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设计思维赋能AI课堂:初中人工智能教学的新探索
文章字数:1976
《中小学人工智能通识教育指南(2025年版)》指出构建分层递进、螺旋上升的人工智能通识教育体系,通过知识、技能、思维与价值观的有机融合培育学生四位一体的核心素养具有重要意义。当前,随着人工智能技术不断与初中课程体系相融合,如何在教学中提升人工智能技术应用效果成为当前初中教学重要研究方向。文章基于统编人教版初中信息技术课程,探索将设计思维融入课堂教学的创新路径,通过探讨人工智能教学特点、课程设计思维,分别从感知设计、探究环节、建构阶段三个阶段探究初中人工智能教学策略,旨在提高初中教学与人工智能技术融合效率,为全面构建“人工智能+教育”提供教学参考。
一、人工智能教学特点和课程设计思维
人工智能教育主要是指利用人工智能技术、大数据分析技术、机器学习技术等先进技术,将其应用在教育教学领域中,起到提高教学质量,激发学生学习兴趣,满足学生个性化发展等目的。人工智能课堂特点主要包括技术性和学习性。其中,在初中信息技术学科教学中应用人工智能技术开展教学时课程设计思维包括:一方面,以学生为本,在开展教学设计时应结合学生个性特点和生活经验,设计具有价值的课程内容,引导学生利用人工智能技术有效开展学科学习。在教学设计中,结合学生生活经验和认知水平,设计学生能够理解的AI真实互动场景,使学生能积极投入课程学习中。另一方面,利用AI技术开展课程设计应以实际应用为主,所开展的课程设计内容应贴合教学要求,起到提高学生实践能力、拓展能力、创新能力效果,让学生在AI技术赋能下全面提升学科素养。
二、设计思维赋能AI课堂:初中人工智能教学策略
(一)感知设计:结合生活经验,激发学习热情。在初中信息技术课程设计中,引入人工智能技术开展相关教学工作时,首先要结合学生生活经验,创设具有价值的教学情境,实现感知设计目的。在设计思维赋能AI课堂背景下,教师在开展教学设计时,首先要激发学生学习内驱力,激发学生求知欲。比如在开展关于人工智能相关知识启蒙教学时,为提高学生学习积极性,教师应结合学生生活实践,从学生日常生活视角切入教学主题,让学生结合生活实际理解“什么是机器学习”“图像识别”等概念。在进行图像识别相关知识教学设计中,结合学生进校安检时人脸识别场景,提问同学们“校门口的安检机器如何通过刷脸识别出你是某班学生呢?”通过此类问题使学生意识到人工智能与个人生活联系十分紧密,激发学生对人工智能技术学习兴趣。
(二)探究环节:借助算法平台,培养计算思维。在教学设计中,信息技术课程对学生动手能力、探究能力要求较高,为提高学生对人工智能技术应用与实践,教师应加强探究环节设计工作,借助算法平台,进一步培养学生计算思维。在具体设计时,教师结合感知环节问题,让学生将相关情境转化为具体问题,并设计具有针对性的探究人物。比如针对“人脸识别”问题,教师引导学生如何利用人工智能技术探究人脸识别技术。在探究环节中,抛出探究问题:如何应用AI技术实现人脸识别功能?学生结合课程知识以及探究问题,通过小组合作、探究式学习等方式,进行数据收集,利用人工智能模型让机器学会识别这些数据,教师借助百度AI体验平台、算法平台等,让学生通过亲自操作,探究和体验如何实现“人脸识别”功能,借助算法平台,有效培养学生计算思维,增加学生综合素养。
(三)建构阶段:搭建智能模型,体验工程实践。在传统教学设计观念中,教师备课往往侧重于“教什么”,而在设计思维引导下更加关注“怎么教”。以设计思维赋能AI课堂,开展初中人工智能教学时,教师应重点开展课程建构环节教学设计工作,结合感知设计环节和探究环节教学成果,搭建智能模型,让学生通过实践方式实际应用人工智能技术。在具体教学设计中,当学生理解人工智能基础算法原理以后,教师可以引导学生进入更加高阶学习。在教学设计建构环节,结合学生学习能力,不要求学生在初中阶段编写复杂代码,而是侧重于利用Python图形化扩展模块或者其他AI教学专用功能,将探究阶段训练的模型具体应用到相应的软件上,让学生通过小组合作等方式能成功搭建一个“人脸识别”模型。通过相关教学设计,使学生完整体验AI功能,理解算法、软件、硬件等如何协同合作,培养学生解决问题、创新能力以及实践动手能力。在该教学模式的作用下可以起到调动学生学习积极性的作用,促使学生更加积极地参与到该方面教学的过程中,对于提升该方面教学质量以及效果等均有重要意义。
三、总结
综上所述,以设计思维赋能AI课堂,将人工智能技术应用到初中信息技术课程教学中不仅是单一的技术应用,而是在人工智能技术赋能下,创建以学生为教学设计中心、以实践教学为目的教学环境。在教学探索过程中,结合生活经验,创设教学情境,借助算法平台,培养学生计算思维,搭建智能模型,体验工程实践等教学策略实现感知、探究、建构教学设计目的,进一步实现人工智能创新性教学目的。
作者单位:临沂双月湖实验学校
一、人工智能教学特点和课程设计思维
人工智能教育主要是指利用人工智能技术、大数据分析技术、机器学习技术等先进技术,将其应用在教育教学领域中,起到提高教学质量,激发学生学习兴趣,满足学生个性化发展等目的。人工智能课堂特点主要包括技术性和学习性。其中,在初中信息技术学科教学中应用人工智能技术开展教学时课程设计思维包括:一方面,以学生为本,在开展教学设计时应结合学生个性特点和生活经验,设计具有价值的课程内容,引导学生利用人工智能技术有效开展学科学习。在教学设计中,结合学生生活经验和认知水平,设计学生能够理解的AI真实互动场景,使学生能积极投入课程学习中。另一方面,利用AI技术开展课程设计应以实际应用为主,所开展的课程设计内容应贴合教学要求,起到提高学生实践能力、拓展能力、创新能力效果,让学生在AI技术赋能下全面提升学科素养。
二、设计思维赋能AI课堂:初中人工智能教学策略
(一)感知设计:结合生活经验,激发学习热情。在初中信息技术课程设计中,引入人工智能技术开展相关教学工作时,首先要结合学生生活经验,创设具有价值的教学情境,实现感知设计目的。在设计思维赋能AI课堂背景下,教师在开展教学设计时,首先要激发学生学习内驱力,激发学生求知欲。比如在开展关于人工智能相关知识启蒙教学时,为提高学生学习积极性,教师应结合学生生活实践,从学生日常生活视角切入教学主题,让学生结合生活实际理解“什么是机器学习”“图像识别”等概念。在进行图像识别相关知识教学设计中,结合学生进校安检时人脸识别场景,提问同学们“校门口的安检机器如何通过刷脸识别出你是某班学生呢?”通过此类问题使学生意识到人工智能与个人生活联系十分紧密,激发学生对人工智能技术学习兴趣。
(二)探究环节:借助算法平台,培养计算思维。在教学设计中,信息技术课程对学生动手能力、探究能力要求较高,为提高学生对人工智能技术应用与实践,教师应加强探究环节设计工作,借助算法平台,进一步培养学生计算思维。在具体设计时,教师结合感知环节问题,让学生将相关情境转化为具体问题,并设计具有针对性的探究人物。比如针对“人脸识别”问题,教师引导学生如何利用人工智能技术探究人脸识别技术。在探究环节中,抛出探究问题:如何应用AI技术实现人脸识别功能?学生结合课程知识以及探究问题,通过小组合作、探究式学习等方式,进行数据收集,利用人工智能模型让机器学会识别这些数据,教师借助百度AI体验平台、算法平台等,让学生通过亲自操作,探究和体验如何实现“人脸识别”功能,借助算法平台,有效培养学生计算思维,增加学生综合素养。
(三)建构阶段:搭建智能模型,体验工程实践。在传统教学设计观念中,教师备课往往侧重于“教什么”,而在设计思维引导下更加关注“怎么教”。以设计思维赋能AI课堂,开展初中人工智能教学时,教师应重点开展课程建构环节教学设计工作,结合感知设计环节和探究环节教学成果,搭建智能模型,让学生通过实践方式实际应用人工智能技术。在具体教学设计中,当学生理解人工智能基础算法原理以后,教师可以引导学生进入更加高阶学习。在教学设计建构环节,结合学生学习能力,不要求学生在初中阶段编写复杂代码,而是侧重于利用Python图形化扩展模块或者其他AI教学专用功能,将探究阶段训练的模型具体应用到相应的软件上,让学生通过小组合作等方式能成功搭建一个“人脸识别”模型。通过相关教学设计,使学生完整体验AI功能,理解算法、软件、硬件等如何协同合作,培养学生解决问题、创新能力以及实践动手能力。在该教学模式的作用下可以起到调动学生学习积极性的作用,促使学生更加积极地参与到该方面教学的过程中,对于提升该方面教学质量以及效果等均有重要意义。
三、总结
综上所述,以设计思维赋能AI课堂,将人工智能技术应用到初中信息技术课程教学中不仅是单一的技术应用,而是在人工智能技术赋能下,创建以学生为教学设计中心、以实践教学为目的教学环境。在教学探索过程中,结合生活经验,创设教学情境,借助算法平台,培养学生计算思维,搭建智能模型,体验工程实践等教学策略实现感知、探究、建构教学设计目的,进一步实现人工智能创新性教学目的。
作者单位:临沂双月湖实验学校