人工智能與初中信息科技教學的結合路徑

張繼忠

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（下文簡稱《新課標》）將“人工智能與智慧社會”作為第四學段（七～九年級）的教學內容，重點是讓學生了解人工智能的特點、優勢和能力邊界，知道人工智能與社會的關系以及發展人工智能應遵循的倫理道德規范。由此觀之，初中信息科技教師將人工智能與課程教學有機結合，能夠有效地貫徹《新課標》的要求，拓寬學生的學習視野，借助人工智能豐富知識，清晰地認知人工智能技術的優勢，培養發展創新思維。所以，初中信息科技教師要結合教學內容，積極引入人工智能的相關知識點，讓學生在掌握更多先進人工智能技術和知識的同時，提升靈活應用人工智能解決實際問題的能力，進一步推進人工智能教育的可持續發展。基于此，文章分析了人工智能與初中信息科技教學結合的價值，探索了人工智能與初中信息科技教學結合的路徑，旨在推進學生獲得學科核心素養的發展。

一、人工智能與初中信息科技教學結合的價值

（一）豐富教學內容

信息科技本身就是一種工具化、實用化的技術教育，課程特征決定了其與其他課程的深度融合能夠讓教學起到事半功倍的效果，所以教師將人工智能與信息科技教學結合起來，將豐富課程教學內容，滿足學生多元化、系統化的學習需要。因此，教師可以根據教學內容建構并引入人工智能的相關知識，為學生創造更加適宜的學習環境，引領學生根據自身對人工智能的理解展開課后實踐，利用人工智能技術解決生活中的問題，以此拓寬學生的信息科技認知維度。人工智能所涵蓋的各項知識點可以為學生提供更為前沿的學科知識，構建更為多元且有趣的信息技術課堂。教師也可以借助豐富的教學內容創新教學活動，引領學生善于利用人工智能技術展開多維實踐，提升探究能力，發展邏輯思維與創新思維，以豐富的教學內容支撐學生對信息科技知識展開深層次探索。

（二）激發學習興趣

初中學生正處于好奇心強的階段，且學生對信息科技有了一定的認知程度，喜歡探索更多的高科技知識。所以人工智能與初中信息科技教學的結合，將為學生帶來更為豐富的知識，引領學生了解更為前沿的技術，促使學生展開綜合性的實踐探索，充分了解人工智能與智能社會構建的關系，驅動學生更好地學習并掌握信息科技知識和技能，學會在創新性的學習活動中獲得更為新穎的學習體驗，了解人工智能的基本概念與內涵，明晰人工智能的實現方式。同時，學生能夠結合社會現實生活，闡述智慧社會下人工智能的倫理安全與未來發展，并主動參與各項社會實踐探究活動。這樣不僅可以提升學生的學習效果，也能讓學生發現并享受信息科技課程的趣味，主動地在課后了解更多的人工智能技術，豐富并拓寬自身的認知視野，讓自己對信息科技課程產生更加濃厚的探究興致。

（三）提升信息素養

《新課標》將“信息技術”變為“信息科技”，指明了信息科技是現代科學技術領域的重要部分，主要研究以數字形式表達的信息及其應用中的科學原理、思維方法、處理過程和工程實現，這充分表明了該課程反映了數字時代的育人方向，充分詮釋了提升學生信息素養的必要性。人工智能與初中信息科技教學的結合能夠進一步提升學生的信息素養，教師借助人工智能的相關知識，輔助學生使用人工智能技術，能夠提升學生的信息資源的搜集、整理、判斷及動手操作能力，讓學生對信息科技知識展開深度探索，在多元化的實踐中真正地掌握抽象的信息科技知識，構建邏輯關聯的課程結構，驅動學生展開真實性的學習。同時，學生在這樣的學習活動中也能進行自我規劃、自我管理、自我評價，做到“做中學”“用中學”“創造學”，充分彰顯自身對信息科技知識的思考，利用人工智能拓寬認知視野，讓自身的課程學習達到知與行的協調統一，以此提升自身的信息素養。

二、人工智能與初中信息科技教學結合路徑

（一）創設情境，初步感知人工智能知識

《新課標》指明教師要驅動學生實現真實性學習，強調情境創設，注重學生的參與。在將人工智能與信息科技教學進行結合的過程中，教師應該重視情境的創設，以情境感染學生，驅動他們初步感知人工智能知識，了解相關概念，感知人工智能魅力，以強有力的好奇心與積極性主動參與到人工智能知識的探究中，借助人工智能知識，創造性地理解課內所學知識，開展富有特色的課程學習活動，在一片輕松且愉悅的課程學習氛圍中實踐，以此提高信息科技課程的教學效果。

泰山版初中信息科技“探究繪制圖像的方法”教學的重點是讓學生使用電腦繪制三維造型，掌握圖形繪制的方法，體驗在PS中使用矩形、三角形、圓等圖形以及透視原理等進行三維造型的過程，感悟電腦軟件繪圖的便捷性。很多學生對這一操作缺乏興趣，研究動力不足。基于這一現狀，教師可以創設豐富的情境，引入“AI繪圖”這一十分富有生活化特色的現象，調動學生的生活經驗，讓他們回憶生活中使用AI繪畫的經歷，在豐富的生活化情境中感悟AI繪畫與使用電腦技術軟件繪圖其實有著異曲同工之妙，以此激發學生的課程探究積極性。對此，在課堂初始階段，教師可以利用微課視頻，為學生展示自己使用短視頻社區平臺APP中“AI擴圖功能”及“人臉特效AI濾鏡”等功能的過程，而后詢問學生是否也操作過這一功能。學生在互相分享、闡述中將視角聚焦某一個具體的AI技術，感悟了AI在圖像繪制領域的具體運用，使學生在分享中對AI技術有初步認知。然后，教師可以讓學生思考這一功能的實現過程是怎樣的？以問題為引導，將學生的視角延展至學科教學領域，讓學生嘗試運用信息科技的知識解答這一問題，順勢將學生引入本節知識的探究中。

在本次課程中，學生將經歷三個環節，即從信手涂鴉到手繪大師——用圖形設計三維造型——用色彩設計景物。三個環節中需要學生掌握的方法與目的是不同的，第一個環節是讓學生體驗線條、色彩、形象的表現力；第二個環節是讓學生體驗圖形、選擇、填充等編輯方法；第三個環節是讓學生感受減淡、圖層、前景等工具的用途。在學生完成了數字圖像的繪制之后，教師可以借助AI繪圖技術，為學生展現一鍵生成圖像的過程，讓學生對比自己繪制的數字圖像，初步感悟手動繪圖與AI繪圖的異同點，切身感受AI人工智能技術的強大，在對比中感悟信息科技更新換代的速度，樹立緊隨時代學習智能技術的意識，提高學習能動性。

（二）項目實踐，感悟人工智能實現方式

項目化的實踐操作更加重視學生的綜合探究，驅動學生做中學、用中學、創中學，充分凸顯學生的個體化差異。因此，教師要結合具體的教學內容進行拓展延伸，引入人工智能技術，讓學生以項目化實操的形式經歷項目問題的分解、抽象與解決，逐步建構起運用人工智能技術解決問題的思維路徑。教師還要充分發揮自身的引導作用，將項目任務作為結構化設計，全力推進學生綜合運用人工智能的知識與技術來解決任務，感知人工智能的實現方式，彰顯信息科技課程的實用性、操作性特征。

以泰山版初中信息科技“數字化的生活與學習”教學為例，教師可以根據這一章節的知識內容并融合《新課標》要求，打造跨學科項目主題活動——“人工智能預測出行”。這一項目活動重在引領學生使用數據集，結合人工智能算法解決日常生活出行問題。學生將在項目活動中親身經歷人工智能實現過程，準確人工智能技術應用意識。基于這一項目主題，教師可以指導各項目組完成以下實踐活動：

項目一：數據準備

教師指導各項目組基于項目主題，準備與該項目相關聯的數據，并經歷以下活動：

（1）確定數據類型。教師指導各項目組思考“影響出行方式的因素”，分析需要采集的數據類型。項目組經過討論交流，明確所需采集的項目數據為氣溫、降水量、濕度、光照等。

（2）完成數據采集。出于對人工智能高效課堂的目標，教師可以讓各項目組通過問卷調查的方式收集與氣溫、降水量及距離等相關的數據信息。

（3）實現數據分析。教師引領各項目組使用WPS表格，將所收集的數據填入其中，并使用不同的分析工具（排序或數據透視圖）完成分析，深化對數據的理解。

項目二：模型訓練

在各項目組完成了數據收集之后，教師可以指導他們分析思考項目原理。項目組經過思考研究，明確了人工智能預測出行的工作原理為：輸入氣溫、降水量、濕度、光照、出行方式等表格數據——利用貝葉斯算法訓練成模型，將傳感器實時檢測的數據包括溫度、濕度、光照、是否下雨等輸入模型——模型輸出出行預測結果。

項目三：模型應用

教師指導各項目組明晰該項目實施原理之后，要繼續指導各項目組搭建模型，使用主控器（行空板）結合傳感器（溫濕度傳感器、水分傳感器），談論硬件接線原理，實現項目功能。

如上，教師指導學生結合具體的項目主題完成了項目化實操，學生也真正地使用人工智能技術實現了數字化生活，感悟了人工智能的實現，讓整個課程教學質效得到了大幅提升，推進了學生思維和能力的發展。

（三）課外實踐，體會人工智能實際運用

除了引領學生在課內了解人工智能之外，教師還要組織學生走向課外，拓寬認知視野，體會人工智能在實際生活中的運用，激發探究更多人工智能知識的興趣，使學生對人工智能產生更加詳細的認知與了解。所以，教師要充分利用信息科技課程的特點，善用各項技術手段打造第二課堂，引領學生在課外繼續探索、研究，切身感悟人工智能在現實生活各領域的綜合運用，了解人工智能技術的應用前景，明晰人工智能與信息科技之間的關系，樹立投身于人工智能研發領域的職業規劃，充分發揮出信息科技的育人價值。

以泰山版初中信息科技“感受人工智能的魅力”教學為例，教學目標是促使學生在本章節中切實體會人工智能的魅力及具體應用，感受人工智能應用前景的廣闊。基于這一教學基礎，教師可以引領學生展開課后拓展實踐，鼓勵學生積極體驗人工智能技術在現實生活中的具體應用。教師可以要求學生搜集家中的人工智能工具，如手機中的人臉識別、智能語音助手（小愛同學、天貓精靈、小度等）、智能家居（掃地機器人、陪伴機器人、智能電視、智能門鎖、智能空調等）。在收集了這些具有代表性的人工智能工具之后，學生可以通過錄制視頻的方式，展現自己和家人在生活中運用這些工具的方式，展現智能工具與便捷生活融為一體的過程。再比如，在體驗了家中人工智能技術運用情況之后，學生還可以拓展至社會層面，感悟社會上使用人工智能技術的情況。

在完成社會調研后，學生可以以小組為單位，利用手機錄制vlog視頻，記錄自己調研的過程。比如，學生從出門開始設置了目的地之后，便使用智能導航軟件幫助自己到達目的地。進入銀行之后，銀行有智慧服務機器人；進入醫院之后，醫院的智能醫療能幫助醫生更為精準地診斷病情，提升治療效果；進入商場之后，商場也有“展廳智能+各類場景”的智能機器人等。學生可以使用視頻一一記錄，而后將重點內容剪輯出來，生成課外調研成果。然后，教師可以讓學生上傳至智慧中小學平臺，提交作業成果，利用大數據分析技術對學生的成果進行分類，如文字類、視頻類、PPT類、照片類等。課外實踐的全過程都展現了人工智能技術的運用，學生獲得了更為深刻的感悟，調動了學習信息科技的積極性，助力高質量課程教學活動的開展。

（四）有效評價，評估人工智能倫理道德

《新課標》強調教師要改進教學評價，以評價促進學科核心素養落地。因此，在實現人工智能與信息技術結合的過程中，教師要重視展開有效評價，把握學生的學習狀態。教學評價可以分為兩部分，一是評價學生對人工智能的認知及實際應用情況，二是讓學生基于自身的課內學習基礎及課外實踐探究情況，分析智能社會下人工智能的倫理、安全與發展，進行立體化評估，將讓人工智能與信息科技的結合模式變得更為科學、合理，以期對學生產生更加深遠的影響。

例如，在引領學生完成了“人工智能預測出行”這一項目探究活動之后，教師可以根據各項目組生成的成果、得出的數據進行總結性評價，同時讓各項目組依據自己在每一個項目活動中的表現進行自我評價與互相評價，實現過程性評價。過程性評價與總結性評價相結合的方式能夠做到對學生的全方位評估，全面分析學生對人工智能的認知情況及使用人工智能解決問題的能力，以此反饋人工智能與信息科技課程結合的狀況，便于教師有針對性地調整后續的教學計劃，讓兩者的結合更為科學合理。

再如，在學習了“感受人工智能的魅力”這一章節之后，教師可以讓學生完成課后調研，感悟生活中人工智能技術的實際運用情況，并讓學生根據自己的實際體驗評價人工智能技術在現實生活中的應用。有的學生通過調研了解了“無人駕駛”出現了諸多弊端，在報告闡述中指出人類應該適度使用人工智能技術，也有的學生搜集了人工智能竊取數據、AI換臉實施詐騙的案例，在報告闡述中指出人類不能全盤信任人工智能，并且在應用人工智能時要遵守倫理道德，切勿做違法行為等。學生對人工智能的評估充分展現了他們對該領域的綜合思考，在潛移默化中實施了倫理道德教育，讓學生清晰地認知了智慧社會這一新型社會形態下的新機遇與新挑戰。

三、結語

綜上所述，在初中信息科技教學中融入人工智能，能夠培養學生的創新思維、科學思維及邏輯思維，更加符合培養學生學科核心素養的目標。所以，教師要在意識理念層面清晰地認知人工智能與初中信息科技教學結合的價值，創新、優化課程教學路徑，讓人工智能與信息科技教學更好地結合。教師可以通過情境創設的方式讓學生初步感知人工智能知識；通過項目實踐的方式讓學生感悟人工智能實現方式；通過課外實踐的方式讓學生體會人工智能的實際運用；通過有效評價來幫助學生評估人工智能倫理道德，使人工智能得以在初中信息科技教學中更好地應用，全面地貫徹并落實《新課標》的要求和理念。