基于新课标的中小学人工智能课程教学解决方案

一、研究背景

2017年，国务院发布的《新一代人工智能发展规划》明确提出，在中小学开展人工智能教育，推动人工智能技术与教育的深度融合。2022年4月，教育部发布《义务教育信息科技课程标准（2022版）》（以下简称“新课标”），明确了信息科技课程的核心素养，包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任。在国家和地方政策的推动下，全国各地中小学积极引入人工智能教育活动，探索人工智能课程的实施路径。

然而，当前国内关于人工智能教育的研究主要集中在对人工智能教育的解读、资源搭建以及与传统信息技术课程的融合等方面。许多学校在实际教学中面临资源利用困难、教学模式缺乏指导等问题，尤其是在如何有效开展人工智能教学方面，尚未形成明确的理论框架和实践路径。因此，理论研究与实践探索亟需科学指导，以解决人工智能教育中的实际问题。

在此背景下，本研究以宝安区现有人工智能教育现状和相关平台资源为基础，提出基于新课标的中小学人工智能课程教学模式，旨在为中小学人工智能课程教学提供理论支持和实践启发，并通过教学实践促进学生核心素养的发展。

二、模式构建：以学生为中心的教学新范式

基于新课标的人工智能教学以学生为中心，通过人工智能技术激发学生的学习兴趣和求知欲望，帮助学生在自主探索和小组合作中积累编程知识和算法思维，从而培养其核心素养。基于新课标的中小学人工智能课程教学模式通过体验式学习的方式，将理论与实践相结合，帮助学生在真实情境中理解人工智能技术的应用，并通过反思和应用将知识内化为能力，最终实现核心素养的培养目标。

（一）情景导入，激发学习兴趣

信息科技核心素养强调培养学生的信息意识，而人工智能课程的首要目标是激发学生的学习兴趣，使其主动寻找信息资源解决问题，提升信息感知能力。为此，教师在课程导入阶段应结合当堂课的知识内容，利用人工智能资源平台的相关作品或场景，直观展示人工智能的应用魅力。通过这种方式，学生不仅能明确本节课的学习目标，还能感受到人工智能的实际价值，从而激发学习自主性，提高课堂投入度，并在小组合作中更加积极主动。

（二）梯度任务，促进技能提升

计算思维的培养需要学生在问题解决过程中经历算法设计等思维活动。本研究通过引入半成品加工策略，设计导学案，引导学生将抽象算法转化为具体的编程逻辑。学生利用课前提供的学习视频，结合先验知识，在小组合作中用自然语言描述算法逻辑，逐步搭建编程程序。这种设计使教师从讲授者转变为引导者，帮助学生通过流程图自主探究程序设计的全过程。

由于学生的学习能力存在差异，课程中需将复杂任务分解为分层的梯度子任务，从简单到复杂，逐步提升难度，以适应不同水平学生的需求。通过这种从自然语言到编程语言的过渡，再到动手编译的强化过程，学生的计算思维能力得以潜移默化地培养。

（三）归纳总结，知识内化提升

基于大卫·库伯的体验学习圈理论，分层任务设计不仅满足了不同能力学生的需求，还通过优秀作品的展示和评选，激发全体学生的创新思维。在程序设计师的创意阐述环节，学生通过体验同伴的作品，评选出最佳设计，以点带面激活思维。最后，教师总结本节课的重点内容，再现学习过程，引导学生整合、内化并提升所学知识，进一步巩固学习效果。

（四）拓展延伸，建立开放课堂

新课标强调培养学生的数字化学习与创新能力以及信息社会责任。为此，课堂需通过拓展延伸实现开放性。教师可引导获奖学生发表设计感言，分享人工智能的优化建议，并鼓励其他学生发散思维，课后继续设计和开发相关作品。这种设计不仅激发学生的进一步学习兴趣，还培养了他们的创新能力和对信息社会责任的意识，使课堂学习延伸至课外，形成开放的学习生态。

三、支撑人工智能课程教学模式实施的教学平台

3.1 平台功能与特点

人工智能教学云平台是一个功能强大的开放式课程平台，为中小学人工智能课程教学提供了有力支持。

人工智能教学云平台

该平台具备以下显著特点：

• 课程开发自主性：平台支持教师自主开发在线课程，可将 Word、PPT、PDF、视频等常见课件直接转换成在线课程。这一功能极大地便利了教师将专业基础课程迁移到平台上，便于构建完整的大数据、云计算、人工智能专业课程体系。例如，教师可以将自己精心制作的 PPT 课件轻松转换为在线课程，丰富课程资源，满足不同教学需求。

• 教学与实训融合性：平台内置丰富的教学实训资源，将教学与实训完美结合。通过提供实际的编程环境和项目案例，学生可以在学习理论知识的同时，进行实践操作，加深对知识的理解和掌握。比如，平台提供的人工智能编程实训项目，让学生在完成项目的过程中，锻炼编程能力和解决实际问题的能力，实现理论与实践的有机融合。

• 开放性与互动性：作为开放式平台，它不仅为教师和学生提供了丰富的教学资源，还促进了师生之间、学生之间的互动交流。学生可以在平台上展示自己的作品，分享学习心得，教师可以及时给予反馈和指导。这种开放的互动环境有助于激发学生的学习积极性和创造力，形成良好的学习氛围。

3.2 平台资源与应用

• 课程资源丰富多样：平台拥有涵盖人工智能基础知识、编程语言、机器学习、深度学习等多个领域的课程资源。这些课程资源由专业教师团队精心编写和制作，内容丰富、质量高，能够满足不同年级、不同层次学生的学习需求。例如，针对初学者，平台提供简单易懂的人工智能入门课程，帮助学生快速了解人工智能的基本概念和应用；对于有一定基础的学生，平台提供更深入的机器学习和深度学习课程，引导学生探索人工智能的前沿技术。

• 实训资源实用性强：平台的实训资源包括各种编程工具、数据集、项目案例等。这些资源为学生提供了真实的编程环境和实践机会，使学生能够将所学知识应用到实际项目中。例如，平台提供的图像识别实训项目，学生可以使用平台提供的数据集和编程工具，进行图像识别算法的设计和实现，通过实际操作掌握图像识别技术的应用方法和技巧。

• 应用广泛效果显著：在实际教学中，该平台得到了广泛应用并取得了显著效果。教师利用平台的课程资源和实训资源，开展线上线下混合式教学，提高了教学效率和教学质量。学生通过在平台上的学习和实践，不仅掌握了人工智能相关知识和技能，还培养了创新思维和解决实际问题的能力。例如，某学校在使用该平台开展人工智能课程教学后，学生在人工智能竞赛中取得了优异成绩，展现了良好的学习效果和实践能力。

四、总结

本研究基于现有人工智能教育现状和相关平台资源，构建了基于新课标的中小学人工智能课程教学模式，并探讨了支撑该模式实施的教学平台。研究结果表明，通过情景导入、梯度任务、归纳总结和拓展延伸等环节，能够有效激发学生的学习兴趣，促进学生技能的提升，帮助学生内化知识并建立开放课堂，进而培养学生的四大核心素养。同时，人工智能教学云平台凭借其课程开发自主性、教学与实训融合性以及开放性与互动性等特点，为教学模式的实施提供了有力支持，丰富多样的课程资源和实用性强的实训资源满足了不同学生的学习需求，促进了学生创新思维和实践能力的发展。未来，应进一步完善教学模式，加强教师培训，提高教师对人工智能教学的理解和应用能力，同时优化教学平台的功能和资源，以更好地推动中小学人工智能教育的发展，为培养适应未来社会发展的创新型人才奠定坚实基础。