人工智能在中小學信息技術課堂教學中實施的思考

陸 堯

(江蘇省宿遷市蘇州外國語學校 江蘇 宿遷 223800)

中小學教學是學生初次接觸信息技術教育內容，也同樣是學生思維發展掌握新知識的關鍵時期，而且在學生未來的學習與發展中，信息技術必然會成為學生生活和工作中必不可少的組成元素，對于學生未來的成長將會產生重要的影響，所以必須要重視中小學信息技術教學,教師要在教學活動中注重信息技術教學活動與現代社會的科學技術有所接軌，以此來培養學生的思維能力和創新能力，豐富學生的學習體驗。教師將人工智能技術帶入至小學信息技術教學中，不僅能夠有效提升學生對于新技術的了解，還能能夠加強學生人工智能技術的認識，以此來培養學生的思維能力，更好完成學生信息技術教學活動。

1.人工智能基本概述

人工智能是一項涉及多領域，多學科的產物。人工智能包括哲學、科學、數學、心理學、生物學、計算機理論等多元內容。人工智能的科學基礎正是來自于豐富的科學內容其關鍵技術包括識別圖表、人機交互、生物特征識別、機器學習以及語言處理等。其中機器學習是人工智能發展的核心，也是未來人工智能在計算機領域的主要發展方向，人工智能將會利用計算機來模擬人類的學習行為，以此來擁有更為完善的知識體系和相關技能。并且在發展過程中重新組織現有知識結構，使其性能不斷優化，隨著人工智能的不斷研究，將會延伸出更為深入的學習領域。

深度學習主要是指通過增加神經網絡來提升效率，將復雜的信息進行逐漸的抽象和簡化判定層數越多，則知識的認知和識別能力將會越準確，深度學習概念的提出將原有計算機判定條件轉化為大量的圖像對應空間分布的數據，通過語音或者自然語言對應時間線分部數據進行自主學習，從而尋找規律進行精準識別。人工智能技術的基礎是大數據和深度學習兩個領域，數據概念越多越為深入，那么在大數據的計算下以及深度學習的影響下，則促使人工智能更為智能化。人工智能的研究范疇實際上是人類智能活動規律的研究，希望通過人工智能去進行深度計算，完成需要人為智力才能夠解決且勝任的任務與工作。

簡而言之,人工智能實際上就是利用科學技術手段，讓機器可以像人一樣思考。目前人工智能已經取得了一定的成就，并且在我們日常生活中得到了深入應用，并且改變了人們的行為習慣。所以人工智能定然會成為科學技術未來發展的主要方向，為了能夠讓人工智能可以在教育工作中深度融入，則需要從信息技術教學入手，讓學生能夠真正了解人工智能技術，加強人工智能認識和信息技術的掌握情況。

2.人工智能技術在中小學信息教學中的應用現狀

目前人工智能技術在中小學信息技術教學中已經得到了初步的應用。應用內容主要包括搜索引擎和智能化教學系統兩個方面。智能引擎可以結合學生教師的實際教學內容，對知識體系進行分析解讀內容表達，從而強化學生的學習質量，提高知識信息搜索者的學習效率。其次為智能教學系統，智能教學系統將會成為未來教學發展的重要方向。智能教學系統以人工智能技術為核心，能夠關注每一名學生的實際學習情況，針對學生的學情進行特征分析，結合學生實際學習特點為學生安排教學內容變化學習方法，以此來滿足學生的個體發展需求，這樣能夠促使學生學習內容更加豐富完善，提高學習效果。

同時人工智能的能在信息技術教學中是必不可少的組成元素，人工智能技術由信息技術中延伸而來，所以信息技術與人工智能有著密切的聯系，在中小學信息技術教學中必不可少會提及人工智能將會對學生信息技術學習產生以下幾點積極作用。

2.1 能夠幫助學生了解人類智慧的內涵。學生想要深度學習信息技術就需要不斷探索學習智能的本質內涵，從人類認知學角度來說，人類的思維過程實際上是知識的相互聯系，任何知識都具有相關性，而不是相對孤立的知識，人們在接受新知識時會將已經學過的知識緊密相連，可以說老知識是新知識的基礎。聯通和互動應當成為人工智能中的重要研究領域，通過信息技術教學可以幫助學生更好的了解學習的本質和智慧的來源，同時通過不斷優化教學內容，可以豐富學生的學習體驗，發散學生思維能力，讓學生通過人工智能來獲得新技術的重要指示。

2.2 可以幫助學生鍛煉多種思維方式。中小學階段在信息技術教學中，一般會采用多媒體技術，數據庫技術等方法來進行教學，而人工智能則可以幫助傳統教學模式，解決非結構化和半結構化的教學類問題，把人工智能引入中小學信息技術教學中，可以讓學生通過人工智能來完善個人思維結構，了解不同人工智能語言特征，學習智能化問題的解決方法。

2.3 可以通過人工智能幫助學生了解復雜問題的解決思路，人工智能是利用程序行為進行底層邏輯設置。在接收到用戶提問后，就可以按照其邏輯基本進程解答或將推理過程傳輸給學生，這樣學生就可以擁有人工智能專家類似的思路和推理風格，有助于提升學生知識體系的分析判斷能力。

3.人工智能在中小學信息技術教學中的應用措施

從人工智能的功能和概念來看，人工智能包含內容豐富，在教學活動中已經完全超越了中小學生的學習接受能力。所以在教學活動中，教師應當研究人工智能的合理應用方法，通過多元教學來引入人工智能項目，讓學生可以借助具體的生活情境來學習相關計算機思維和完成動手實踐任務。人工智能在中小學信息技術教學中的應用主要包括以下幾方面。

3.1 引導學生了解人工智能應用場景，培養學生學習興趣。人工智能在人們的日常生活中已經得到了廣泛的應用人工智能，看似高端抽象，但實際上學生在日常生活中也可以經常接觸人工智能相對案例，教師只需要去深度挖掘學生生活中所能夠接觸到的人工智能案例，即可幫助學生加強對于人工智能相關知識和系統了解的興趣以及求知欲望。

例如，在當前智能化設備已經進入了人們的日常生活，智能手機作為多元應用工具，解決了人們日常生活中的諸多麻煩，目前智能手機已經完全代替了傳統工具，甚至在應用場景中還能夠通過智能手機的人工智能系統來完成圖片和物體的識別。此時，教師可以利用智能手機與學生日常生活相關的場景來作為信息技術人工智能的引導。教師可以向學生提出以下幾個問題：“同學們在日常生活中利用淘寶來購買商品，為什么這些商品都是自己平時想買的。而自己在用美團點外賣時美團應用所推薦的食物都是自己想吃的。手機APP是如何采用人工智能技術來對自己的行為進行分析，并且進行針對性推薦的？”此時通過教師的引導，學生就會很快意識到人工智能可以了解人們的日常行為，并且對生活習慣進行總結處理，從而引導學生了解人工智能深度學習的獨特魅力。最后，教師可以向學生提出探索性問題如：“同學們在日常生活中還有哪些生活案例與人工智能有著直接的聯系。”讓學生進行不斷的生活情境總結與分析，通過實踐力幫助學生了解人工智能的基本應用原理，從而感受人工智能的邏輯關系和技術體現，從而讓學生對人工智能擁有一定的自我認識。

3.2 利用人工智能完成創客教育與智慧啟蒙教育。創客教育主要是指在教學活動中以學生學習興趣為基礎，融入項目式教學利用學習項目，引導學生進行自我實踐，自我創造的過程，并且學生還能夠在項目創造過程中組成團隊，加強學生的團隊協作能力，以此來增強學生的知識及認知，以此來達到智慧啟蒙教育的目標。人工智能在創客教育中最大的特征是引導學生對學習內容進行不斷的創新，從教育層次來說，創新教育和智慧啟蒙教育是讓學生將多學科進行知識融合，從而有效解決實踐問題。學生通過多方面教育學習培養學生綜合素養，促使學生創新實踐能力全面發展，創客與人工智能的有機融合還能夠解決學生課堂參與度不足的問題，讓學生在知識實踐中要積極的進行自我學習和知識創新。

需要注意的是在中小學教學階段，學生的知識儲備和知識認知能力仍然存在明顯的不足，所以對人工智能的深妙算法往往無法全面理解。為了加強學生的知識應用于實踐，可以利用創客教育讓學生參與開發一些智能程度相對較弱的智能項目，從而在活動中培養學生的創新思維，還能夠為學生的信息技術應用能力提供實踐案例，改變學生的學習過程，讓學生在學習過程中擁有自我批判和解決問題的能力，從而提升學生的綜合學習水平。

3.3 在人工智能引領下構建中小學編程教育體系。無論是信息技術還是人工智能，都與編程教育內容有著直接的關系，隨著人工智能的發展越來越廣泛深入，人工智能對人們的日常生活影響將會越來越多。所以編程定然會成為未來學生發展中所必須要使用的專業技能之一。就人工智能領域來說，人工智能必須要建立在一定的編程程序之下，而人工智能中神經網絡算法和機器學習算法成為了主流，正因為算法的加持人工智能才能夠變得更加趨向于智慧個體的行為。基于此，教師要合理利用人工智能引導學生學習編程，提高學生的編程技能。

首先，中小學生在信息技術教學中是首次接觸編程語言，對于編程的認識還相對薄弱，此時為了提升學生的學習興趣，加強學生的學習感染力則應當將編程教學內容以游戲化情境為背景進行設計。讓學生可以自由拖動相關程序，以圖表拼積木的方式來引導學生完成編程的核心邏輯，這樣學生的學習過程將會更為符合循序漸進的教學發展原理。還能夠降低學生的學習難度，讓學生以更為直觀的角度去觀察理解人工智能與編程。

其次，要在教學過程中引導學生掌握Scratch圖形化編程邏輯學生可以基本掌握該邏輯模塊認識程序設計的結構，并且通過一定的實際案例引導學生來完成知識的實踐與體驗，從而加強學生的知識掌握。

最后，需要引導學生完成算法邏輯的學習，將一些數學經典問題作為思想導入，讓學生將各類算法應用在實際場合中，以此來突破學生抽象的知識認識。在學生擁有一定邏輯思維后可以讓學生將開源硬件與算法程序有機結合，實現創意編程機器人動作的組合，進一步優化學生的知識體驗，讓學生真正將知識運用于實踐中，達到學以致用的教育目標。

3.4 利用人工智能實現對學生信息技術知識的考核。人工智能技術不僅可以實現線上教學，同時也可以對學生的學習過程進行評定和測試，所以在信息技術教學中，教師可以利用人工智能技術來實現對學生的學習考核。即將考核內容變得更具針對性，也可以實現無紙化考試為。利用人工智能來完成試卷的批改，減少了教師的教學壓力，為學生和教師都帶來便利性。例如在中小學信息技術教學中可以采用網絡評測的方式來對學生進行考核，以PPT課程教學中，教師在完成相關知識的講解之后，就可以為學生設置一個有關于本節知識內容的隨機題庫，隨后讓學生通過題庫抽選題目進行檢測，在這一過程中會全面應用到人工智能技術，通過這樣的方式可以讓學生快速展示結果，學生通過瀏覽結果也將會快速認識到自己在學習和操作過程中所存在的問題與失誤，在最短的時間內來完成學生的針對性教學。教師在人工智能應用時，還需要利用人工智能為學生建設個人學習檔案。長期追蹤學生的學習過程，利用學習檔案來對學生的學習進行評估，為學生建設具有針對性的學習內容，可以幫助教師把控課堂教學節奏，對于學生在學習檔案中所出現的一些常規共性問題，教師則可以進行針對性講解，以此來調整教學策略，提高教學針對性。

3.5 對學生提供開源編程項目載體，讓學生編程項目得以實踐。目前，在教育領域中擁有諸多器材可以應用于信息技術編程教育，這些開源項目載體都充分融合了人工智能元素，更加符合學生的學習特征，讓學生可以借助這些學習載體作為信息技術的學習項目，幫助學生以項目和實踐來完成知識的應用與學習，學生看到自己的編程項目可以進行應用和實踐，這樣就可以充分提升學生的學習信心。從而對人工智能的開發產生動力和興趣，讓學生在學習過程中可以更加配合教師的教育教學活動。

例如，在“貓的眼睛”教學活動中，教師就可以借助小貓科技中的開源硬件，以及圖形化架構軟件平臺來實施教學活動，引導學生來完成相關的編程任務，不斷讓學生在編程中實現自己所需要的功能，引導學生加強信息技術的應用，提高學生學習質量，在信息技術教學過程中，教師還需要為學生介紹人工智能的發展和知識體系，從而幫助學生更完好的應用知識。邏輯來進行編程開發，從而培養學生的創造創新意識和創新能力。學生的自我動手實踐和項目運營也得到了有效的發展，為學生的知識運用與及全面發展奠定良好基礎。

結束語

總而言之，在中小學信息技術教學中，人工智能與信息技術有著直接且密切的聯系，必須要重視人工智能與信息技術教育的有機融合，在學校學習中幫助學生完善知識體系，構建編程知識邏輯，這樣才能夠真正讓學生成長為創新型智能人才。