隨著人工智能（AI）技術的迅速發展，AI 已成為我們日常生活的一部分，影響著各行各業，包括教育。對於教育工作者來說，特別是在初中數學教育中，培養學生的 AI 素養已不僅僅是未來的需求，更是當下的重要課題。AI 素養不但是理解機器學習、算法等技術概念，更涉及到如何辨別 AI 生成的信息、理解其應用範疇，以及認識 AI 技術潛在的道德和社會影響。初中階段是學生邏輯思維和問題解決能力快速發展的關鍵時期，因此在這一階段融入 AI 素養教育，能幫助學生為未來的學習和生活做好準備。本文將探討在初中數學教育中培養 AI 素養的重要性，以及如何有效地將 AI 素養融入數學課程。
AI 素養的核心在於讓學生理解 AI 的基本概念，知道它如何影響我們的日常生活，並具備批判性思考的能力。對於初中學生而言，培養 AI 素養可以帶來以下幾方面的益處：
- 深化數學理解：AI 的核心技術依賴於數學概念，例如概率、函數、代數和幾何。通過學習 AI 的應用，學生能更好地理解數學知識如何在真實世界中發揮作用，增加學習的興趣和動力。
- 提升批判性思維：AI 生成的信息並不總是準確或可靠，因此學生需要學會如何評估 AI 生成的數據和內容，辨別其中的真偽，避免落入誤導或偏見的陷阱。
- 培養解決問題的能力：學習 AI 能幫助學生發展系統性解決問題的能力，這對於數學學科至關重要。同時，這種能力也能延伸到現實生活中的各種挑戰。
- 道德與責任意識：AI 技術的應用涉及隱私、安全和公平等道德問題。通過教育，學生能夠更深入地思考如何在負責任的框架下使用 AI 技術，為未來的社會貢獻正面的影響。
在數學課程中融入AI素養的策略
在初中數學課程中，融入 AI 素養不僅可以提升學生的數學能力，還能讓他們對 AI 有更全面的理解。以下是幾個實踐策略，供教育工作者參考。
- 從日常生活中的 AI 入手
在課堂上，可以先從學生熟悉的AI應用開始，例如智能語音助手、推薦算法（如 YouTube 或 Netflix 的推薦系統）或交通導航工具。這些例子能讓學生認識到 AI 如何依賴數學模型運作。例如，教師可以設計一個討論活動，讓學生思考推薦算法如何使用數據來預測他們的喜好，並結合統計學和概率的概念進行分析。這樣的活動既能激發興趣，又能幫助學生理解數學在 AI 中的應用。
- 利用 AI 支持的學習工具
許多 AI 工具已經可以用於數學教學，例如 Quizizz AI 和 Eduaide.Ai，這些工具可以幫助教師快速生成測驗題目或設計遊戲化的學習活動。教師可以利用這些工具來檢測學生對數學概念的理解，同時向學生展示 AI 在教育領域的應用。例如，通過讓學生參與 AI 生成的動態測驗，他們可以學會如何從反饋中改進自己的學習，並認識到 AI 如何幫助個性化教育。
- 引導學生探索 AI 與數學的交叉點
在教學中，可以設計一些學生主導的探索活動。例如，讓學生分析 AI 如何使用數學模型來處理數據，或者讓他們嘗試設計一個簡單的 AI 應用。對於初中生來說，這可能涉及到基礎的機器學習模型，例如通過 Python 的簡單代碼來預測數據趨勢，或者使用免費的圖形化工具（如 Scratch 或 Google 的 Teachable Machine）來創建自己的小型 AI 項目。這些活動能夠幫助學生直觀地理解數學與 AI 的聯繫，並激發他們的創造力。
- 強調 AI 的倫理與責任問題
AI 的應用涉及到許多倫理問題，包括偏見、隱私和公平性。在數學課堂中，可以設計討論或辯論活動，例如讓學生探討 AI 算法在招聘或信用評分中的應用是否公平。這些活動不僅能鍛煉學生的批判性思維，還能幫助他們理解數學在社會問題中的角色。
許多機構已經開發了針對 K–12 學生的 AI 教育資源。例如，MIT 的 RAISE（Responsible AI for Social Empowerment and Education）計劃為不同年齡段的學生提供了適合的 AI 素養課程。教師可以利用這些資源，讓學生逐步了解 AI 的基本原理及其社會影響。同時，像 Crash Course AI 這樣的視頻系列，能用淺顯易懂的方式向學生介紹 AI 的核心概念，是課堂上極佳的輔助材料。
以下是幾個可以直接應用於數學課堂的活動範例：
- AI 生成內容的辨別：讓學生比較 AI 生成的圖像或數據與真實數據，學會分辨其中的差異，並分析 AI 生成內容的可靠性。
- 數據分析與機器學習：通過讓學生分析一組數據並建立簡單的預測模型，幫助他們理解基本的機器學習原理。
- AI 倫理辯論：設計一場辯論，讓學生分組討論 AI 在教育、醫療或公共政策中的應用是否存在潛在的偏見或風險。
- 設計 AI 應用：讓學生思考在日常生活中有哪些問題可以通過 AI 解決，並鼓勵他們用數學知識設計解決方案，哪怕只是概念模型。
總括而言，在初中數學教育中融入 AI 素養，不僅能幫助學生加深對數學概念的理解，還能讓他們更好地應對快速變化的科技世界。作為教育工作者，我們肩負著幫助學生成長的責任，而引導他們理解並掌握 AI 技術正是我們當前的重要使命。此外，培養 AI 素養需要循序漸進，從基礎的概念入手，再逐步深化到實踐和批判性思考。同時，我們也需要向學生傳遞正確的價值觀，幫助他們認識到技術的力量與責任。無論如何，未來的世界將是 AI 驅動的世界，而我們今天所做的努力，將為學生開啟無限可能的未來。讓我們一起行動起來，為下一代創造一個更加負責任、創新且充滿希望的教學環境。