的基础，也是他们在日常生活和未来职业中必备的能力，这四个方面互相支持、互相渗透，共同促进学生数字素养与技能的提升。

信息意识是指学生对信息的敏感性和理解能力。在信息爆炸的时代，学生需要学会有效地获取、评估和利用信息，通过信息意识的培养，学生能够更好地理解信息的本质和价值，避免信息过载的困扰。计算思维是信息技术学科的核心之一，初中阶段培养计算思维能力，不仅有助于学生理解计算机的工作原理，还能够提高他们解决实际问题的能力，培养逻辑思维和创新能力。数字化学习与创新则强调学生利用信息技术工具进行学习和创造，提升学习效率和质量，鼓励学生在实践中运用信息技术解决现实生活中的问题。信息社会责任意味着学生不仅要学会使用信息技术，还要在使用过程中意识到信息的合理、安全和道德问题，在数字化社会中合理使用信息技术服务社会发展[1]。

二、初中人工智能校本课程目标及内容

根据《义务教育信息科技课程标准》，结合学校的实际情况，制定的课程总目标如下：通过技术、资源等相融合的智能化环境，对人工智能有整体的、全面的、清晰的认知，掌握人工智能的基本概念及其应用的基本原理和方法，了解人工智能技术最新发展和研究趋势，认识到人工智能在生产和生活中的重要价值及意义，学会用所学知识和思维去解决实际问题，培养积极思考、严谨创新的科学态度，全面提升自身信息素养以及适应智能社会的能力，学会辩证地看待人工智能技术。

课程内容的设计遵循实践性、实用性、体系性、趣味性、伦理性，尽可能的符合本校初中学生的知识基础和心理认知。课程内容主要包含以下内容：语音识别技术是将人类的语音信号转换为文字或指令的技术，广泛应用于智能助手、翻译工具等领域，学生通过学习语音识别技术的原理，了解语音识别技术的基本框架和应用场景[2]。自然语言理解（NLU）是人工智能的重要领域，涉及计算机对人类语言的理解和处理。在课程中，学生将学习如何使用mPython进行简单的自然语言处理任务。图像识别技术是计算机视觉的重要组成部分，在课程中，学生将学习如何使用mPython和掌控板进行图像识别。机器人技术涉及机械、电子和编程的综合应用，基础知识包括机器人结构、传感器和执行器的工作原理。在课程中，学生过利用优必选的alpha人形机器人，进行机器人设计与编程实践。机器学习是人工智能的重要分支，通过让计算机从数据中学习，自动改进性能。在课程中，学生将使用mPython进行机器学习实践。通过编写程序，学生可以实现简单的机器学习任务，例如分类和回归。人工智能对社会的影响是广泛而深远的。在课程中，学生将探讨这些影响，并学习相关的安全防范与伦理问题。具体内容包括了解数据隐私保护措施、防止算法偏见以及应对人工智能滥用的策略。

三、初中人工智能校本课程实践

为了能更好验证设计的校本课程，在初一年级进行了为期一学期的教学实践，并对学生的信息科技学科核心素养、人工智能知识进行测评。实践发现，初中人工智能校本课程在提升学生信息科技学科核心素养方面展现了显著效果。

通过这门课程，学生得以系统学习人工智能的基础知识，包括机器学习、数据分析和人工智能在日常生活中的应用等内容。这不仅拓展了他们的知识领域，还培养了他们对新兴技术的理解和应用能力。初中人工智能课程的实施显著提高了学生对学习人工智能的兴趣。通过生动、实用的课程设计和教学方法，学生们更容易理解抽象的概念和复杂的算法，进而激发了他们对深入学习的动力。例如，学生可能通过编程小项目或模拟实验来理解人工智能算法的工作原理，这种实践性的学习方法不仅增强了他们的学习体验，还加深了对人工智能技术的实际运用理解。此外，人工智能课程的应用还在提升学生信息社会责任意识方面起到了重要作用。学生通过课程学习到人工智能技术的潜力和影响，理解到其在数据隐私保护、伦理规范等方面的重要性。这种综合性的学习不仅让学生掌握技术本身，还培养了他们在使用技术时的社会责任感和道德意识。

四、结语

初中人工智能校本课程通过实践与理论相结合，培养学生在技术应用与伦理意识方面的综合素养。这不仅有助于他们在信息技术领域的发展，也为未来面对人工智能带来的挑战时提供了必要的准备与思考。

参考文献：

[1]黄旭升, 许颖. 新课程背景下小学信息科技学科作业的设计策略[J]. 中小学信息技术教育, 2024, (05): 56-58.

[2]赵泳律. 核心素养视域下的小学信息科技学科教学研究[J]. 中小学电教(教学), 2024, (04): 67-69.