以智慧课堂培养高中生人工智能核心素养策略初探

徐启发

摘 要：高中信息技术新课程标准明确指出要落实立德树人根本任务，发挥核心素养的统领作用。文章旨在探讨新课程标准背景下如何应用智慧课堂培养高中生的人工智能核心素养。文章从详细剖析构建高中人工智能智慧课堂的意义入手，提出使用智慧课堂培养高中生人工智能核心素养的策略，最后阐述基于智慧课堂实现教学评一体化。通过运用该方法进行高中人工智能教学，取得了较好的成果，有效地提升了学生人工智能核心素养。

关键词：智慧课堂；人工智能；核心素养

一、构建高中人工智能智慧课堂的意义

（一）智慧课堂是信息技术新课程实施的内在要求

高中信息技术新课程标准指出，人工智能课程要落实立德树人的根本任务，发挥核心素养的统领作用。同时，重视在新课程背景下，尤其是线上线下混合式学习多模态应用下，人工智能的教与学已经发生了很大变化，更加适合创新和泛在学习，呈现出与智慧课堂融合的新态势。

随着技术的工具属性充分发挥和智能时代的悄然来临，智慧课堂逐渐成为学校的主阵地，有专家认为：“智慧教育成为教育信息化的重点和未来发展方向[1]。”本文以高中信息技术新课标为基础，从教学目标的设定、教学内容的整合、练习实践活动的设计等方面进行探讨，研究如何合理利用智慧课堂培养中小学生人工智能核心

素养。

（二）智慧课堂是师生高效学习的迫切需要

传统教学由于使用的教具比较简单，加之使用的新技术较少，所营造的学习氛围难免简单，不利于学生开展创造性的学习。例如，在对人工智能的多个知识点（人脸识别、语音识别和手势识别等）进行学习和实践时，如果没有智慧课堂做辅助，学生经常会遇到各种困难，很难理解人工智能蕴含的抽象的理论和原理。但是，如果使用智慧课堂，教师提前将知识点讲解录入该学习平台，学生可得到随时随地的泛在学习，即使是在场学习时也非常方便。智慧课堂承载了学生高效学习人工智能的任务，为高效学习打下了基础。有专家认为，智慧课堂从本质上来讲就是翻转课堂的重塑和升级，是一种利用智慧技术培养学生创新能力和学习能力的新形式。

二、使用智慧课堂培养高中生人工智能核心素养的策略

智慧引领互动，教学模式是智慧教育系统的核心要素。教师以项目探究为引领，通过构建一系列实践活动，培养学生具备高中信息技术中的信息意识、计算思维、数字化学习、信息化社会责任等素养，提升人工智能核心素养。

（一）基于智慧课堂确立教学目标策略

教学目标是教学中纲领性文件，是对教学需要达到目的的描述，通过是否达到教学目标可以评判课程的好坏，因此，确立一个切实可行的智慧课堂目标，显得非常重要。上课前，教师需要通过智慧平台的测评功能对学生进行前测。具体方法是：学生登录智慧学习平台进入自动测评模块，按照模块中的自动知识和技能检测功能即可完成，完成后教师端会有相应的实时反馈。教师设计的前测内容涉及已学过的人工智能知识，如人脸识别、语音识别和手势识别、机器学习和神经网络等。通过对学生进行前测，可以了解学生目前的知识水平，科学地确定教学目标。

1.前测提供反馈数据

教师从平台提供的数据反馈发现，学生说出人脸识别的部分术语或者做部分人工智能实验，但是不能说出人脸识别背后的科学原理。同时，在语音识别中也出现了同样的情况，学生在AI智能平台进行图片训练以及生成频谱图等，但是不能语音识别背后的技术，且他们的描述往往缺乏条理性和逻辑性。

2.科学制定教学目标

立足学情，整合单元内容，教师制定了如下指向核心素养的单元教学目标：学生理解人脸识别理论原理和完成人脸识别、语音识别、手势识别、交通灯识别等实验；学生理解机器学习、神经网络等理论，能分析人脸识别、语音识别及手势识别等蕴含的科学原理。其中，以机器学习和神经网络为基础，让学生深入了解一些人工智能实验，诸如人脸识别、语音识别、手势识别及交通灯识别等蕴含的人工智能原理，能根据人工智能原理完成相应的创新实践。

（二）基于智慧课堂，确定教学内容策略

1.立德树人是教学内容的根基

课堂应该充分彰显新课程标准中立德树人的要求，从立德树人与学科特点中找到两者的契合点，巧妙地运用到教学中生成教学目标。

2.根据前测精准定位学生最近发展区

针对学生在前测环节反映出的对人工智能理论和实践缺失等问题，教师选取不同形式内容，帮助学生从不同方面了解人工智能的理论和实践。

3.将教学目标逐步细化

根据教学目标，学生通过了解人脸识别、手势识别、语音识别、交通灯识别等重要人工智能应用，充分感受人工智能的便捷性，激发学生使用人工智能的乐趣，加深对科学技术理解和认同，树立国际科技视野，把人工智能进一步发扬光大。

（三）基于智慧课堂，实施教学实践

以学生前测数据为基础，教师制定了科学的教学目标，精准选择了合适的教学内容，之后需要选择恰当的教学方式将课程实施出来。往往教学环节需要独具匠心，给学生建构一个利于发散思维和创新的课堂。所以，每个教学环节都需要认真打磨、精心设计。

1.导入环节

利用智慧学习平台的音频、视频、动画播放功能，为学生展现精心选择的趣味材料，内容为本节课知识点的相关内容，可以让学生通过本材料联想或者迁移到要学习的知识上来，让学生自主进入最近发展区，以此培养他们的问题探知能力和知识迁移能力。在导入环节可以通过文字导入、音频导入、视频导入、动画导入、漫画导入、图片导入、群体舞台表演导入等多种方法，以充分激发学生的学习兴趣。智慧学习平台支持多种载体形式，可以利用这些丰富的载体形式，调动学生的积极性。一个成功的导入是课程顺利开展的关键，在本环节是否能顺利将学生的学习兴趣充分吸引过来，在一定程度上决定着听课的效率，而通过智慧课堂在绝大多数情况下能顺利導入，激起全体同学的学习兴趣，营造浓厚的学习氛围。

2.知识精讲与学习环节

（1）利用多媒体精讲

教师对本节课知识网络进行精讲，对于比较难的知识点，可以通过智慧学习上的动画形式，降低同学们的学习难度。一方面动画形式趣味性比较强，另一方面学生可以反复地观看细节，以便他们掌握其中的原理。

（2）充分利用智慧学习平台交互功能

教师可以利用智慧学习平台上的交互功能，巧妙设置交互内容和正确答案，然后设定学生回答时间。当学生顺利答完提交，教师端可以实时看到学生的答题情况，然后根据答题器的回答状况向学生反馈，让学生知道更深入的情况。

（3）智慧分组

黄荣怀教授认为，“课堂活动的重点在于帮助学生开展深度的小组合作”[2]。教师根据学生的兴趣将学生分为不同的小组，采用“同趣分组”的方法，即小组成员都对同一项目感兴趣。学生根据自己志趣讨论共同喜欢的项目。在网络上，教师同样可以利用智慧课堂的“分组”功能，将讨论内容相同或相近的学生划分在同一小组，进行充分的交流和探讨。与现实中的分组不同的是，智慧课堂的分组非常方便，只需要簡单操作就可以了。分组后同组学生可以在共享网络学习空间，将需要的学习资源和生成的学习成果同步反馈到学习空间，实现小组协同和资料共享，这样可以更方便地完成项目。学生打开智慧学习平台进行学习，可以在线摘抄或者做笔记。当他们学习遇到难题时，可以自主使用智慧学习平台的在线助手等功能进行查询。

3.展示环节

学生通过智慧学习平台将各小组自制的思维导图投屏到互动屏幕上，学生端和互动屏幕都展示同样的内容。教师在活动过程中，可以随时截屏学生的练习或作品，直接进行分享与点评非常方便。通过展示交流环节，学生可以充分开展讨论，互通有无，与其他人共享自己的观点，在观点碰撞过程生成思维创新的火花。

三、基于智慧课堂实现教学评一体化

高中信息技术课程标准指出，注重“教学评”一体化设计，充分利用多种评价方式，为学生提供科学的评价，让学生感到学习后的提高。同时要注意教学和学习都是为了满足学生个性化学习需要，要与评价相统一。

（一）运用智慧课堂精讲精练

有学者提出中小学要切实减轻学生的课业负担、满足学生个性化的学习需求，加强促进学生基础发展与满足个性需求之间的协调。要想真正地做到高效学习，就要提高练习的设计质量，做到精准练习。教师要设计有效的、高质量的练习，可以尝试把课后练习转为智慧课堂中的随堂练习，当堂反馈。如制作智能浇花系统项目，可以用课程现场评价的方法进行考评。

设计高质量的智慧课堂练习需要分清类型。人工智能智慧课堂练习有三种类型，分别是基础性练习、目标性练习和拓展性练习。在练习设计时要考虑多方面的因素：一要依据教委下发的课程设计标准，根据课程标准确定单元教学内容，包括内容框架、目标、课时分解、学情分析、练习目标、练习类型、如何使用（如何布置、预估时长……）等；还要依标据本，精准设计练习的任务和内容，实现教、学、评三位一体。二要确定练习框架，分层设置练习任务；要定练习目标，坚持练习目标导向。三要定练习内容，灵活处置课后练习；同时要定练习评价，评价方式尽量做到灵活多样。另外，在评价方式上，要注意表现性评价、过程性评价和发展性评价相结合，采取多样化的评价方法，让每个同学都能在智慧课堂上感受到练习的快乐，同时还要注意评价时间全程化，对每个练习过程中都要注意留心观察，捕捉学生的每一点用心之处；最后要注意评价主体多元化，从多个维度去评价学生取得的成长和进步。可以说，智慧课堂在实际的教学中发挥了极其重要的作用。

（二）运用智慧课堂对学生进行学习路径分析和学习规律挖掘

黄荣怀教授认为，“从与教学行为相关的应用和领域中获取数据”[3]。学生使用智慧平台完成练习的时候，平台记录了每位学生的完整学习过程，从学习过程中可以看到每位学生的学习路径。学生的学习路径分为正确学习路径和错误学习路径，如何帮助学生从错误学习路径中走出来？这里面蕴含了知识节点理论。往往一名学生在理解某部分知识时存在一些误差，这些误差经过知识测评，被智慧学习平台发现给出相应的修改的策略，学生按照修改的建议重新练习，生成正确的学习路径，顺利到达知识的最近发展区，让学生学到新知识和技能。

（三）运用智慧课堂设计多层次练习，尊重学生的差异性

分层练习不是一个新概念，它是伴随着新课改落地生根。新课程标准形势下，如何设计优质高效的智慧课堂练习？应该做到精准练习分层，让学生根据实际自主选择。根据学生学习能力的差异，教师进行智慧课堂分层练习设计，让学生根据自己的学习实际进行自主选择，从练习中享受获得感、成就感，学生完成练习的效率会更高。分层练习设计真正做到了以学生为中心，让学生各取所需。

（四）运用智慧课堂设计趣味性练习，调动学生练习的积极性

教师应该通过认真研读政策，反复揣摩练习的“质”与“量”关系，设计出了多种新颖、灵活的练习形式，实践表明，这种方式深受学生喜爱。比如，为了让学生对练习更感兴趣，可以让他们完成诸如设计思维导图，或者制作喜欢的程序、处理图片和视频等不同层次任务。比起传统的练习内容，思维导图、编写程序、处理图片和视频更能调动学生的积极性、主动性、创新性和实效性。

教师将设计好的练习上传到智慧学习平台，当即发布随堂练习，学生可以根据自身情况从三项练习中选择其一完成。对于部分学生的个性化问题，教师可以很方便地利用智慧学习平台进行解答，同时这些解答还可以保留在智慧学习平台，供学生反复观看。如果有非常难的问题，教师可以提前录制好微课视频，发布在智慧学习平台，供学生反复揣摩观看，强化他们的学习效果。

（五）借助智慧课堂，建立学生档案，满足个性化学习需求

智慧课堂平台还可用于记录学生日常学习行为、完成课程练习的次数与正误率，这些数据可以帮助教师完成对课堂教学设计的调整，促进生成更高效的教学。这不仅可以对学生学习数据进行采集，还可以利用智慧学习平台进行大数据运算，为学生提供个性化的学习指导和相关学习资源，为教师智慧生成备课资源包、教学设计模板、训练题集以及优化、适切的教学资源等。

结束语

在高中信息技术新课程标准下，使用智慧课堂对培养人工智能核心素养具有重要意义。智慧课堂具有精准化、个性化、灵活性、创新性等特点，高中信息技术教师应当善于使用智慧课堂这些优点，充分激发学生的学习兴趣，为学生创造适合创新的环境，不断提升教育的育人功能，在善教与乐学良性互动下，积极促进学生人工智能核心素养的提高，让智慧课堂引领学生全面发展。

参考文献

[1]黄荣怀，刘梦彧，刘嘉豪，等.智慧教育之“为何”与“何为”：关于智能时代教育的表现性与建构性特征分析[J].电化教育研究，2023，44（1）：5-12，35.

[2]黄荣怀.信息化环境下的课堂教学变革[J].教育与教学研究，2021，35（3）：1-2.

[3]黄荣怀，高博俊，王欢欢，等.基于教学过程感知的行为计算[J].电化教育研究，2020，41（6）：20-26.

本文系中国教育技术协会“十四五”规划专项课题“人工智能与教育”（课题批准号：XHZXKT2022028）的研究成果。