初中信息技術人工智能校本課程教學資源開發與實踐

發布時間：2022-12-10 10:54

摘要 V

Abstract VI

一、緒論 1

（一）研究背景與研究意義 1

1.研究背景 1

2.研究目的與意義 3

（二）研究現狀 4

1.國外研究現狀 4

2.國內研究現狀 7

（三）研究內容、思路和方法 9

1.研究內容 9

2.研究思路 10

3.研究方法 11

二、理論基礎及概念界定 12

（一）理論基礎 12

1.建構主義理論 12

2.多元智力理論 13

3.教學系統設計理論 14

（二）概念界定 15

1.人工智能 15

2.校本課程 16

3.教育教學資源 17

（三）技術支撐 18

1.掌控板 18

2.Mind+軟件 19

三、初中信息技術人工智能校本課程資源開發 21

（一）需求分析 21

1.學校的分析 21

2.學生需求調查 21

3.教師訪談 24

（二）校本課程目標的設置 25

1.課程目標的依據 25

VIII

2.初中信息技術人工智能校本課程資源的總目標 26

（三）校本課程內容建構 26

1.課程內容選擇 26

2.課程內容的確定 27

（四）課程實施計劃 27

1.課程教學安排 27

2.教學方法建議 28

（五）課程評價建議 29

（六）教學設計案例 29

1.《創意校園展》 29

2.《掌控天氣》 32

四、初中信息技術人工智能校本課程教學資源教學實踐 37

（一）教學實踐 37

1.教學實踐目的 37

2.教學實踐流程 37

3.教學實踐準備 37

（二）教學實踐問卷分析 38

（三）第一輪教學實踐與分析 40

1.行動計劃 40

2.行動實施 40

3.行動觀察 42

4.總結反思 45

（四）第二輪教學實踐與分析 46

1.行動計劃 46

2.行動實施 46

3.行動觀察 48

4.總結反思 51

（五）兩輪教學實踐與分析 52

（六）實施總結反思 56

五、總結與展望 57

（一）研究總結 57

（二）研究不足 57

（三）研究展望 58

參考文獻 59

附錄 63

附錄1：初中信息技術人工智能校本課程資源開設的調查問卷（學生問卷） 63

附錄2：初中信息技術人工智能校本課程資源開發需求（教師訪談提綱） 65

附錄3：初中信息技術人工智能校本課程資源開設實施效果（學生問卷） 66

附錄4：初中信息技術人工智能校本課程資源實施效果（教師訪談提綱） 67

附錄 5：初中信息技術人工智能校本課程教學資源教材 68

附錄 6：初中信息技術人工智能校本課程教學資源 PPT 69

附錄 7：初中信息技術人工智能校本課程教學資源編程 70

致謝 75

一、緒論

（一）研究背景與研究意義

1.研究背景

（1）人工智能受社會高度重視

于 1956 年，“人工智能”這門學科在申農等科學家們提出后，正式誕生。進入 21 世紀以來，隨著信息技術的不斷快速發展，國家對人工智能相關領域發展的重視，使得人工智能的發展越來越成熟，應用也更加廣泛，社會發展的各個方面如醫療、教育、國防等都受到了互聯網、大數據、智能產品等人工智能技術帶來了翻天覆地的變化。在各各行業受到智能技術的深刻影響下，國內外也積極采取相應措施，從而更好抓住人工智能迅速發展給社會各領域帶來的機遇。

2017 年 7 月 8 日，國務院實施《新一代人工智能發展規劃》1，在重點任務中闡述了要構建新型人工智能科技創新體系，突破和布局基礎理論，構建關鍵性技術，統籌建設創新平臺，在中小學教育階段建設人工智能相關課程,逐漸擴大編程教育的范圍。

2018 年 4 月 13 日，教育部通知《教育信息化 2.0 行動計劃》2，《計劃》指出繼續完成“三通兩平臺”推進，使用信息技術在教學中解決問題，將信息技術融入到教育中，構建“互聯網+教育”大平臺的三大任務，從而實現“三全兩高一大”的發展目標，即教學應用，學習應用，數字校園建設覆蓋全體教師、全體適齡學生、全體學校，促進教師和學生信息技術應用水平和信息素養普遍提升，構建“互聯網+教育”大平臺。

2016 年 10 月，美國白宮印發了《為人工智能的未來做好準備》3，在報告中包含很多建議和規劃來更好促進智能技術行業發展。2019 年 9 月，美國白宮更新了《國家人工智能研發戰略規劃》報告，從而幫助國家研究和投資人工智能，也為人工智能系統的完善和利用提供政策計劃。

隨著社會的支持和重視，我們需要不斷探索人工智能理論和課程資源，促進人工智能教育的全民普及，提高學生創新與思維能力，從而培養適應社會發展的復合型人才。

1國務院關印發新一代人工智能發展規劃的通知.（國務院.國發[2017]35 號）.[2017-07-08]

2教育部關于印發《教育信息化 2.0 行動計劃》的通知.（教育部教技[2018]6 號.[2018-04-18]

3教育人工智能（EAI）的內涵、關鍵技術與應用趨勢一一美國《為人工智能的未來做好準備》和《國家人工智能研發戰略規劃》報告解析J]遠程教育雜志，2017,35（01）： 26 — 35.

2）人工智能和教育整合

目前人工智能技術正采用多種形和教育領域快速結合，主要表現為兩點:一是在教育領域中應用所需的智能技術,如專家系統，教學設計自動化等；二是在教育領域中全面傳授人工智能知識，如學校開設 3D one 等相關的人工智能課程。當前對教學人工智能知識的研究漸漸升溫，并產生了廣泛的影響，主要表現為設立人工智能課程。英國蘇格蘭部分中學把人工智能課程加入信息技術與通訊技術（ICT）課程，如蘇格蘭中學在計算課程的高級提升層次模塊中,有明確人工智能教育的教學內容與教學目標，從而培養學生對知識分析、查找方法、專家系統等知識的理解和使用專門的工具解決問題的實踐能力。在我國，隨著人工智能教育的發展，人工智能研究也越來越多，如相關文章發表和相關委員會成立等，加速中小學人工智能教育發展和完善。

但目前在中小學階段實施人工智能教育仍然存在很多限制，主要體現在以下幾個方面：一是思想上，眾人及授課教師對人工智能課程的設立和教學模式存在誤解和偏見。二是教學目標設立參差不齊，教材內容無法適合社會和學生需要，教學方法主要還是以傳統教學為主，單一且缺乏創新，無法吸引學生學習興趣。三是目前人工智能課程作為選擇性必修課程而設立的，沒有系統評價機制。

在此背景下，設計并開發了一套針對于中學人工智能課程資源，一方面響應了國家號召人工智能教育推進和加深，另一方面也促進當前人工智能教育實施中的存在的部分問題的解決。

（3）新課標改革

隨著科技，智能技術的快速發展，為了更好適應時代需要，培養信息素養和創作能力的人才是一個重要教育目標。在2018年，教育部出臺《普通高中信息技術課程標準（2017 年版）》（以下簡稱新課標），新課標明確學生在完成 2003課程標準三維立體目標外還整合了信息技術學科核心素養目標，信息技術教育應該在學生掌握知識與技能的掌握轉向同時學會在具體情境中適應技術解決問題，主張在課程結構上設置人工智能模塊，從而推廣編程教育。

綜述，在初中信息技術課程開設出邏輯合理、適應學生、內容恰當且可行的人工智能相關課程資源具有很重要的意義。人工智能課程是一門整體性和創造性的課程，在全國各地的中學，小學開設人工智能課程，可以確保智能教育目標落實，促進資源充分利用，學生在課堂教學中通過對編程知識學習，借助計算機思維，分析和解決問題，幫助他們的獨立思考能力，計算思維和創新能力及集體意識和合作精神的培養，為以后的進一步發展打好了良好的基礎。

2.研究目的與意義

（1）研究目的

本文研究目的是在理論指導下，開發符合初中生認知發展特點及學校特色的信息技術校本人工智能課程資源；其次對學生來說可以激發對人工智能學習興趣，學會使用編程思維能力在具體情境解決問題，提升科技創新能力，意識到人工智能和我們生活密切相關，并為社會發展服務。最后可以給之后學校及相關研究者提供了一定理論和實踐的參考經驗，助力我國初中人工智能課程的建設。

（2）研究意義

理論意義：本研究促進學校初中信息技術人工智能校本課程資源理論豐富，對人工智能學科體系的完善具有一定意義。根據理論指導、設計開發課程，使特色學校課程資源得到一定豐富同時教學內容，案例等更加多樣。另外加速我國初中信息技術人工智能課程資源實證研究，促進人工智能學科體系和課程理論不斷豐富和完善，為教育教學研究者提供一定借鑒從而助力我國中學階段人工智能課程的建設。

實踐意義：通過對初中信息技術人工智能校本課程資源開發，把人工智能知識和技術引入中學課堂中，一方面，落實了《新一代人工智能發展規劃》的計劃，激發學生學習的興趣，提高初中生在人工智能方面的知識和技能，培養新一代社會人才；另一方面，教師作通過不斷地發現反思和改善課程，有利于教師專業發展，也為教師在開設或尚未開設人工智能課程的學校中提供新的研究思路。

（二）研究現狀

1.國外研究現狀

（1）人工智能課程研究現狀

在 1956 年，人工智能的概念在達特茅斯會議上首次提出，將其界定：“使一部機器的反應方式像一個人在行動時所依據的智能”[ RUSSELLSTUART J,NORVIGP.Ar ti ficial I nt elligence : a modern approach [M] . 2nded. New jersey : Pre ntice] [Hall，2003：908—915.] []。隨著國外對人工智能技術和科學技術課程的重視，紛紛發布有效政策，相關學者也積極開展有趣的人工智能活動研究，提倡多方協作開發教學內容和資源。Robert M. Aiken提出將工具結合人工智能模式來更好輔助教學1。 Dillon, Richard W•認為在高中計算機課程加入人工智能知識，構建解決人工智能基礎問題，語言處理、專家系統設計和機器人人和制造結合的程序2。在Popenici, StefanA.D.和 Kerr, Sharon的研究中探討了高等教育階段人工智能等新的技術在對學生過程，學習方式產生的影響3，從而更好培養學生的信息意識和計算思維能力。

在國外，英國，美國及日本等國家是較早把人工智能課程加入到原本課程體系中的。

在 2015年，美國在中學信息技術課程設立靈活的人工智能課程，各個地區的學校可以根據各自的需求和要達到教育目標對人工智能課程提出相應建議。威斯康星州的人工智能課程在“媒體與技術”層進行展開，面向 12年級學生4。佛吉尼亞州把“職業和技術類” 課程加入專家系統，面向 11-12年級學生5；在2016年，美國加大對計算機科學教育資金的幫助，目的在于普及計算機教學；在2017年，美國權威組織修改并訂制了《CSTA K— 12 計算機科學框架》，該標準把學生年齡分成了 5 個階段，計算機教育主要分成算法和編程，計算機系統，數據和分析，計算機技術的影響，網絡和互聯網五大模塊，另外還涉及到了人文社會類和實用技術的內容。學習者可以掌握基礎理論知識同時也可以應用到實踐中，更好提高思維能力和動手能力。隨著社會發展，國家在政策支持和經濟方面投入都有顯著提高，很多大學都設立相關課程，很多中小學也接受相關編程教育，更好培養學生人工智能協作能力。

日本的東京大學等眾多學校都設立了如智能機械信息學等人工智能專業課。 2016年6 月，在《日本振新戰 2016——面向第4 次產業革命》中重點突出人工智能的重要地位，主張把人工智能上升到一個新高度，報告指出必須添加人工智能教學內容在中小學必修課中，包括基礎編程和科普教育等；2017年推行《新一期學習指導要領解說》，在該標準中明確了 2020 年之前小學的學生有機會體驗計算機編程，2021 之前初中的學生學習計算機編程知識。

英國很早前就在基礎教育階段設立相關智能課程，實施了人工智能教育。在1999年，英國就在中小學教育中開設了信息通訊技術學科，之后在信息系統和計算模塊設立了 AI 課程，來培養學生思維和編程等技能，提高數字素養。2013年9月，英國教育部把原先的信息通信技術課程改為了計算課程，該課程是中小學階段必修課程，該課程按照年齡分成了四個階段，5-7 歲為階段一，7-11 歲為階段二，11-14 為階段三， 14-16為階段四。在

1Aiken R M.The Impact of Artificial Intelligence on Education:Opening New Windows.Cepes-unesco International Symposium on Artificial Intelligence in Higher Education. Springer-Verlag,1989,(21):11-13

2Dillon R W.Artificial Intelligence and the High School Computer Curriculum. Computing Teacher,1993,21(2):22-23

3openici S A D,Kerr S. Exploring the impact of artificial intelligence on teaching and learning in higher education. Research & Practice in Technology Enhanced Learning,2017,12(1):32-33

4Wisconsin Department of Public Instruction. Wisconsin's Model Academic Standards for Information and Technology. Literacy. www.dpi.state.wi.us/dpi/standards/pdf/inotech.pdf

5Chesterfield County Public Schools. High School Course Offerings Guide-Elective Offerings and Descriptions homer.chesterfield.kl2.v a.us/hscourses/html/el_ist.cfm

2014 年英國把 ICT 課程改為 Computing 課程且頒布國家課程標準，為了更好促進人工智能教育的發展，英國的部分高校還提供優秀師資、豐富資源，遠程答疑及教師培訓等。2018 年，英國政府頒布《在英國發展人工智能》，在該文件中對人工智能的前景等進行探討，開設 AI 碩士課程，并建立相關博士站點，促進在線 AI 課程及專業培訓的發展。雖然英國在很早就開始了人工智能教育研究，教育部也根據時代和人們需要積極展革新，但仍然有很多問題出現，如計算機課程在教學內容上側重編程，范圍較小且刻板，在應用方面上沒有反映出人工智能技術帶來的變化，因此人工智能課程需更高級的教學目標及適應內容以真正提升學生的創新能力和算思維。

在全球范圍內，美，英兩國是較早研究人工智能課程的國家，隨著人工智能教育的發展，很多國家也對人工智能教育的研究，占領人工智能發展高地。各個國家根據本國需要制定了相關的政策，實施人工智能基礎教育和實踐，為未來的人工智能教育打下基礎。如表 1-1 所示。

表 1- 1 人工智能研究現狀

國家研究現狀

美國美國對人工智能教育非常重視，除了在政策上支持也積極開設相關課，在課程開設上，主要是在計算機科學課程加入人工智能課程內容，通常以選修課的形式開設。在中小學階段設立人工智能課程難度較低，為了使人工智能教育更好展開，中小學也會與高校合作。

日本日本許多大學設立人工智能專業課，而中小學階段設立人工智能必修課，從而實現在小學的學生有機會體驗計算機編程，在初中的學生學習計算機編程知識。

英國英國開設人工智能課程時間較早，在中小學中信息通訊技術學科的信息系統和計算模塊設立了 AI 課程，之后改成計算課程。在很多高校，國家提倡開設 AI 碩士課程，并建立相關博士站點，促進在線 AI 課程及專業培訓的發展。

（2）校本課程資源開發研究現狀

1973 年，麥克來倫和菲呂馬克在一場具有國際性的課程會議中提出了校本課程開發，并將其定義：“學習內部人員對課程的設計、開發和實施”[ March,m.E.A School-based curriculum [J]Australian Mathematics Teacher,1976,10(3):N/A]。隨著對校本課程研究不斷發展，澳大利亞等國家開始對校本課程引用并積極探索，鼓勵不同學校開發具有自身的特色的校本課程。

1OECD.School-based curriculum development [M] for Paris:Organistion for Economic co-operation and Development,1979:107-128

澳大利亞在政府采取的政策相對寬松情況下，產生了很多課程開發的設計和模式研究探討。March,m.提出了數學校本課程，并對課程開發目標步驟系統闡述打Deborah Court 在對各個課程開發案例分析后提出校本課程實施原因和具體方法1 [ John Eggleston.School-based curriculum development in Britain:a collection of case studies[M]Routledge&Keganul.1980

6]。對校本課程開發相關研究更加普遍，成功的案例也隨著研究增多而增多，但是重視在國家、地方課程基礎上與校本課程相融合的狀態。

對于課程開發研究，美國處于轉型時期，主張探討如何進行進一步將國家課程和校本課程的融合；另外其他國家也對校本課程進行研究，目的是根據學校自身情充分使用相關資源來開發校本課程。

同時在整理和分析文獻過程中，發現對于校本課程開發的定義國外學者及專家都有各

自見解，代表性的觀點有；

菲呂馬克：校本課程開發是為了提升學校的教育品質，學校師生、家長等和學校教育有關的人設計、開發的各種教育活動。

艾格萊斯頓：校本課程開發是整個校園里的師生，行政人員等和學校教育相關的人，共同討論、最后開設出符合各個學校需要的課程的整個過程。

斯基爾貝克：校本課程開發是由學校教師對學生學習方案的制定、執行及評價的活動過程。

通過以上分析后，我們不難看出在國家和地方課程實施基礎上，校本課程可以以一種補充形式存在，但是對于國家，地方課程和校本課程如何把握好尺度問題，很多國家都很難去處理，對于校本課程與國家和地方課程研究上，各國也嘗試在此之間的找到一種動態的平衡。國外相關研究者對校本課程的定義都具有自己獨特見解，但對于校本課程開發的性質要考慮學校的具體情況是統一的。另外國外對校本課程開發研究，集中對實踐案例探討，比較重視實踐。

2.國內研究現狀

（1）人工智能課程研究現狀

我國人工智能教育發展在受國外影響下也積極發布人工智能領域政策及相關文章和開展相關活動。從2016年國家對人工智能教育重視越來越高，到2017年國務院在《新一代人工智能發展規劃》文件提到鼓勵企業，研究機構創建面向全面的平臺，展開科普和推廣人工智能活動，把人工智能知識和編程普及中小學教育階段。2018年《高等學校人工智能創新行動計劃》文件表明在將人工智能教育在中小學展開,促進智能教育體系的形成1。 2019 年，教育部在北京展開了《中小學人工智能教育》2發布會，發布了四項研究成果：人工智能教育整備，教育整備配備方案，3-8 年級的課程指南和學生用書。除了一系列政策實施，同時對人工智能教育課程和創新平臺開發教育機構越來越多，人工智能教育內容和資源更加豐富多彩。

隨著人工智能技術在國內越來越被重視，很多專家與科技公司也大力研究，確保開發適合我國人工智能教育教學資源。在 1997 年，我國清華大學出版《人工智能》書籍；在 2018年4月，商湯科技和華東師范大學出版社結合發布我國部分中學使用的人工智能教材《人工智能基礎（高中版）》。除了書籍外，線下和線上人工智能教育的課程資源也不斷豐富。如全國青少年科技創新服務平臺中心、天津青少年科技中心學等，都為人們展示了多樣的信息技術教育活動和內容。與此同時，中國教育技術協會和北京少年創客教育科技研究院還舉辦了人工智能大賽活動，如在 2018 年 1 月，相關協會舉辦了“第三屆全國青少年人工智能創新成果交流活動”，引導學生們實操體驗，培養他們科科技工程能力和團隊精神。

2021 年 6 月 9 日根據人工智能相關研究，以“人工智能課程”作為篇目進行查找，找到 798 條結果，按照來源數據庫分布如圖 1-1 所示。

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圖 1-1 人工智能課程研究文獻

因為筆者研究內容是關于中小學信息技術人工智能課程，所以對查到的文獻進行了手動篩選出共 47 篇，通過對文獻歸納和整理，主要對當前國內中小學人工智能信息技術課程相關研究集中為以下的幾個方面。

（1）闡述中小學信息技術人工智能課程的建設現狀、及推進策略的探究對人工智能課程的研究仍是當前教育研究的熱點，很多學者都在積極探索，下面內容是筆者選擇了部分文獻進行分析。

劉尚群在《國內中小學人工智能課程現狀、問題及推進策略分析》分析了中小學人工智能課程設立在課程體系，師資，資源等方面存在的問題并提出了對初中的培養目標是引導學生嘗試設計和制作機器人，鼓勵應用程序設計解決問題等策略。王毅老師等人在《人工智能時代中小學信息技術課程定位、挑戰與對策》中認為人工智能教材內容設計更新難以匹配信息技術發展，教材難度不符合學生認知發展水平。在《發達地區中小學人工智能

1 中華人民共和國教育部.教育部關于印發《高等學校人工智能教育創新行動計劃》的通知

[EB/OL].http://www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s7062/201804/t20180410_332722.html,2019-05-20

2廣州市教育研究院.廣州創建全國智慧教育示范區的優秀成果一一《人工智能》教材[J].教育導刊,2020,（4）:2.

7 課程建設現狀、問題與對策 ——以某“新一線”城市為例探討》文中，張志新等人通過使用問卷調查等方法研究發現很多學校開設人工智能課程，可以根據需要選擇合適課程內容和教學方法，但教學環境的完善，師資隊伍、教學資源豐富度、課時量安排等還有待提高。

從上可以看出，在中小學階段普及勢人工智能課程在必行,但是因課程建設還在不斷探索，對于課程目標、教學方法等問題的認識沒有統一，尚未構建完整培養師資人才的體系，導致人工智能課程出現了教育資源匱乏、教師資源不足等問題。雖然人工智能教育的研究在起步階段,但也在持續上升。相信在不久的將來,人工智能課程體系在專家的等人的努力下會變更加完善,實施也會有更好的發展。

（2）校本課程資源開發研究現狀

20世紀80年前，我國課程體系由國家來統一制定。 80年代末90年代初，在臺灣，大批學者如黃政杰等開始對校本課程開發的涵義和思想關注。90年代中及后期，課程開發的理念從臺灣傳到大陸，并且激起很多專家的興趣，其中相關研究者包括有吳剛平、吳永軍、徐玉珍等人。到1999年，中共中央國務發布了《中共中央國務院關于深化教育改革全面推進素質教育的決定》政策性文件，規定：實施國家、地方和學校三級課程體系，并提出采取“三級課程管理”的決策。至今我國對校本課程探索已有20多年了。如圖1-2 所示。

圖 1- 2 校本課程研究文獻

從時間上看，根據圖顯示，從1999年到2004年，國內關于校本課程開發是一直上升階段，到2004年達到高峰，但是研究較少。在2005年出現下降后，從2006到2019都是出于穩定上升狀態。到 2020 有一定下降趨勢，總之對校本課程開發的研究都是上升和下降進行交替。

從內容上，通過對校本課程資源文獻分析后，主要集中在不同學科資源開發和應用研究。張玉芳在《云課堂環境下的高中信息技術課程的校本課程資源的開發與應用》中提出通過在云課堂環境下開發高中信息技術課程資源，讓資源得到最優化的使用，從而達到學校人員的不同教學需要，為日后相關課程資源的開發及教學模式都要很重要的意義。

綜上我國對校本課程開發極其重視，目前實踐經驗也日漸豐富多彩，通過完善對校本課程資源開發規范，從而培養學生各方面的才能。

（三）研究內容、思路和方法

1.研究內容

（一）緒論部分：介紹人工智能課程資源開發是目前研究熱點的大背景，研究現狀，實踐意義，目的，所采用的方法及研究的內容，對文章簡單概述，便于讀者快速對文章有一個了解。

（二）整理和研究人工智能課程資源核心概念和相關理論知識：簡單概述文字中涉及到的核心概念，知道課程開發的相關理念、需要的條件、實施的流程等，作為此次課程的開發的指導。

（三）調查和開發初中信息技術人工智能校本課程資源：該環節在貴州省銅仁市松桃縣群希中學為例，使用問卷調查等方法了解該學校關于人工智能課程的開設情況及課程內容的需求和建議，并結合學校的特色和課程開發的相關理論，設計開發人工智能教學目標，教學內容及教學活動等系列活動，準備好人工智能課程實施等具體其他需要。

（四）初中信息技術人工智能校本課程資源教學實踐：在實習學校成立社團班級展開一個學期實踐教學。首先明確實踐目的，流程及實踐準備，在該階段中準備好要用的硬件資源和軟件資源；其次進行兩輪行動研究，主要是將設計好的資源交給學生，教師使用相關的教學設計實施教學；最后通過師生對該課程資源建議修改。

（五）總結展望：在前四章理論與實踐的基礎上，對文章做出總結，分析歸納本文的創新和局限，然后提出未來的展望，為后面相關研究者提供一定借鑒。

2.研究思路

本論文的研究思路如圖 1-3 所示。

廠行動計劃

行動實施

卞―行動觀察

總結和反思

圖 1- 3 研究思路

第一對中小學人工智能課程開發的相關資料整理分析，根據理論來指導后面課程開發。第二設置相關問卷進行需求分析。以在實習學校作為案例，使用問卷調查法等了解該學校情況，教師和學生對人工智能課程的開設需求

第三設計開發初中信息技術人工智能課程資源。使用問卷調查等方法了解該學校關于人工智能課程的開設情況及課程內容的需求和建議，并結合學校的特色和課程開發的相關理論，設計開發人工智能教學目標，教學內容及教學活動設計，準備課件開發硬軟件資源，準備好人工智能課程實施具體其他需要。

第四展開初中信息技術人工智能課程資源實驗教學。在實習學校成立社團班展開一個學期實踐教學。首先明確實踐目的，流程及實踐準備；其次按照“行動計劃-行動實施-行動觀察-總結反思”開展兩輪教學；最后在行動觀察部分通過師生對該課程建議修改。

第五對總結反思。對本文研究進行簡單總結，發現本文存在不足和取得的收獲。

3.研究方法

問卷調查法在人工智能課程設計前，筆者對實習學校采用現場發放問卷等方式進行研究。從而了解了目前人工智能相關課程開設及實施的一些基本情況和師生對課程開發的需求及建議等，為后面人工智能課程開設積累素材。

教育行動研究

在實際教育情景中，實踐者和專家一起合作，根據具體問題提出改進計劃，通過在實踐中不斷反思性探索，解決問題的一種研究方法。本研究在實習學校選擇社團班學生作為研究對象，通過對該校社團班學生生進行需求調查并分析及教師的訪談并記錄后，結合理論指導下進行開發人工智能課程資源，首先將開發課程資源進行兩輪行動研究，然后再不斷進行評價和修改。

訪談法訪談法是訪問者根據相關題目與被訪問者進行面對面交流從而獲得信息的方法。本研究在課程資源開發需求分析和課程資源實施效果兩個部分采用訪談法,對教師進一步訪談, 深度了解了解該校教師校本課程開發的需求及期望也為課程修訂做準備。

二、理論基礎及概念界定

一）理論基礎

1.建構主義理論

在皮亞杰的“認知發展”觀及維果茨基的“文化-歷史”發展理論等教育理論發展下，

建構主義也逐漸發展起來，該理論突出學生是意義建構的主體。本學派的主要觀點如表 2-1

所示。

表 2-1 建構主義理論觀點

理論

觀點主要內容

知識

觀知識是一種假設，解釋，并不能完全客觀的反映現實世界，也不是解

決問題的最終答案，知識需要依賴于個體存在并不能拿來就用。

學生

觀學生在平常的生活，學習中已經獲得一定的知識和經驗，他們是帶著腦子去教室的，所以教學需要創設一定情景，幫助學生在原有的知識上產生新的經驗。

學習

觀學生根據一定社會背景下，通過彼此之間主動交流，促使原有經驗發

生新編碼，在轉變和重組完成意義構建過程。

教學

觀教學不是教師把固有知識強加給學生，而是學生在原有知識上認識新的知識，在學習活動中注重合作交流，最后知識需要根據具體情景展開，不能脫離社會活動實踐。

根據建構主義知識觀，人工智能是新興的學科，知識是出于快速更新的狀態，所以在開發課程資源時需關注內容的時效性，和社會生活聯系，注重培養學生的自主學習和思維能力。在學生觀指導下，在設計初中信息技術人工智能校本課程資源時，內容設計要有高低之分，能夠適應學習者之間的基礎差距。在教學觀和學習觀同人工智能教育理念不謀而合，明確人工智能教育校本課程資源突出學生在教學活動中主體地位，要發揮學習情境的真實性，及時引導學生能動建構人工智能課程的知識，培養學生的創新思維和協作能力。所以，建構主義理論對初中信息技術人工智能校本課程資源設計與實施具有十分重要的指導意義。

2.多元智力理論

多元智能理論是關于人類智能結構的一種新理論，覺得人們的認知和思維方式是多樣，

多元的。加德納在《心智的結構》書中提到人的智能應該包含有八種1，并對它們進行較全

面的詮釋，他認為這八種智力之間不僅相互獨立而且有密切相連。如下表 2-2 所示。

表 2-2 多元智力理論觀點

智力名稱內涵

語言-言語言-言

語智能具備說，寫等簡單的語言層次表達和文字編輯寫作能力。

數理-邏輯智能可以進行測量、分析數字和推測的能力。

空間-視覺智能覺察、辨別、記憶更換的物體空間位置的能力。

身體動作智能指可以使用身體上部位傳遞思想情感，使用雙手重塑事物的能力。

音樂節奏智能能感受到旋律，節拍等可以完成創作、演唱詞曲的能力。

人際交往智能能夠處理人與人之間關系，領導人員進行互動，得到人際交往能力。

自我意識智能自我感受、分析評價的能力

自然觀察智能察覺自然界中動、植物及其他事物的能力。

多元智能理論是當前時代發展和社會進步的需要，提倡課程教學目的促進學生全面個性發展，課程教學過程要注重生成性，課程教學評價要多維而不是片面的，所以在人工智能校本課程資源開發上多元智能理論提供了一定思路，在課程開設進程中，注重學生的全面發展培養，如教學活動可以分成小組的形式促進智能優勢不同的成員可以進行在智力和能力上互補，另外也要實現不同學習者在多元智能發展的多樣需要，培養學生的智能強項及專長，在發展機會合適的前提下，幫助學生身心健康和諧地發展。

1霍華德加德納著，沈致隆譯.智力的結構［Ml.北京：新華岀版社，2004.

3.教學系統設計理論

加涅對教學設計理論研究做出重大貢獻，他在《教學設計原理》書中提出“教學是以推進學習的形式影響學習者的一連串事件，教學設計是一個系統化策劃教學系統的過程。”1。教學系統設計理論的歷史發展中，可以清晰的知道人的學習心理過程探索及教育教學實際問題探索對教育系統設計理論研究的影響。桑代克建設“任務分析”教學設計理論；斯金納改善了教學機器知識，創設了程序教學方法；教學目標系統在布魯姆等人研究有一定進步，形成了認知、情感和動作技能三大領域目標，該門分類極大指導教學活動的設計和學習活動的評價；斯克里文在評價模式研究中主張形成性和總結性評價作為評價設計的核心范疇。教學系統設計在多面發展過程中，學者們也紛紛提出了多類的教學設計模式，其中系統分析模式和目標模式是具有代表性的模式。

在美國教育及文化背景下，迪克和凱瑞經過 20多年的努力研究，最終生產出以達到教學目的為基礎的完整且系統性的目標模式。該模式包括了 9個步驟。本研宄根據迪克和凱瑞的教學系統設計開發的目標模式，將本論文課程開發過程設計為七個階段：需求分析、設置課程目標、建構課程內容、設計教學活動、課程實施、課程評價以及課程的修進。校本課程資源在開發進行中，可以在不斷修訂與改善后，然后進入課程實施階段，從而確保課程資源開發效果達到最好。此外，學校教師需要掌握課程基礎和外部影響需要的知識。如圖 2-1 所示。

1加涅.教學設計原理［Ml.上海：華東師范大學岀版社，2000.

14 圖 2-1 初中信息技術人工智能校本課程教學資源開發流程圖

本研宄根據迪克和凱瑞的教學系統設計開發的目標模式，將本論文課程開發過程設計為七個階段：需求分析、設置課程目標、建構課程內容、設計教學活動、課程實施、課程評價以及課程的修進。評價需求，確定目的階段：學生的通過課程學習后需要達什么？學生在學習態度上有什么轉變，知識基礎有什么積累，產生了什么新的技能。教學分析：學生在開始學習前應具備態度、技能和知識等，為了要預設目的，學生需要做什么，最后入門前水平和教學技能之間的差距。分析學生和環境：學生入門基礎、對該領域已有的知識，對教學內容和教學方式的學習愛好、對所在學校的態度、以及群體特征。教學環境及應用技能環境的特點，包括場地、實踐條件等。編寫績效目標：基于教學分析和入門技能編寫績效目標清晰地描述學生要學習的技能、在什么情況下實施技能和相應的成功標準。開發評價方案：根據所編寫的績效目標來開發評價方案，測量學生對目標中所描述的行為和成功標準的達成情況。開發教學策略：確定為了達到目標，教師應該采用什么樣的教學策略，迪克和凱里所主張是加涅的九段教學策略，也可將其簡化成 5 個步驟，包括：教學前活動、信息呈現、練習與反饋、考試和延展活動。開發和選擇教學材料：這里說的材料可以理解成教學資源，教師應根據教學策略選擇和開發教學材料其中包含課程大綱、教材、講義、相關網頁等。設計并實施教學的形成性評價：形成性評價是針對教學設計而言，并非針對學生的學習結果而言。目的是為了持續修正、迭代與改進教學。修改教學：整理和分析形成性評價所收集數據，確定學生在完成目標過程中所遇到的問題，根據問題找岀教學中存在的不足。設計和進行終結性評價：對教學的有效性進行最終評價，用來評估教學的價值與最終效果，通常有檢驗或鑒定的性質有利于教學目標明確，使教學資源、教學實施及學習效果的合理評價、對教學設計的評價與目標一一對應，而且有利于教師在進行教學設計時，不斷培養自己的系統化思考能力。

校本課程資源在開發進行中，可以在不斷修訂與改善后，然后進入課程實施階段，從而確課程資源開發效果達到最好。此外，學校教師需要掌握課程基礎和外部影響需要的知識。

(二)概念界定

1.人工智能

在 1956 年夏天，美國達特茅斯學院研究會上把“人工智能”這一名稱首次提岀來，標志著人工智能學科的誕生。

人工智能(Artificial Intelligence),縮寫為AI, Al是一種新的技術科學，主要探究模擬、伸長和擴充人的智能方面的理論、技術、方法及運用系統。它試圖探索智能的

本質，從而產生一種新的智能機器，這種智能機器可以模仿人類思維方式如推理，識別，設計，思考等做岀反應，該范疇的研究包含機器人、語言管理和專家系統等。

當前人工智能理論和技術逐漸成熟，應用范疇也不斷擴展，如常見的圖像和語言識別技術等方面得到普遍使用。隨著社會的發展和研究者不斷地對人工智能長遠的探索，人工智能的相關研究會更加深入。在本研究中，初中人工智能教育在于對學生的計算創新思維、邏輯處理問題能力等培養。

2.校本課程

(1)校本課程課程開發內涵

校本課程在學術研究中很常見，但也是一個很難下一個明確的定義的名詞，每個學者都各抒己見，在不同的話語體系或背景下對校本課程的詮釋是有分別的。國內學者普遍認為：以學校為基地而開發的課程。任華東師范大學教授的崔允漷認為：“校本課程是在國家和地方課程的根本質量保證的條件下，學校對本校學生的需要評議和估計后，充分使用本地區和本校的相關資源而設計和開發岀多元化的、學生可根據自己需要選擇的課程。” 1。也有研究者認為，校本課程是以學校為基礎，由學校領導、教師團隊等共同設計符合本校發展需要的一種課程。

綜上，筆者認為校本課程可以讓國家和地方課程更加豐富多樣，校本課程開發是對學校分析后，面向學校和學生個性化發展需要，綜合利用學校相關資源和硬件等手段，領導及教師等團隊有目的，有規劃開發的課程。

(2)校本課程課程開發的原則

a.以學校為本位

“學校本位”體現為學校可以自主決定的課程。校本課程開發內容、選擇的開發方式等主要以學校自身的條件，特色、條件和資源作為岀發點和歸宿的，學校教師，管理人員等是校本課程開發的主要決策者和“主人”。校本課程開發是學校的主動行為。因此，每個學校進行的校本課程開發都具有本校特有的文化。

b.學生需求是校本課程開發出發點和落腳點

課程除了以學校為本位，還要因人的需要而考慮，從這個層面來說，各種各樣的課程最終目的都是讓學生滿足學習發展需求，幫助他們完成全面和個性化發展。但是國家課程更多的是追求以滿足學生發展的一般需要為基礎，對不同地區、學校，學生的個體差，難

1鐘啟泉.從“篩選型課程”到“普及型課程” [J].教育參與，1997 (6).崔允漷.校本課程開發：理論與實踐[M]. 北京：教育科學出版社.2000(1):132.

以平衡。而校本課程則在本校特點上，關注學生個性差異，發現學生價值，挖掘學生潛能和發展學生個性方面，對國家課程有一個好的補充。

c.在動態中實現與完成

校本課程開發的是是有目的，有組織，有計劃的課程行動過程，在實際開發過程中

，從持續的時間來看，短的來說需要一兩個月，而長時間可以實現從小學到初中直至高中的螺旋式上升的系列課程。在這個具體開發過程中，學校開發人員通過不斷發現問題、解決問題和反思問題，最終實現校本課程的不斷改進和自我完善。因此，校本課程開發既體現了理論與實踐相統一的過程，又體現了改進與發展的動態過程。

3.教育教學資源

自 20 世紀 30 年代視聽教育興起后，媒體的種類更加豐富，人們使用也更加廣泛，教育觀念也不斷變化。早期，教師被看做信息源，通過使用媒體單向把知識傳遞給學生，學生是被動接受者；到 70 年代，人們意識到了學習活動的主體是學生，媒體作為教師和學生交流的中介物；到了 80 年代，隨著教育技術的推進，人們認為媒體是構成認知活動的實踐空間和實踐領域，也更加注意媒體環境了；到了 90 年代，人們認識到“教育技術是對學習過程和資源的設計、開發、利用、管理和評價的理論和實踐”，教學資源已經被提到了非常重要的地位，關心教學資源建設，加強對教學資源的認識和研究是極其迫切的任務。

教學資源可理解為一切可以利用于教育、教學的所條件，包括物質、自然、社會以及媒體條件，是教學材料與信息的來源。在教學資源組成的環境下，教師的指導學生根據自己需求，主動的利用各種各樣的資源來滿足自身的需要。我們應該認識到教學資源，不僅指的是如高考資源網教學媒體，也包括教師和學生。比如教材，就是學習過程中的一種物化資源。教材作為教師用來指導學生學習的一種物化材料，需要教師的再次加工，結合學生認知特點及學科知識邏輯，進行科學合理的開發利用。作為教育者應該充分利用一切可以利用的資源，為學生創造一個更完善的環境。

教育資源是目前一個耳熟能詳的公眾詞語，因其內涵的豐富及外延的擴充，每個學者都有各自的解釋，在《教育大詞典》這本書中，由顧明遠給教學資源定義為：“教學資源是指在教學活動中提供支持的各類資源。”1。教學資源按照不同形式可分成不同的類型，如人力資源和非人力資源，其中教師、學生合作小組、校外鋪導員、家長等是屬于人力資源，而非人力資源通常指的是各種媒體和輔助教學的設備。部分學者則認為教學資源是用來為課堂教學服務，并為課堂教學施展提供各種物質的或非物質的，學校內部或者外部

1 顧明遠主編教育大詞典（增訂合編本）（上）上海：上海教育岀版社 1997.（799）

的，已利用的或是潛在的條件。實際上，教學資源與教學活動有著密不可分的聯系，這原本符合人們的認知規律。在筆者看來，教學資源是指在學校教育教學活動中，為實現教學目標，優化教學活動，提升教學品質而參與其中且能被開發利用的所有教學要素的總和。

（三）技術支撐

1.掌控板

掌控板是由創客教育專家委員會，老師及相關企業代表根據需要共同研制出的教學工具，是一款開源硬件，可支持圖形編程或 Python 編程，它的誕生適用于學生編程入門，也使STEAM，人工智能教育普及，體現一線編程教學需要，更好面對未來時代的教育。雖然掌控板不大但其板載ESP32雙核主控芯片及OLED顯示屏，RGB燈，麥克風，光線傳感器, 按鍵，蜂鳴器，加速傳感器等各種傳感器和豐富的智能硬件，總之掌控板的功能與配置較為強大，能實現圖形化和代碼編程。掌控板滿足WiFi+藍牙連接，可以連接WiFi，連接藍牙設備，可作為物聯網節點，來達到物聯網應用。因為掌控板的自身配置和具有的功能使得它使用范圍較大，在教學應用上，掌控板各種輸入輸出可以實現獨立完成多種創意作品，另外也可以連接擴展周邊可兼容的資源，使作品更加豐富多樣。其次學生可以完成圖形化或者代碼編程，利用物聯網功能，完成相關教學案例，從而將學到知識應用到生活中。最后掌控板的體積較小，占用的空間也不大，便于做一些攜帶式作品，也方便管理和收納。掌控板還能快速完成各種智能控制作品，使用輸入設備和輸出設備也可完成很多 DIY 創意作品應用。總之掌控板可以幫助中小學老師展開編程教育，也可以用來創客、編程的創作工具。如圖 2-2，2-3 所示。

2.Mind+軟件

Mind+軟件在2013年上線，并且在2020年8月份更新，是一款DFRobot公司通過不斷完善和更新專為青少年服務的國產圖形化編程軟件。Mind+支持各種主流的掌控板， arduinod等各種開源硬件，Mind+適用于創客比賽，人工智能教育等多個場景。Mind+軟件可以讓設置的角色改變其坐標位置，控制其方向移動，可以讓當前角色隨機調動和旋轉，也可以對背景聲音調整，使用代碼變換外觀，讓其執行事件等特色。Mind+軟件還提供添加文字，顏色，圖片等繪制工具，提供繪制和設計角色的角色功能，提供對角色控制等功能。總之Mind+軟件是一款設計簡單并可以和編程結合使用的編程工具，可以實現一鍵即可進行添加和安裝豐富的電子模塊和常用的硬件驅動。Mind+除了可以拖拉圖形化積木編程,實現AI，物聯網功能外，還能使用其余的高級編程語言，如Python/C/C++等，用戶可以選擇實時，上傳，Python三種模式及合適主控板來搭建我們教學，經過邏輯搭建后便可進行調試極大程度減輕了技術要求也可以促進思想創新讓孩子快樂體驗創造，提高編程興趣和思維能力。如圖 2-4 所示。

圖2-4 Mind+主頁面

三、初中信息技術人工智能校本課程資源開發

（一）需求分析

1.學校的分析

本文采用SWOT分析法對學校的內外部的環境進行綜合及客觀的分析。SWOT中S

（St reng ths）代表學校優勢，W （Weakenss）代表學校劣勢，0 （Oppor tuni ties）代表學校機遇，T（Threats）代表學校威脅。使用SWOT分析法，讓我們可以全面系統的認識學校的優勢和不足，保障開發的初中信息技術人工智能校本課程資源不僅有特色而且可行性。

S （優勢）：松桃苗族自治縣群希高級中學位于貴州省銅仁市松桃苗族自治縣花鼓大道中段 88號文體公園斜對面，學校周邊生態良好，環境優美，利于學生學習。學校規模慢慢擴大，建筑面積約 14.8萬平方米。學校的教學設備豐富，配置有錄播室，計算機教室，學術交流中心等多功能廳。雖然特色教材尚未開發，但是學校領導十分重視學校課程開發。學校教師知識扎實，學生的素質高。

W （劣勢）：由于學校的位置離縣中心較遠，可能導致學生交通不便，獲取資源受到限制。學習的基礎設施齊全，但是使用較少另外相應高端設備缺乏。關于校本課程開發上，學校還未涉及到任何的校本課程開發。信息技術教師較少，學生和家長傾向提高主科成績。

0（機遇）：學校周邊空間大，可以建立相關實驗室，利于開展相關的實驗活動。學校館閱覽室收藏了少量人工智能書籍，還有錄播室，計算機媒體教室等可以更好幫助校本課程開發。由于學校對校本課程開發重視，所以提供一定支持和幫助。學校信息技術老師課程開發意識較強、熱情較高，學生也對人工智能相關的知識較期待。

T （威脅）：學校壞境及規模可能會限制教師的科研。專業的管理硬件設備的人稀缺。學校人工智課程開發相關資料和實施經驗關注較少。學校信息技術老師的除了處理課程外還要完成其他任務，時間較少。

通過分析可看出學校的基礎條件可以滿足課程開發需要，雖然還沒開發特色校本課程，但可在領導支持和老師幫助下，充分使用資源，開發出初中信息技術人工智能校本課程資源。

2.學生需求調查

學生的需求是影響校本課程開發的重要因素，開發的校本課程應該結合學生實際需要，才能使學生更好全面個性發展。為了確保需求分析的客觀性，本采用問卷調查的方法對學生調查。

1）問卷設置

本問卷是在大量相關文獻查閱后并結合本次開發校本課程的具體情況設計的。問卷共 14 道題，旨在了解學生在開設人工智能校本課程資源前的基本情況以及對課程開設的需求和建議。問卷調查對象是松桃苗族自治縣群希高級中學八年級學生，調查方式原則為自愿，共發放 50 份問卷，其中有效問卷 49 份，回收率達到 98％。

問卷共 14 道題，第 1，2 題為了解調查對象基本情況。第 3，4 題調查學生對校本課程開設態度及人工智能的興趣。第 5，6，7 題主要考察學生對人工智能了解及了解途徑。第 8 題調查了學生對人工智能的相關應用了解。第 9,10 題是對目前學校人工智能校本課程資源的基本情況了解。問卷的第 11 題主要是了解學生希望獲得關于人工智能的哪些知識。問卷的第 12，13 主要了解學生學習人工智能校本課程的原因及期待達到能力調查。第 14 題了解學生是否認為學習校本課程資源對他們有幫助。

2）問卷分析

為了使問卷的數據具有可靠性,筆者在SPSS2. 0軟件中使用問卷中克朗巴哈a系數對數據進行信度檢驗。因為 8-14 題均為多選題，沒有類比性，所以只對 1-7 題進行數據分析，檢查得到a系數為0.924，所以本問卷信度非常高。

問卷結果整理

a.學生對人工智能等相關知識興趣？

從 3-1 圖統計可以看出，大部分學生對人工智能相關知識感興趣，其中非常感興趣達到 54%。學生對課程的興趣，這為我們提供了一定動力去開發課程，同時利于后面課程安排。

b.學生對人工智能的了解？

圖 3-2 AI 了解

從 3-2 圖統計可以看出，對人工智能是非常了解的學生占 12％，比較了解，知道大致內容的學生占42％，不太了解，聽過人工智能的學生占34%，對人工智能完全不了解有12％。總之，大部分學生是有一定基礎的，為校本課程的在具體實施中有一個良好的基礎。

C.學生希望學習關于人工智能哪些方面的知識？

圖 3-3 期望知識

從 3-3 圖統計可以看出，48％的學生希望科普類，通識類知識，50％的學生希望學習 Mind+等簡單，可視化編程，42%的學生希望學習自然語言知識，40%的學生希望學習圖形圖像加工等計算機視覺知識，38％的學生希望學習先進機器人知識，32％的學生表示希望學習其他知識。總之，學生在內容上較傾向于科普類和簡單，可視化編程類知識，所以在設計內容上可以參考學生的需要。

d.學生希望培養哪方面的能力？

從 3-4 圖統計可以看出，學生希望培養邏輯思維能力占 78%，動手實踐能力占 56%，創造力占 56%。所以在課程實施過程中要注重起培養這三方面的能力。

3.教師訪談

（1）訪談提綱

為了使人工智能校本課程資源開發的更加針對性和全面性，我們還需要深入地了解該校教師需求及期望，因此筆者又制訂一份關于信息技術教師的訪談。其中以下是訪談對象基本信息和訪談結果。如表 3-1 所示。

表 3-1 訪談對象信息

序號性別職稱職務單位

1 男高級教師信息技術教師群希中學

2 女初級教師信息技術教師群希中學

3 女高級教師信息技術教師群希中學

2）訪談結果整理

表 3-2 訪談結果

訪談問

題訪談對象編號觀點概括

貴校開

設過和人工智能相關的 1 硬軟件設備欠缺，目前還沒有。支持，讓學校特色發展

2 學校經費等的欠缺，目前還沒有。挺好的，培養學生個性多面能力

課程嗎？你對于人工智能校本課程資源開設態度是？ 3 可能資源不足，目前還沒有。支持

2.關于人工智能教育您了解有哪些相關的知識？ 1 有一定了解，如計算機視覺，自然語言處理，語音識別，

智能機器人等

2 有一定了解，如開設 3Done 編程社團，目的可以提高學

生編程能力和參加比賽

3 有一定了解，如引擎，機器人，

3.關于人工智能校本課程資源開發您認為主要內容應包含哪些？ 1 加入計算機系統和網絡安全知識，Mind+，seratch編程語言，程序設計及和生活聯系等內容

2 人工智能教育是一個大方面，包括機器人，無人機，3D 打印等知識，并且也會嘗試在課堂上或者社團來科普編程，人工智能知識

3 減少較繁瑣知識，應該培養學生的計算和邏輯思維、創造能力

關于人工智能課程資源開發應如何評價？ 1 在實施過程完善

2 學生和教師共同評價

3 可以看學生作品，學生和老師評價

通過訪談結果整理后可看出，教師對課程資源開發持積極態度可促進課程開設；其次了解教師具有一定基礎后，可以為后期實施提供一定保障；在內容上可以看出由于學校經費設施不足等問題，老師們都較偏向于如Mind+等易于實施的軟件；最后老師提供關于課程資源評價建議，便于后期課程評價實施。

（二）校本課程目標的設置

1.課程目標的依據

2017 年 7 月 8 日，國務院印發了《新一代人工智能發展規劃》，指出充分應用智能技術改善人才培養模式，在中小學教育階段開設人工智能相關課程，從而促進編程教育在全民中推廣。2018 年 4 月 13 日，教育部提出了《教育信息化 2.0 行動計劃》，指出加強信息技術和教育深度整合的理念，研發出符合時代需要的人工智能課程內容和

相關資源。因此，在目前人工智能校本課程資源的培養目標、教學內容等要符合的智能化社會發展需要，真正培養更多的創新性人才。

另外在課程標準中，人工智能模塊由三部分組成：人工智能基礎、簡單人工智能應用模塊開發、人工智能技術的發展與應用。在初中，人工智能課程提倡“重在體驗”，通過開展智能活動，使學生親身感受到人工智能工作原理，并提高學習的興趣。

2.初中信息技術人工智能校本課程資源的總目標

初中信息技術人工智能課程的目標，主要是實現啟蒙學習，讓學生通過學習活動，初步了解信息技術前沿知識，同時可以利用簡單的人工智能解決實際問題，感受到人工智能技術的價值，提高學生的學習責任感，主動學習人工智能技術。一是學會與各種智能系統的共生、共存。科技發展，智能技術不僅在教育領域出現也與我們生活息息相關，應引導學生感受智能技術帶來的便利，學會與其共生、共存。二是了解掌握人工智能相關定義及歷史發展，能闡述其具有的特征和功能。通過智能技術在日常生活中應用例子，傳授學生基礎知識，提高他們學習的熱情。第三,通過“做中學”實踐活動,在學習活動過程中，學生不僅可以通過與教師溝通或者小組協作等方式加工獲取信息，引導他們使用計算思維解決問題，加深知識理解，培養學生邏輯思維能力和人際交往能力。四具備技術開發，使用等安全意識。在學生對知識掌握的基礎上，引導學生主動關注智能技術帶來關于社會道德、隱私等問題，培養學生的信息社會安全意識，管理意識，信息社會責任，確保智能技術使用合理和合法，不傷害別人和社會，積極維護每個人的合法權益和公共信息安全。

（三）校本課程內容建構

1.課程內容選擇

課程內容需要依據課程目標以及考慮到學校，學生及教師的具體需求來選擇，從知識傳授到能力發展，從而更好促進學生核心素養發展。校本課程是作為一種補充性課程資源，應該在國家教育政策，方針基礎下來選擇，即遵循目標一致型原則，課程內容根據學生現有編程和人工智能技術的基礎，考慮初中生的認知規律來選擇；即遵循基礎性原則，如使用圖形化編程相對于專業化c語言更易上手，比較符合中小學生的認知發展特點；課程內容根據學校的資源，基礎設施，硬軟件支持和老師能力，需求等來選擇，即遵循可行性原則。

2.課程內容的確定

根據校本課程選擇依據，本次初中信息技術校本課程資源的內容包括以下四個單元，具體內容如表 3-4 所示。

表 3-3 內容安排

單元課程安排

第一單元智能顯示第一課初識 Mind+

第二課創意校園展第三課卷軸式的祝福

第二單元智能感應第四課音樂控制臺第五課噪音報警器第六課變色心情燈第七課光感智能窗簾第八課聲光祝福牌

第三單元智能控制第九課掌控天氣第十課挑戰可穿戴第十一課光聲之形第十二課電子秒表

第四單元智能語音世界第十三課人工智能中語音世界第十四課智能語音識別第十五課智能語音合成第十六課智能語控燈

（四）課程實施計劃

1.課程教學安排

本研究的校本課程資源共設計了 16 個課時，按照知識邏輯和學生的認知水平，將課程資源的內容分成四個單元，下表是課程單元，內容安排如表 3-5 所示。

表 3-4 教學安排

單元單元名稱課程內容學時

第一單元智能顯示第一課初識 Mind+

第二課創意校園展 3

第三課卷軸式的祝福

第二單元智能感應第四課音樂控制臺第五課噪音報警器第六課變色心情燈第七課光感智能窗簾第八課聲光祝福牌 5

第三單元智能控制第九課掌控天氣第十課挑戰可穿戴第十一課光聲之形第十二課電子秒表 4

第四單元智能語音世

界第十三課人工智能中語音世界

第十四課智能語音識別

第十五課智能語音合成

第十六課智能語控燈 4

總數 4 16 16

2.教學方法建議

講授法講授法即教師通過言語向學生傳遞知識技能的方法。在初中信息技術人工智能校本課程資源中，教師主要在基礎知識部分向學生解釋定義和原理等基礎知識，從而幫助學生鞏固基礎。

案例教學法

案例教學法主要是教師通過分析講解具體案例，讓學生通過模仿操作，從而有效的促進學生知識增長及自主思考，探索的能力。在初中信息技術人工智能校本課程資源中項目操作部分，教師在教學過程進行項目案例的講解，學生在一定時間練習，從而可以更好完成后面任務。

任務驅動法任務驅動法即在教學活動實施中，以任務和問題引導下，學生按照分組對學習資源充分使用進行思考，討論等方式來完成教師布置的任務。在初中信息技術人工智能校本課程資源中習題演練等部分，教師分配任務學生進行分組完成。

（五）課程評價建議

不同學者對課程評價都有不同見解。國內學者施良方把課程評價定義為：“課程評價是一個研究課程在改進學生的學習方面由哪些價值活動所構成的過程”。課程評價可以幫助我們判斷是否達到課程目標，通過不斷修改和完善，實現課程價值。它在課程開發環節中發揮監督和調控的作用。

對關于本次課程資源研究有以下幾點建議：

學生評價與教師評價相結合

對于初中信息技術校本課程資源的評價，采用教師評價、學生參與評價等多樣評價方式。教師評價發現學習過程的問題，有效幫助作品改進完善。學生參與評價可以及時發現自己問題也可以了解其他同學優缺點，從而可以取長補短來促進自身的發展。

形成性評價與總結性評價相結合

關于本次課程資源的評價可使用形成性與總結性評價相結合的方式。形成性評價可以對學生課堂練習，具體表現等進行評價。總結性評價對學生學習后的整體表現和學習情況進行評價。

（六）教學設計案例

1.《創意校園展》

（1）教學目標

知識與技能：學習掌握掌控板圖文坐標和按鈕知識；了解掌握單張及多張圖片顯示；掌握掌控板上按鈕顯示不同圖片的效果。

過程和方法：通過具體教學過程中使學生體驗到在圖片坐標的位置，獲取掌控板中顯示圖片方法。

情感與態度：學生在此基礎上可以進行創新設計，完成相關的項目，培養學生動手和創新思維能力。

（2）學情分析

本節課是本研究第一輪基礎學習內容，本次參加學習的學生中，大部分對信息技術知識和簡單操作有一定基礎，很多學生學習興趣，積極性較高，課堂教學氛圍較好，少部分學生對Mind+有一定了解，但是因學生本身的知識水平和抽象水平不同，直接影響學生對

編程理解，因此在本節課中通過在結合學生生活情景，教師講授和分析具體案例引導生生合作來完成本節課任務。

（3）教學重，難點

教學重點：學習掌握掌控板圖文坐標和按鈕知識和單張及多張圖片顯示教學難點：靈活掌握掌控板上按鈕顯示不同圖片的效果

（4）教學方法

講授法、案例教學法等方法

（5）教學過程

情景引入

師：同學們上一節課我們已經認識新朋友麥的加了，那么你可以展示關于我們美麗校園的圖片嗎？大家會選擇哪種方式呢？

生：可以呀。手機拍照，網絡下載，畫畫等師：那同學們想過我們學了掌控板知識后，可以用它來幫助我們完成這個任務嗎？生：應該可以。

【設計意圖】再具體情景中通過師生一問一答可以使學生更好地融入課堂。提高學生興趣和好奇心，幫助學生更好知道本節課學習的任務，幫助學生準確把握知識并具體情景應用知識。

流程一：學習掌控板圖文坐標含義及按鈕基礎知識

師：掌控板圖文坐標含義；掌控板上配有“A”、“B”兩個按鈕。

生：理解并做筆記。

【設計意圖】講解分析掌控板坐標及按鈕的含義，幫助學生理解定義，厘清思路。流程二：項目操作

1.打開Mind+,在主控板中選擇掌控板。

2.在腳本區搭建腳本。

圖 3- 6 顯示結果

4.保存項目，退出。

程序完成后，可將項目進行保存，鼠標指向項目菜單，在下拉菜單中選擇“保存項目”，更改文件名以及存放位置等。

【設計意圖】引導學生搭建理解積木注釋，案例程序，展示自己的編程思想與計算思維，全程緊緊圍繞編程教學的目的進行授課，更加貼合教學內容。

三、習題演練

師：引導學生完成課后設置習題

生：認真完成任務

【設計意圖】引導學生搭建理解積木注釋，案例程序，展示自己的編程思想與計算思維，全程緊緊圍繞編程教學的目的進行授課，更加貼合教學內容。

四、擴展資料師：提醒學生查看擴展資料，了解掌控板的中，英文，數字，符號能占多少個像素？【設計意圖】啟發學生更深理解和探討教學內容。

五、課后小結

1.學習掌握掌控板圖文坐標和按鈕知識

2.了解掌握單張及多張圖片顯示。

3.掌握掌控板上按鈕顯示不同圖片的效果。【設計意圖】幫助學生理順知識，加深對知識記憶。

2.《掌控天氣》

（1）教學目標

知識與技能：掌握物聯網的概念；通過網絡服務模塊添加相關指令。過程和方法：通過具體教學過程中使學生掌握掌控板連入無線網絡，獲取天氣信息的方法。

情感與態度：學生在此基礎上可以進行創新設計，完成相關的項目，培養學生動手和創新思維能力。

（2）學情分析

本節課是本研究第二輪的案例課，學生在完成第一輪基礎學習后，對掌控板和Mind+ 有一定基礎，讓學生獲得一定編程知識，在課堂中，學生思想活躍，具有獨立自主學習能力，讓第二輪的教學很好進行。

（3）教學重，難點

教學重點：掌握物聯網和無線網絡和天氣模塊相關指令教學難點：完成掌控板連入無線網絡和掌控板獲取天氣信息。

（4）教學方法

講授法、案例教學法等方法

5）教學過程

課前預習師：課前引導學生學習本節課知識生：認真學習，記下不懂知識隨時問老師【設計意圖】讓學生對知識有一定了解，從而節省部分上課時間情景引入

師：我們早上去上學，但天空是烏云密布的，我們應不應該帶上傘呢？生：看情況吧。

師：在了解掌控板具有強大功能后，我們能否用它做個掌上天氣預報呢？日常天氣預報我們需要哪些條件呢？

生：應該可以，我們需要聯網在電視或者手機查看。【設計意圖】利用生活情景來激發提高學生興趣和好奇心，使學生更好地融入課堂。流程一：學習物聯網和掌控板的主控芯片 ESP-32 雙核芯片的基礎知識師：向學生講解物聯網及掌控板的 ESP-32 雙核芯片相關知識。

生：理解并做筆記。

【設計意圖】講解物聯網和掌控板的主控芯片ESP-32雙核芯片的含義，幫助學生理解定義，厘清思路。

流程二：項目操作師：把本次項目分成小的步驟，采用小老師的形式幫助學生完成任務 1.啟動程序，選擇上傳模式，在主控板中選擇掌控板。

2•在主控板中，添加網絡服務中點WI-FI和獲取天氣，注冊手機熱點賬號、密碼。

3•腳本編寫、使掌控連接WIFI，獲取網絡天氣

4•保存項目，退出。

生：討論，嘗試完成項目師：在在學生完成后，給學生呈現并詳細解釋正確操作

a.啟動程序，選擇上傳模式，在主控板中選擇掌控板。

圖 3- 7 連接掌控板

b. 在主控板中，添加網絡服務中點 WI-FI 和獲取天氣，注冊手機熱點賬號、密碼。

圖 3- 8 添加網絡服務器生：根據老師的操作，添加相應的模塊，并注冊手機熱點賬號、密碼。師：呈現案例腳本，本講解相關積木的含義及他們之間聯系。

c 編寫掌控天氣腳本

3.腳本編寫

連接網絡，輸入 WIFI 名稱、密碼，密碼不能使用中文。

判斷條件，直到滿足執行后面的程序指令。

圖 3- 9 掌控天氣腳本

通過網絡（http協議）獲取中國天氣網的實時數據，可以選擇天氣，最

高溫度，最低溫度。

圖 3- 10 積木含義

生：學生在教師引導下，討論嘗試積木搭建。

d.保存項目，退出。

程序完成后，可將項目進行保存，鼠標指向項目菜單，在下拉菜單中選擇“保存項

目”，更改文件名以及存放位置等。如圖3-11所示。

新逢項目

釘開項目

毘近箱轄＞

保存項呂

另存項巨

緩存科恚＞

圖 3- 11 項目保存

【設計意圖】教師提出任務，引導學生自主，合作完成搭建理解積木注釋，案例程序，

展示自己的編程思想與計算思維。

三、習題演練

師：引導學生完成課后設置習題

生：認真完成任務

【設計意圖】引導學生搭建理解積木注釋，案例程序，展示自己的編程思想與計算思維，全程緊緊圍繞編程教學的目的進行授課，更加貼合教學內容。

四、課后小結

掌握物聯網含義特點。

利用掌控板和無線網絡連接。

掌握掌控板獲取天氣信息的方法。

【設計意圖】幫助學生理順知識，加深對知識記憶。

五、擴展資料

Easy IOT 的特點：

?有兩個端口，PC端和移動端，在國內外都可用

"兼容硬件較多

?支持HTTP或MQTT通信

設計意圖】讓學生課后學習擴展資料，啟發學生更深理解和探討教學內容。

四、初中信息技術人工智能校本課程教學資源教學實踐

（一）教學實踐

1.教學實踐目的

一是通過實際教學，把人工智能知識和技術引入中學課堂中，使課程更具有實用性，激發學生學習的興趣，提高初中生在人工智能方面的知識和技能。

二是通過實際教學，對現有的人工智能校本課程資源制作理念和流程進行改進和完善，為教師在開設或尚未開設人工智能課程的學校中提供新的研究思路。

2.教學實踐流程

筆者制訂了4個單元16個實踐項目，使用初中信息技術人工智能課程資源實施兩輪行動課堂教學探究。在實際情況下對兩個教學案例的實施效果進行了分析。在每輪的設計與實踐都是按照下面的流程開展。

首先,根據教學系統設計等理論及學校師生等實際情況為核心,開發制作學校特色和符合學生需要的人工智能校本課程資源。

其次，將開發的課程資源打印發給學生，在上課時，選擇教學內容，采用教師邊講學生練習方式教學，學生可以合作完成任務，課后學生也可以自行練習，完成項目。

最后,通過學生在教學反饋和教師觀察對課程內容建議進行整理分析，進行總結和反思，并進入下一輪的設計與實踐研宄。

3.教學實踐準備

（ 1）實施背景

初中信息技術人工智能課程校本課程資源應該和我們生活密切聯系,并最終服務于生活,資源的開發要努力使課程內容得到一定豐富同時提升學生創新實踐能力,培養學生信息技術核心素養。但這些課程資源需要在教學實踐去驗證檢,從而幫助我們及時發現問題、解決問題,并對課程加以修改和完善。對初中信息技術人工智能校本課程教學資源的開發, 要考慮到教師參加業務培訓,有利于教師進行項目資源制作,幫助教師對學生進行實踐指導,使教師成為新課程的輔導者和建設者。

本次課程研究以貴州省銅仁市松桃苗族自治縣松桃群希中學為依托，該校環境和設施都可以滿足本次課程實施，同時在初高中部信息技術教師的支持和建議下，通過社團課的形式展開課程教學實踐，檢驗初中信息技術人工智能校本課程資源的實用性和適宜性，從而更好調整課程。

（2）實施對象

本研究課程的實施對象為自愿加入Mind+社團班的學生，這很大程度確保學生的熱情，另外部分學生在上課前都已經接觸過電腦，較靈活的完成相應的操作，學習過信息技術及編程課程，具備一定信息素養和編程能力。根據理論和實踐要求，精心設計了每個教學活動，并付諸實施，通過學生反饋，觀察教學過程學生表現及聽課老師建議判斷教學資源是否還需要進一步完善。

（3）實施環境

課程實施的地點在計算機教室。教室里有多媒體投影儀、計算機及其他硬件設備，且每臺電腦都安裝了 win 7系統和基礎軟件，并且連接網絡，在課前給學生安裝好Mind+軟件和掌控板，學生們可以借助計算機上網查閱資料、使用掌控板學習編程、上傳作業，兩個計算機室設備齊全，很好的提供了本次課程實施硬件需求。

（4）實施時間

本次研究實施時間為 2021 年 10 月中旬至 12 月中旬，為期 2 個月左右，授課班級是 Mind+社團班學生。每周二到周四最后一節課，共16節課。

（二）教學實踐問卷分析

在對教學資源開發進行實踐后，我們需要更好了解教學資源開發情況，并借助教學實踐中過程學生的具體表現，對教學資源反饋，以便后面課程資源的修改。本研究主要采用問卷調查來了解學生在對課程資源學習后的評價。使用問卷調查，我們需要對問卷調查的信度和效度進行檢驗，確保使用問卷獲得的數據具有一定可靠性和合理性。

由表 4-1 可知，調查數據的 KMO 檢驗值為 0.839>0.6，說明該問卷適合進行因子分析。 Bartlett 球形檢驗結果顯示，近似卡方值為 657.176，數值較大，顯著性概率為 0.000

（p〈0.01）,因此拒絕Bar tie tt球形檢驗的零假設，認為量表的效度結構好，適合做因子分析。

表4-1KM0和巴特利特檢驗

KM0 取樣適切性量數。

Bar tie tt的球形度檢驗上次讀取的卡方 657. 176

自由度 66

顯著性 0.000

由表4-2可知，在因子分析過程中，通過最大方差法進行旋轉，抽取了一個因子,總方差解釋率為66.723%，因此問卷的解釋力度較好。如表4-2所示。

表4-2總方差解釋

初始特征值提取載荷平方和

組件總計方差百分比累積% 總計方差百分比累積%

1 & 007 66. 723 66.723 & 007 66.723 66. 723

2 .869 7. 242 73. 965

3 .710 5. 913 79. 878

4 .609 5. 071 84. 949

5 .393 3. 276 88. 225

6 .330 2. 749 90. 974

7 .302 2. 517 93. 492

8 .260 2. 164 95. 655

9 .202 1. 687 97. 342

10 .162 1. 346 98. 688

11 .107 .893 99. 581

12 .050 .419 100.000

提取方法：主成份分析。

信度又被稱為測驗的可信程度。主要表現測量結果的可靠性與穩定性，是評價問卷質量的重要指標。本問卷采用Cronbach's Alpha系數即克朗巴哈a值來考察問卷的信度。一般來說，Cronbach's Alpha系數在0. 9以上說明問卷信度極好；在0.8以上說明問卷的信度較好，不用刪減任何題目；0.7 說明問卷信度是可以接受的。由表可以看出，本研究校本課程內容及效果評價的Cronbach's Alpha系數為0.952，說明該問卷信度較好。如表 4-3 所示。

表 4- 3 信度

維度項數 Cronbach's Alpha

校本課程內容及效果評

價 12 0.952

（三）第一輪教學實踐與分析

1.行動計劃

第一輪選擇了“智能顯示”單元中《創意校園展》作為本輪實施項目。通過本輪行動觀察，幫助第二輪實施更好調整，達到一套完善校本課程。

2.行動實施

表 4- 4 第一輪行動實施

擊可選擇合適圖片，也可以設置圖片顯示高寬度和位置。

c引導學生思考如

何使用按鈕來控制圖片變化呢？

d教師講解在指令

區選擇“掌控”中屏幕顯示中選擇

在程序執行過程中不斷判斷按鈕狀態，只有滿足設定的按鈕條件，才執行下面的程序。品展示護舲腰朗鯉鈔？ SaSOSSS

0 ■ H M i » =

micro:bit Leonardo AnfuinoUno ArduinoNano 懣 Mega2560 FireBeetle ESP32 i —…十—十 w o

RoboMart«n(E5P32) Mabtduino

=—

Iffjg

課后小結 a學習掌握掌控板圖文坐標和按鈕知識

b了解掌握單張及多張圖片顯示。

c 掌握掌控板上按鈕顯示不同圖片的效果。

e 顯示運行結果

習題演練教師布置課后作

業小組分工合

作完成作業

擴展資料引導學生對擴展

資料閱讀

評價表指導學生填寫學生認真填

寫

3.行動觀察

通過觀察發學生對Mind+的學習興趣高漲，但同學們對內容掌握和項目完成度還存在很多問題。學生也能積極完成問卷的填寫，來對課程資源內容和目標及學習效果反饋。詳細結果如下：

( 1)學生評價

為了解學生們對課程資源內容和目標、課程資源學習效果變化情況。本輪選擇群希中學的Mind+社團班學生(共30人)作為測試對象進行調查，共發放量表30份，共回收有效量表 30 分，回收率、有效率均為 100%。問卷回收后，采用 SPSS Statistics 22.0 軟件中描述統計的頻率進行數據分析。結果如下：

學生們對校本課程資源的難度接受中，在 30 人中 3 覺得非常同意，百分比的占 10.0%，在 30 人中 6 覺得同意，百分比的占 20.0%，在 30 人中 17 覺得一般，百分比的占 56.7%，在 30 人中 2 覺得不同意，百分比的占 6.7%，30 人中 2 覺得非常不同意，百分比的占 6.7%。從分析來看，大部分同學對內容難度接受一般，和學生缺少該方面知識和能力有關。如圖 4-2 所示。

次數百分比有效的百分比累計百分比

有效非常同奪 3 10.01 10.0« 10.0*

同意 6 20.01 20.0« 30.0«

—般 17 56.71 56. 7« 87.0«

不同意 2 6.7* 6.7% 94.0*

菲常不同蕙 2 6.7» 6.7% 101.0*

總計 30 100.0» 100.0%

圖 4- 1 內容難度

學生們對校本課程資源的目標合理性的設置中，在 30 人中 4 覺得非常同意，百分比的占 13.3%，在 30 人中 6 覺得同意，百分比的占 20.0%，在 30 人中 17 覺得一般，百分比的占 56.7%在 30 人中 3 覺得不同意，百分比的占 10.0%，30 人中 0 覺得非常不同意，百分比的占 0.0%。從分析來看，大部分同學目標設置合理一般，學生認為學習內容較多，較難達到學習目標。如圖 4-3 所示。

次數百分比有效的百分比累計百分比

有效非常同意 4 13.3% 13. 3% 13.0%

■同意 6 20.0% 20.0% 33.0%

17 56.7% 56.7% 90.0%

不同意 3 10.0% 10.0% 00.0%

非常不同意 0 0.0% 0.0% 100.0%

總計 30 100.0% 100.0%

圖 4- 2 目標的合理性

學生們對校本課程資源的課時安排上,在30人中 6覺得非常同意，百分比的占20.0%，在30人中 9覺得同意，百分比的占30.0%，在30人中12覺得一般，百分比的占40.0%，在30人中 2覺得不同意，百分比的占6.7%，30人中 1覺得非常不同意，百分比的占3.3%。從分析來看,大部分同學對課時安排表示同意和一般。如圖4-4所示。

次數百分比有效的百分比累計百分比

有效非常同意 6 20.0% 20.0% 20.0%

同意 9 30.0% 30.0% 50.0%

—e 12 40.0% 40.0% 90.0%

不同意 2 6.7% 6.7% 97.0%

非常不同意 1 3.3% 3.3% 100.0%

總計 30 W0.0% 100.0%

圖 4- 3 課程安排

學生們的學習興趣上,在30人中 7覺得非常同意，百分比的占23.3%，在30人中7覺得同意，百分比的占23.3%，在30人中12覺得一般，百分比的占40.0%，在30人中2覺得不同意，百分比的占6.7%，30人中2覺得非常不同意，百分比的占6.7%。從分析來看, 大部分同學對學習興趣表示同意。如圖4-5所示。

次數育分比有效的百分也累計百分比

有效非常同意 7 23.3% 23. 3% 23.0%

同意 7 23.3% 23. 3% 46.0%

」般 12 40.0% 40.0% 86.0%

不同意 2 6.7% 6.7% 92.7%

非常蘋同意 2 6.7% 6.7% 99. 3%

總計 30 100.0% 100.0%

圖 4- 4 學習興趣

學生們對校本課程資源的知識基礎掌握上,在 30 人中 17 個同學覺得同意，百分比的占 56.7%。從分析來看,對掌握基礎知識掌握上認為同意。如圖 4-6 所示。

次數百分比有效的百分比累計百分比

有效非常同意 9 30.0% 30.0% 30.0%

同意 8 26.7% 26.7% 56.7%

—般 11 36.7% 36.7% 93.3%

不同意 2 6.7% 6.7% 100.0%

非常不同意 0 0.0% 0.0% 100.0%

總計 30 100.0% 100.0%

圖 4- 5 基礎知識學生們對校本課程資源的編程能力上,在 30 人中 7 覺得非常同意，百分比的占 23.3%，在 30 人中 4 覺得同意，百分比的占 13.3%，在 30 人中 14 覺得一般，百分比的占 46.7%，在 30 人中 2 覺得不同意，百分比的占 6.7%，30 人中 3 覺得非常不同意，百分比的占 10.0% 從通過課后了解，普遍學生可以掌握簡單編程操作，但是較難完成完整項目，可提升編程能力。如圖 4-7 所示。

次數百分比有效的百分比累計百分、比

有效非常同意 7 23.3% 23.3% 23.0%

同意 4 13.3% 13.3% 36.3%

_般 14 46.7% 46.7% 83.0%

不同意 2 6.7% 6.7% 89.7%

非常不同意 3 10.0% 10.0% 99. n

總計 30 100.0% 100.0%

圖 4- 6 編程能力

（2）教師評價

筆者還對聽課信息技術老師們進行簡單的訪談并向他們尋求建議，首先教師們認為課程內容可以較好地體現課程目標要求。在教師實施過程中具體教學過程使用任務驅動法等方式可以很好體現教師主導，學生主體地位。同時，也在交流中提出一定建議。首先在腳本編寫部分，講的太快，太過于籠統。可以適當放慢速度，對知識詳細解釋。其次整節課主要還是老師講解為主，可以適當留給學生時間操作，讓學生動手設計和完成任務。

4.總結反思

第一輪結束后，通過整理師生對本次校本課程資源評價后，可知本輪實施活動有可取之處同時也有一些問題。可取在于本輪的教學目標較清晰、教學內容較貼近生活，課堂時間較合理；較能提高學生對智能顯示和感應控制興趣，分組合作也提高參與度和動手能力；部分學生對人工智能知識認識得到提高。但是也存在一些問題：一是在于教學內容難度接一般，所以下一輪適當降低難度或者對較難的內容進行詳細詮釋；二是教師講授教學內過多，課堂環節設置過緊導致學生操作時間少，應充分分析了解學生原有的編程知識與能力基礎，根據學生認知發展水平教學，教師可按照學生能力適當引導學生正確分成不同小組，在每個小組選擇一個小組長來管理本組成員，選擇本班能力較強的學生實行小老師制，充分發揮學生主體和合作作用。

四）第二輪教學實踐與分析

1.行動計劃

在對第一輪實施結束反思和總結后，對課程資源進行調整開展了第二輪行動研究。第二輪中開發的是“智能控制”單元，本次教學實施為《掌控天氣》。教師通過行動觀察，了解實施中出現的相關問題，并進行教學反思和改進，從而提高第二輪行動實施效果。

2.行動實施

表 4- 5 第二輪行動實施

教學環節教師活動學生活動教學實況

情景導入教師演示今天天氣預報，天氣對我們生活有著重要的影響，今天我們就使用掌控板的強大功能完成一個掌控天氣。學生進行簡單預習；小組開始討論

基礎知識教師講解；掌控板的主控芯片是ESP-32雙核芯片，這讓它具有了聯網的能力。它支持 WiFi通信,WiFi支持極大范圍的通信連接，可作為物聯網終端設備，實現物聯網應用。物聯網（Internet of Things，縮寫IoT）是互聯網的一個延伸，互聯網的終端是計算機（PC、服務器），而物聯網的終端是硬件設備，無論是家電等所有這些終端都可以互認真看屏幕，

積極做筆記川］掌控板知識

掌控板上顯示的文字和圖片是由組成的，因為這吐

像素A小，所以我們看的時候才認為是文字或者圖片，'‘屏幕顯不文字和圖片”指令中的X,Y值對應文字或圖片莊1.角區

位置。

項目操作

課后

小結

聯，可以總結為萬物互聯。

教師分布任務流程:1.啟動程序，選擇上傳模式，在主控板中選擇掌控板。

2.在主控板中，添加網絡服務中點 WI-FI 和獲取天氣，注冊手機熱點賬號、密碼。

3.腳本編寫、使掌控連接WIFI,獲取網絡天氣

4.保存項目，退出。教師講解項目操作：

a 啟動程序，選擇上傳模式，在主控板中選擇掌控板。

b 在主控板中，添加網絡服務中點 WI-FI 和獲取天氣，注冊手機熱點賬號、密碼。

合作討論嘗試完

成任務

連接好掌控板；

添加 WI-FI

和獲取天氣

小組討論，模仿練習，完成腳本

小組進行作品展示

c 腳本編寫、使掌控

連接WIFI,獲取網絡天

氣

d保存項目，退出。

a掌握物聯網的概完成小結復

念習,展示作品

b 通過網絡服務模塊添加相關指令

c 學習掌控板連入無線網絡

d 掌控板獲取天氣信息的方法。

習題演練教師布置課后作業小組分工合

作完成作業

擴展資料引導學生對擴展資

料閱讀

評價表學生認真填

寫

3.行動觀察

在第二輪開展的行動研究中，通過觀察發學生對Mind+的學習興趣，內容的掌握及項目完成上都有所提高。學生積極完成問卷的填寫，來對課程資源內容和目標及學習效果反饋。詳細分析結果如下：

（1）學生評價

為了解學生們對課程資源內容和目標、課程資源學習效果變化情況。本次是最后一次對群希中學的Mind+社團班學生進行調查，其中發放量表30份，有效量表回收30份。問卷回收后，采用 SPSS Statistics 22.0 軟件中描述統計的頻率進行數據分析。結果如下:

學生們對校本課程資源的難度接受中,在 30 人中 16覺得非常同意，百分比的占53.3%，

9 覺得同意，百分比的占 30.0%。從分析來看,大部分同學對接受內容難度上有所提升。如圖 4-8 所示。

次數百分比有效的百分比繁計百分比

有敦非常同意 16 53.3% 53.3% 53.3%

同意 9 30.0% 30.0% 83.3%

—te 4 13.3% 13.3% 96.7%

不1司意 0 0.0% 0.0% 96.7%

非常不同意 1 3.3% 3.3% 100.0%

圖 4- 7 內容難度

學生們對校本課程資源的目標合理性的設置中,在 30人中 22人覺得非常同意,百分比的占 66.7%,在30 人中8 覺得同意,百分比的占26.7%。從分析來看,大部分同學同意目標設置合理,學生認為學習內容合適,可以完成任務,達到學習目標。如圖 4-9所示。

次數百分比有效的百分比累訐百分比

有效非常同意 22 66.7% 66.7% 66.7%

同意 8 26.7% 26.7% 93.3%

—般 0 0.0% 0.0% 93.3%

不同謹 0 0.0% 0.0% 93.3%

非常不同意 0 0.0% 0.0% 93.3%

總計 30 100.0% 100.0%

圖 4- 8 目標的合理性學生們對校本課程資源的課時安排上,在30人中23覺得非常同意,百分比的占76.7%, 在 30 人中 5 覺得同意,百分比的占 16.7%。從分析來看,較第一輪來說,學生對校本課程資源的安排上同意度有明顯提升,學生們認為可以有適當時間完成項目。如圖4-10 所示。

次數百分比有效的百分比 .累計百分比

有效非常同意 23 76. 7« 76.7% 76. 7«

同意 5 16.7% 16.7% 93. 3«

」般 1 3.3% 3.3« 96.7%

不同意 0 10.0« 10.0% 100.0%

菲常不同意 1 3.3% 3.3« 103. 3%

總計 30 100.0% 100.0%

圖 4- 9 課程安排

學生們的學習興趣上,在 30 人中 24 覺得非常同意，百分比的占 76.7%，在 30 人中 5 覺得同意，百分比的占 16.7%。從分析來看,大部分同學對提高學習興趣表示非常同意，課后了解提高學生興趣提高主要是掌握知識，享受完成項目快樂。如圖 4-11 所示。

坎數百分比• 有效的百分比累計百舒比

有效非常同意 24 76.7% 76.7% 76.7%

同意 5 16.7% 16.7% 93.3%

_般? 1 3.3% 3.3% 96.7%

不同意 0 0.0% 0.0% 96.7%

非常不同意 0 0.0% 0.0% 96.7%

總計 30 100.0% 100.0%

圖 4- 10 學習興趣學生們對校本課程資源的知識基礎掌握上,在 30 人中 20 覺得非常同意，百分比的占 66.7%，在 30 人中 6 覺得同意，百分比的占 20.0%，在 30 人中 2 覺得一般，百分比的占 6.7%，在 30 人中 2 覺得不同意，百分比的占 6.7%，30 人中 0 覺得非常不同意，百分比的占 0.0%。從分析來看,普遍同學對掌握基礎知識有明顯提高。如圖 4-12 所示。

次數百芬比 •有效的百分比累計百分比

有效非常同意 20 66.7% 66.7% 67.7%

同意 6 20.0% 20.0% 86.7%

_般 2 6.7% 6.7% 93.4%

不同育 2 6.7% 6.7% 100.3%

非常不同意 0 0.0% 0.0% 100.3%

總計 30 100.0% 100.0%

圖 4- 11 基礎知識

學生們對校本課程資源的編程能力上,在 30 人中 23 覺得非常同意，百分比的占76.7%，

在 30 人中 5 覺得同意，百分比的占 16.7%，在 30 人中 2 覺得一般，百分比的占 6.7%，在

30 人中 0 覺得不同意，百分比的占 0.0%，30 人中 0 覺得非常不同意，百分比的占 0.0%從

通過課后了解,普遍學生可以掌握簡單編程操作,可以在老師,小老師同學幫助下完成完整項目,學生們的編程能力也有一定提高。如圖 4-13所示。

敗數. 百分比有效的百分比累計百分比

牽效非常同意 23 76.7% 76.7% 76.7%

5 16.7% 16.7% 93.4%

一般 2 6. 7« 6. 7« 100. 0%

不同黃 0 0.0« 0.0« 100.0«

非常不同意 0 0.0« 0.0« 100.0«

總計 30 100.0% 100. 0«

圖 4- 12 編程能力

（2）教師評價

本次訪談的 3位信息技術老師,大部分老師們都認為內容設計不用再調整順序,內容編排是較為合理,認為該課程內容難度適宜,符合初中學生認知特點。由此可看出,教師認同了校本課程資源內容的設計,但是原理較難和編程有一點難度的知識應該講解清楚, 不要過快。老師們也認為在教學過程中以學生為中心是好的,但建議在上課時分清主次, 管好課堂紀律,及選擇學生喜歡的教學方式,在規定時間內完成教學內容,這樣才能更好的完成教學目標。

4.總結反思

在結合第一輪出現問題后,我們對第二輪首先設置課前預習,因為理論及相對較抽象難懂,所以要求學生通過課前或課堂閱讀相關資料,完成課前預習,老師更加注重腳本編寫模塊講解和分析。其次學生則在教師和小老師幫助下,學生更加積極參與活動過程,小組內部或者不同小組的學生經常相互討論,完成“掌控天氣”作品,使得之前學生動手時間少轉變為以學生為本的教學理念。最后對教案及教學環節等進行調整,把資料擴展放后面,讓學生課后學習,保證課時安排更加合理。但是依然需要不斷完善關于人工智能硬件模塊資源,使利用該模塊設計創造,可以更加方便快捷,從而提高使用的效率。開發計算

機教師資源，并給學生配備多樣創新范例，從而不僅讓學生有更多機會動手制作也小生科創思維得到激發，從而設計出各種各樣優秀作品。

（五）兩輪教學實踐與分析

筆者對第一輪和第二輪的內容難度，目標的合理性，課程安排，學習興趣，基礎知識，編程能力這幾個方面進行了配對樣本 t 檢驗，結果如表 4-6 所示。

表 4- 6 課程資源在前后測對比

課程資源前后測 M±SD t p

內容難度前測 2.80±0.961 4.557 0.000

后測 1.70±0.952

目標的合理前測 2.63±0.850 7.763 0.000

性后測 1.27±0.450

課時安排前測 2.43±1.006 4.547 0.000

后測 1.37±0.850

學習興趣前測 2.50±1.137 4.999 0.000

后測 1.23±0.504

基礎知識前測 2.20±0.961 4.916 0.000

后測 1.20±0.407

編程能力前測 2.63±0.850 6.679 0.000

后測 1.30±0.596

由表可知，內容難度前測的均值為 2.80，標準差為 0.961，后測均值為 1.70，標準差為 0.952，經過配對樣本 t 檢驗的檢驗值 t 為 4.557，顯著性水平 p 值為 0.000<0.05，故內容難度在前后測上存在顯著差異，表現為后測的內容難度數值更低，即贊同度更高。

目標的合理性前測的均值為 2.63，標準差為 0.850，后測均值為 1.27，標準差為 0.450，經過配對樣本 t 檢驗的檢驗值 t 為 7.763，顯著性水平 p 值為 0.000<0.05，故目標的合理性在前后測上存在顯著差異，表現為后測的目標更合理。

課時安排前測的均值為 2.43，標準差為 1.006，后測均值為 1.37，標準差為 0.850，經過配對樣本 t 檢驗的檢驗值 t 為 4.547，顯著性水平 p 值為 0.000<0.05，故課時安排在前后測上存在顯著差異，表現為學生們更贊同后測的課時安排。

學習興趣前測的均值為 2.50，標準差為 1.137，后測均值為 1.23，標準差為 0.504，經過配對樣本 t 檢驗的檢驗值 t 為 4.999，顯著性水平 p 值為 0.000<0.05，故學習興趣在前后測上存在顯著差異，表現為后測的學習興趣更高。

基礎知識前測的均值為 2.20，標準差為0.961，后測均值為 1.20，標準差為0.407，經過配對樣本t檢驗的檢驗值t為4.916,顯著性水平p值為0.000〈0.05,故基礎知識在前后測上存在顯著差異，表現為后測基礎知識更好。

編程能力前測的均值為2.63,標準差為0.850,后測均值為1.30,標準差為0.597, 經過配對樣本t檢驗的檢驗值t為6. 679,顯著性水平p值為0.000〈0.05,故編程能力在前后測上存在顯著差異,表現為后測編程能力更好。

根據配對樣本 t 檢驗得出第一輪和第二輪內容難度等六個當面存在顯著差異的,筆者使用 Excel 整理第一輪和第二輪中內容難度等六個方面的百分比對比分析,從而更加具體直觀了解兩輪的變化。

通過第一輪和第二輪百分比對比分析,其中非常同意分別為10.0%和53.3%,同意分別為20.0和30.0%,學生對內容接受度總體上都有提高。如圖4-14所示。

圖 4- 13 內容難度

通過第一輪和第二輪百分比對比分析,其中非常同意分別為13.3%和66.7%,同意分別為20.0%和26.7%,學生對目標合理性認可總體上都有提高。學生認為學習內容在老師和小老師幫助下達到學習目標。如圖4-1 5所示。

圖 4- 14 目標的合理性

通過第一輪和第二輪百分比對比分析，其中非常同意分別為 20.0%和 76.7%，同意分別為 30.0%和 16.7%，從中可以看出大部分學生課程上教學安排還是非常滿意的，通過調整擴展資料在文章后面，可以讓學生在課堂學習知識，課后擴展知識。如圖 4-16 所示。

0.0% 非常同意同意 —般不同意非常不同意

■第一輪 20.0% 30.0% 40.0% 6.7% 3.3%

■第二輪 76.7% 16.7% 3.3% 10.0% 3.3%

■第一輪■第二輪

圖 4- 15 課程安排

通過第一輪和第二輪百分比對比分析，其中非常同意分別為 23.3%和 76.7%，同意分別為 23.3%和 16.7%，從中可以看出大部分學生課程在學習興趣上也有明顯提高，在和學生交流了解到主要是和學生聽懂了，覺得編程很有趣，想做項目等有關。如圖 4-17 所示。

0.0% 非常同意同意 —般不同意非常不同意

■第一輪 23.3% 23.3% 40.0% 6.7% 6.7%

■第二輪 76.7% 16.7% 3.3% 0.0% 0.0%

■第一輪■第二輪

圖 4- 16 學習興趣

通過第一輪和第二輪百分比對比分析,其中非常同意分別為30.0%和66.7%,同意分別為26.7%和20.0%,從中可以看出大部分學生課程在基礎知識的掌握普遍提高。如圖4-18 所示。

U.5U 非常同意同意 —般不同意非常不同意

■第一輪 30.0% 26.7% 36.7% 6.7% 0.0%

■第二輪 66.7% 20.0% 6.7% 6.7% 0.0%

■第一輪■第二輪

圖 4- 17 基礎知識

通過第一輪和第二輪百分比對比分析,其中非常同意分別為23.3%和76.7%,同意分

別為13.3%和16.7%,從中可以看出大部分學生編程能力明顯提高。如圖4-19所示。

（六）實施總結反思

經過兩輪的課程實施后，筆者從學生問卷和教師訪談分析，對校本課程資源進行評價和修改，最終本校本課程達到了一定的預期效果。

一人工智能校本課程資源及其豐富多樣，在設計教學內容難度要符合學生身心發展規律，可以適當降低難度或者對較難的內容進行詳細詮釋，通過要求課前預習，讓學生通過課前或課堂閱讀相關資料，提前了解知識達到循序漸進的效果。

二課堂環節設置不能太緊湊，給學生適量的操作時間，提高學生學習的興趣。老師可以使用小老師制來幫助同學，讓學生更加積極參與活動過程，小組內部或者不同小組的學生經常相互討論，完成作品，使得之前學生動手時間少轉變為以學生為本的教學理念。

三根據教學效果數據分析，學生的學習興趣及相關能力有所提高。通過學習本次實實施的信息技術人工智能校本課程資源，學生的學習興趣得到了提高，學生的編程能力和創新創造能力得到了一定程度的提高。

五、總結與展望

（一）研究總結

筆者通過對現狀梳理,以相關理論為基礎,再開發初中信息技術人工智能校本課程資源,隨著課程在實施及完善過程,獲得了師生認可同時也積累了寶貴經驗。

首先在校本課程資源開發前期,筆者對學校,教師及學生等進行了相關調查,通過調查結果分析,了解了學校具備校本課程資源開發的條件和師生們的需要和期望,并制定了本次校本課程資源課程資源教學內容,并應用于貴州省銅仁市松桃縣群希中學社團班課堂教學實踐,開發了相應的校本課程資源,有利于本校校本課程擴充和豐富。

在課程實施過程中,確定了課程實施流程：“課前分組—確定項目—基礎知識分析— 小組完成作品——學生作品展示—完成評價表”。校本課程資源的教學方法可以組合運用講授教學法、任務驅動式教學法、合作式教學法等多種教學法。講授教學法能夠給學生傳授基礎知識,構建認知機構,為后面學習打好基礎。任務驅動式學習法設置相應的學習任務激發學生興趣,讓學生學會思考,主動探索解決問題方法。啟發式教學法讓在具體情景中,學生積極主動的學生,教師有目的有計劃對學生的學習引導,針對性對學生進行思維訓練、提高學生綜合能力。

課程實施結果表明初中信息技術人工智能校本課程能夠激發學習興趣,幫助學習者將學到知識進行創新和實踐,對落實核心素養的教學目標,能取得較好的效果。最后本論文的研究與實踐為之后初中信息技術人工智能初步校本課程的開發和實踐提供一定的參考作用。

（二）研究不足

本次課題研究雖然取得相應的效果但因能力限制等問題,仍存在一些不足。一在課程時間安排上,本課程在每周二到周四最后一節課上課,但是由于學校有時會在這個時間要組織其他活動,導致某些同學無法按時參加每節課,從而影響到項目和同組學生學習。從而導致研究的力度減弱。二本研究主要是面向貴州省銅仁市松桃縣群希中學初中年級自愿加入Mind+社團班的30名同學進行調查和分析，對其他同學學習情況并不了解無法取得普遍意義結果。三是由于時間原因,本次行動研究只是展開兩輪,還需要進一步修訂和完善。四在課堂中,老師會采用項目式教學和合作學習,但是由于初中生自我管理能力較低等原因,導致課堂紀律較松散,課堂的可控性還需要提高。在初中信息技術人工智能課程資源課堂實施中,為了體現學生為主的理念,給他們盡可能的時間和空間,但授課教師的教學經驗缺乏,同時學生不好管理,讓課堂秩序變得較混亂。最后人工智能領域研究廣泛, 由于受到相應技術裝備限制,一些人工智能項目有所欠缺,需要不斷完善和改進。

（三）研究展望

筆者在本次課題研究中只是做了初步的嘗試和探索，為之后開發積累經驗。希望以后可以多參考國內外人工智能結合教育理念和掌控板融入初中信息技術課的相關例子，從而促進信息技術課程教學資源和案例的豐富完善，建立資源庫，幫助學生獲取需要的資源內容。

雖然本次初中信息技術人工智能校本課程資源開發尚不完善，希望可以讓引起更多教育技術相關的工作者和學校教師的關注及探索，從而開發出更符合學校和師生需要人工智能教學案例，實現課堂教學效果的最優化。

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