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核心素养视野下中小学人工智能教学策略探究

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  摘 要:随着新课程改革的推行,教育部门对培养学生综合素质的重视程度越来越高,本文展开了有关核心素养视野下中小学人工智能教学策略的研究,通过对人工智能教学内容及意义的阐述,来进一步分析其在教学实践中存在的问题,最后从课程标准、师资培养、教学资源以及外部环境支持等多方面提出了核心素养视野下中小学人工智能教学的策略,以其为我国中小学人工智能教学的发展提供参考。
  关键词:核心素养 人工智能 教学策略
  中图分类号:G633.67 文献标识码:A 文章编号:1003-9082(2020)10-0-02
  随着人工智能技术的不断发展和创新,世界各国国家开始重视人工智能在教育领域的发展和应用,并相继推出了人工智能教育应用政策,以期推动教育教学改革创新,培养具有信息素养和创新能力的人工智能人才。在人工智能发展越来越成为当下焦点的大背景下,积极建设并创新中小学人工智能教学体系,加快人工智能课程体系的建设,优化人工智能教育服务,为培养适应智能时代的人工智能高端人才,提升学生综合素质与能力是非常必要的。
  一、核心素养视野下中小学人工智能教学的内容及意义
  1.核心素养视野下中小学人工智能教学的内容
  信息意识是学生需要掌握的信息技术核心素养的重要部分,因此培养学生的信息意识尤为关键。而人工智能就是一门专门研究人类智能的理论、方法、技术和应用系统的新技术科学,可以有效地提升学生的信息意识。人工智能的发展正从科学技术应用领域逐渐走入普通人们的日常生活。中小学应开设人工智能相关课程,逐步推进程序设计教育,建设人工智能学科型人才,为我国人工智能的发展提供坚实的发展基础。
  2.核心素养视野下中小学人工智能教学的意义
  在中小学课程实施中运用人工智能有利于促进课程内容体系的现代化。和发达国家相比,我国的人工智能研究和教学体系的建立相对较晚,虽然当前的人工智能教学发展还存在较多的不足,但是将教育和人工智能进行有效的衔接和融合,不仅可以有效地提高我国中小学信息化课程的教育质量,同时大大扩展了科学的教育内容和中小学的技术信息技术。因此,我们要坚定不移地继续推动人工智能教学的发展,建立标准且体系化的人工智能课程,以此实现我国人工智能课程内容体系的现代化,并确保中小学现代科学与信息技术的时代和进步。
  二、中小学人工智能教学存在的问题
  1.人工智能教育缺少统一的课程标准
  虽然我国的人工智能教育政策提出了在中小学开设人工智能课程的要求,但目前的人工智能教育主要依靠信息技术课程、STEM课程和创客课程,缺乏统一完整的人工智能课程标准。中小学当前开展的人工智能课程,其教学模式一般为课外扩展、选修模块或者校本课程等,这样的安排和设置严重地偏离了课程建设的初衷,同时也大大地降低了对学生人工智能信息素养的培养。人工智能相关课程内容零散,缺乏人工智能知识、技术和能力目标的系统设计。中小学人工智能课程的教师大多缺乏专业性的人工智能专业背景,因此在教学的过程中只能按照其他学生的教学经验进行照搬式教学,降低了人工智能教学的质量。人工智能教学缺乏素材,不能达到预期的教学目标,也不能提高中小学生的人工智能知识和实践水平。
  2.人工智能教育缺少相应的师资力量
  师资短缺是中小学实施人工智能教育亟待解决的问题。与传统学科相比,人工智能本身相对较新,对学校师资力量和综合素质提出了更高的要求。但是,目前很多中小学缺乏强有力的师资力量,与人工智能相关的教师数量很少,很多学校甚至没有专门的人工智能教师。在这种情况下,人工智能的教育教学很难真正得到发展,教学质量也会受到一定的影响。一方面,中小学STEM与创客课程的数学、物理等学科教师缺乏人工智能知识背景,无法准确判断课程中需要使用何种人工智能技术,不能用合适的技术来解决課程中的问题。另一方面,从全国高校输出的人工智能专业人才供不应求,工资飞涨,而人工智能技术人员也缺乏教学理论和经验。因此,中小学很难招到既懂人工智能又懂教育的跨学科人才。人工智能课程开发建设的主力军仍然是信息技术教师。
  3.人工智能教育资源匮乏
  人工智能技术的属性相对较强。在这类学科教学中,对教学资源的需求相对较大。但是,现有的中小学人工智能教材大多采用大学教材,严重不符合中小学教育的内容。人工智能在我国起步较晚,现有教学资源不足,影响了教学质量。同时在人工智能课程开展过程中,主要以教师教授为主,学生被动地听,这样的教学方式也使得学生的人工智能课程学习的热情降低,对人工智能技术的探索失去兴趣。
  4.人工智能教育社会氛围缺乏
  人工智能是跨学科的,人工智能的顺利教学需要社会、学校和家庭的合作。社会上一些教育机构将人工智能课程简化为编程和机器人,并对课程的效果和作用进行虚假夸大,不仅混淆了人工智能技术的真正核心,同时也严重地损害了学生对人工智能技术学习的热情和欲望。目前中小学应试教育的特点使得学生和教师对人工智能课程不重视,因此中小学开设的人工智能课程一般和入学考试没有直接联系,这样尴尬的局面也使得我国在素质教育推动中遇到较大的阻力。
  三、核心素养视野下中小学人工智能教学的策略
  1.统一制定课程标准
  国家要加快制定中小学人工智能课程标准,明确课程目标和内容,为各地人工智能课程教学提供指导,为教材编写提供依据,根据中小学不同年龄段学生的认知特点,培养学生的数字实践能力、计算思维和信息意识,不断提高他们的信息素养。例如,小学阶段人工智能课程教学应以引导学生熟悉人工智能为重点,教学的重点在于激发和唤起学生对人工智能学习课程学习的兴趣和热情;初中阶段人工智能课程教学应注重对学生的动手实践能力的培养,让学生可以自主地进行深入地探索,并能激发其创新思维,独立且自主地设计出更复杂的作品。同时,学校和教师要开发和完善具有自身特色的人工智能课程,形成丰富的教学案例和成熟的课程体系。   2.加快师资的培养
  面对中小学师资短缺的现状,第一,需要解决人才来源的根本性问题。在高等师范院校和有条件的其他高校,通过设立人工智能相关专业来解决市场需求,不断加强对高校的学科专业体系的建设,使得人工智能专业毕业生能够更好地适应中小学人工智能课程的教学要求。第二,国家可以出台相应的政策,鼓励更多的高校人工智能专业毕业生积极投身于中小学教育教学活动中,同时也可以吸纳社会优秀人力资源,鼓励各类科研机构或企业的相关人工智能专家成为中小学兼职教师,为学校的人工智能课程的发展贡献一份力量;第三,中小学管理者要加强对中小学人工智能课程建设的重视,加强对学校人工智能课程教师的培养和建设。对于人工智能课程教师自身而言,要重视并清醒的认知自身教学的不足,丰富教学形式,合理规划教学方案,让人工智能技术和课堂内容进行紧密的衔接,以此提高学生学习人工智能技术的积极性。同时,教师还应积极与其他教师交流教学经验,进一步提高教师的综合水平。为了促进教师之间的交流,校长可以举办一个研讨会,让教师在研讨会上分享自己的经验。
  3.丰富人工智能教学资源
  3.1通过阐明人工智能的概念和发展历史,教师在选择相关资源时,应考虑这种教学资源是否更生动地解释人工智能。比如在选择导航产品时,要选择是否能支持客户个性化需求,考察大数据、大计算、大决策的密集程度,培养学生对人工智能产品信息的辨别能力。
  3.2让中小学生了解、感知和体验人工智能是人工智能课程教学的教学目标。在学生体验中,可以选择以学生手机APP的形式进行现场体验,如形色APP,这是一款花草识别APP。通过在教学场所现场制作识别方法,增强学生的产品体验感,让学生了解产品的工作原理。
  4.構建良好的内外部环境支持
  国家要求中小学将人工智能课程纳入日常教学活动,建立教育教学评估管理制度,确保人工智能课程在学校的有效实施;鼓励社会力量、科研机构和有关企业参与人工智能的普及;规范教育市场上人工智能的培训课程和相关教育产品,正确引导学生及家长对人工智能的认知和态度;学校应该推进智能图书馆、智能实验室、智能教室等人工智能学习环境的建设,不断构建和完善智能教育教学平台,使“人工智能”和学生的日常学习和生活进行无缝连接,注重对师生隐私和数据安全的监督和维护,加强对学生的法律和道德引导,使学生认识到人工智能的应用必须遵守国家法律、社会道德和人类道德。
  结语
  随着人工智能技术的快速发展,人工智能技术已经广泛应用于各个行业和领域,成为全球国际竞争和产业转型的新焦点。人工智能教育的目的是“育人”,即培养具有信息素养、计算思维和创新能力的学生,培养适应智能时代的人工智能高端人才。如何切实有序地推进人工智能教育政策的实施,需要政府、科研机构、中小学校和社会企业的共同努力,加快人工智能课程体系的建设,优化人工智能教育服务,构建良好的内外部环境支持,才能培养适应智能时代的人工智能高端人才,实现学生综合素质与能力的提升。
  参考文献
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