初中信息技術教學中人工智能的融入路徑探究

文 /卓 婕

引 言

人工智能誕生于計算機、電子學、自動控制論等多學科基礎上，是一門研究如何運用計算機與智能機器人等人工裝置延伸與模仿人類智能科學。目前，我國中小學相關課程已設置了寫人工智能教育內容。信息技術作為培養學生信息素養的學科，在某種程度上與人工智能特征契合，將人工智能融入初中信息技術可輔助學生更好地掌握知識，提高學生的信息技術水平，鍛煉學生的信息技術應用能力，提升其學習信心，實現真正意義層面的高效教學[1]。

一、人工智能對初中信息技術教學的影響

人工智能在計算機網絡環境中有顯著的專業性、穩定性與時效性特征以及相對穩定的應用效能。隨著人工智能技術的發展，其對初中信息技術教學影響越來越大。為了更好地應用人工智能技術，學校需要加大對信息技術教師的培訓力度，做好人工智能教育層面的研究，將人工智能有效融入信息技術教學，使信息技術教學內容能夠緊跟時代發展，幫助學生掌握人工智能知識，培養學生創新思維和實踐能力，實現學生綜合素質的提升。在初中階段，人工智能教育以信息技術課程為基礎，因此，信息技術課程內容以及教師專業能力應當結合人工智能做出改變和調整。隨著人工智能在生活中的應用，其對現代人才培養有了新的要求。在初中信息技術教學中，教師應當注重前沿技術的講解，為學生以后技術的應用和學習做好準備。同時，教師應當加強學生綜合素質培養，借助人工智能教育，促進學生個性發展，培養學生創造能力。人工智能對信息技術教育理念有重要影響，在“互聯網+”理念的指導下，“互聯網+教育”思想推動信息技術教學革新，學生學習信息技術更直觀，課堂教學也更有活力。此外，學校應當加大信息技術教師培訓力度，強化教師專業素養[2]。

在初中信息技術教學中，人工智能有其應用優勢。將人工智能和信息技術結合，能夠豐富信息技術課堂教學內容，提高學生自主學習能力。同時，信息技術課程針對性強，涵蓋的信息技術內容較多，人工智能能夠將信息感測技術和通信技術融入其中。從整體來看，人工智能的融入能夠使課堂教學更具綜合探究性，有利于提高學生的綜合能力[3]。

在信息技術教學中，編寫程序是學生需要具備的信息技術能力，同時，也是人工智能系統所包含的重要內容。編寫程序是信息技術課程的主體內容，有利于對學生自主探究能力的培養。通過相應的判斷和分析，學生能形成相應的解決方案，利用計算思維能力解決生活中的問題，進一步提高初中信息技術學習效率。

二、初中信息技術教學開展人工智能教學現狀

（一）偏重技能忽視思維

在初中信息技術教學中，部分教師嘗試將人工智能融入其中，但存在教學重點偏差的情況，只將技能訓練作為教學重點，對學生思維層面的培養不夠重視，導致學生在實際操作中因思維能力不足出現操作失誤或者遇到困難。

（二）課堂內容體系不夠完善

對于信息技術課程來說，人工智能是比較新興的內容，不少教師在課堂教學中，沒有建立完善的教學體系，通常將傳統內容作為教學基礎，不利于教學活動的開展[4]。

（三）課堂教學資源單一，設備落后

在初中信息技術教學中，教學形式較單一，教學資源通常是以教材為主，學生注意力難以保持長久，影響學生課堂學習效果。同時，部分信息技術課程知識較抽象，如程序語言知識等，不少學生存在畏懼心理，逐漸喪失學習興趣，從而影響課堂教學活動的開展。此外，信息技術教學需要利用計算機設備，特別是人工智能技術，對學校設備配置有更高的要求。從實際情況來看，部分學校在教學設施方面存在不足，設備更新較慢，導致不少教學內容只能止步于理論階段，不利于學生的理解與掌握。

（四）教師自身信息化素養不足

信息技術課程教學對教師自身專業水平有較高要求，特別是編程、人工智能等內容。初中信息技術教師需要全面了解課程內容與技術，為學生提供相應的指導。但是，部分信息技術教師對人工智能等前沿技術缺少了解，大多是通過新聞、網絡及書籍等方式了解，沒有進行過專業培訓，雖然能夠完成課堂教學任務，但是，在人工智能技術應用層面存在不足，不利于學生對計算機科學技術的學習和使用[5]。

三、在初中信息技術教學中高效融入人工智能的策略

（一）分析應用場景，激發學習興趣

初中信息技術教學中，要想有效融入人工智能技術，教師需要有計劃地引導學生認識人工智能，逐漸接受人工智能。首先，教師需要讓學生初步了解人工智能，為之后的教學活動奠定基礎。在實際的教學活動中，教師可以向學生講述人工智能在生活中的實際應用，拉近學生與人工智能之間的距離，讓學生初步了解人工智能。這樣能降低學生對人工智能的陌生感，讓學生以良好的心態學習信息技術理論知識[6]。

例如，在“初識開源硬件及其開發環境”的教學中，本節課程內容對學生來說比較陌生，學生缺少相應的學習基礎，因此，教師需要引入生活中的事物，拉近學生與知識之間的距離，消除學生對抽象知識的厭學心理。如日常生活中經常使用的智能手機，在智能手機運行時，涉及很多種人工智能技術，在使用智能手機時，人們關注的是其智能，但對其智能背后的技術缺少探究和了解。因此，教師可以智能手機為例，開展本節課程的教學。同時，教師可以收集一些智能產品的視頻，如“避障小車”“巡邏機器人”等，借助視頻，為學生講解開源硬件的本質概念。在此基礎上，教師讓學生列舉一些生活中的智能家用電器，根據教材內容，讓學生初步理解開源硬件的概念。之后，教師可以向學生講解開源硬件的優勢及功能。在教學中，教師結合生活中的實例，融入人工智能技術，能將高深的信息技術知識與生活常識結合，激發學生學習興趣。

（二）開展探究活動，拓展學習思維

在初中信息技術教學中，為了更好地利用人工智能，教師需要營造良好的課堂氛圍，為學生帶來別具一格的學習體驗，引導學生轉變思維模式，養成良好的學習思維習慣。在以往的信息技術教學中，教師偏重于理論知識講解，對學生掌握情況、學習體驗等不夠重視，而且學生在課堂上不敢提問與質疑，從而影響學習效果。為了提高課堂教學效率，教師應當注重對學生思維能力的鍛煉，開展探究活動，讓學生直接接觸人工智能知識。以程序設計基礎為例，通過本節課程教學，教師應引導學生掌握基本程序設計，了解程序設計中的元素與步驟，加深對程序設計概念的理解，能夠使用程序設計解決問題。教師首先應講解程序的組成部分，如自然語言、符號語言等，之后引入實際案例，讓學生探究程序設計的本質，即根據邏輯性和特定順序進行組合算法，在算法指令中，通過輸入特定的運算對象，得到相應的結果，整個過程和算法指令集合稱為程序。為了幫助學生理解，教師可以引入利用人工智能技術進行程序編寫的案例，通過觀看利用人工智能完成編程內容設計以及對數據進行處理的實例，讓學生重新認識人工智能技術，加深對程序設計知識的理解。借助人工智能技術，教師可以通過這樣的教學方式，提高學生思維能力，激發學生對人工智能的學習興趣，營造良好的課堂氛圍，幫助學生樹立學習自信心，提高課堂活動有效性。

（三）引入網絡資源，優化教學設計

人工智能技術的發展，為初中信息技術教學提供了相應的技術支撐，教師借助人工智能，能夠提高學生學習效率，實現高效課堂的構建。初中信息技術教師應以教材內容為基礎，有效引入網絡資源，豐富課堂教學內容；有效融入人工智能技術，加深學生對人工智能的認識。同時，教師需要收集有關人工智能的教學內容，將其和教材內容結合，創新課堂教學模式，打造多樣化初中信息技術課堂。以開源硬件與編程工具應用為例，在之前的學習中，學生已經掌握開源硬件的概念，在本節課程中，教師可以將編程工具常用方法作為教學的重點，加深學生對開源硬件的理解，同時讓學生掌握編程工具的功能和模塊設計，提高學生的編程設計能力。為了提高課堂教學效率，教師需要為學生構建學習平臺，幫助學生掌握編程工具。同時，教師要向學生展示編程控制機器人做動作的視頻，讓學生了解編程在人工智能技術發展中的重要作用，重視編程知識學習。此外，教師還可以引入一些科研案例，如圍棋機器人阿爾法的故事。教師通過收集這些案例輔助課堂教學，能使枯燥的信息技術課堂變得生動有趣，讓學生在了解編程重要性的同時，激發學習興趣，為之后教學活動的開展奠定基礎[7]。

（四）完善課程體系，開闊學生視野

將初中信息技術與人工智能融合，要求教師打破單一教材內容的限制，引入其他方面的內容，擴展教材知識，優化信息技術課程體系，增強人工智能在教學中的應用效果。因此，教師需要對原有教學資源進行整合，開闊學生學習視野，豐富學生知識獲取方式。以“應用廣泛的物聯網”為例，對于物聯網，不少學生可能會感覺陌生，因為學生接觸較多的是互聯網，物聯網是近幾年提出的一種新的技術概念，與人工智能有一定的聯系。為了幫助學生理解物聯網概念，教師可以結合生活中人工智能的具體應用，拓寬學生學習視野，引入教材外的內容，深化學生對人工智能的理解。以現代智能家電系統為例，通過智能手機安裝相應的控制終端，可以對家庭中的家電進行控制；可以利用先進技術對蔬菜大棚溫度進行監測，實現遠程調節和管理蔬菜大棚溫度。這些先進的技術，要以物聯網模塊為基礎，實現不同設備對信息指令的傳遞與接收。這樣的教學方式能拓展課堂教學內容，讓學生了解更多知識，培養學生與時俱進的意識，使學生養成良好的學習習慣，增強人工智能在信息技術教學中的應用效果。

（五）巧借程序設計，提升教學效率

學生學習編程知識后可了解計算機工作原理，掌握編程技能，體驗算法構造過程與計算機自動化特征，其是培養學生思維能力的基礎內容。信息技術教師在應用人工智能技術時可通過程序教學培養學生思維能力，使學生對人工智能世界形成不同于他人的看法。首先，分解任務。人們往往會先簡化問題難度后再解決問題，評估解決方案可行性。對此，解決問題的最佳方式即分解任務，將復雜問題分解為較易解決的小問題，再逐步完成。以“小貓走迷宮”為例，學生通過運行桌面游戲程序了解其規則，再閱讀教材，思考如何制作完整的迷宮游戲。學生經過小組合作討論后得出以下步驟：平面迷宮圖設計—游戲角色選擇—游戲規則制訂—游戲腳本編寫—游戲效果反復測試—游戲腳本優化—游戲效果改善。通過這樣的步驟，學生能夠細致地分析任務，制訂解決問題的步驟，進而解決問題，培養抽象思維。其次，表達策略。教師可以引導學生結合實際情況，設計相應的解決方案，構建系統模型和整體架構。以“鯊魚捕小魚”為例，教師可以引導學生觀看動畫作品，并讓學生分析角色在動畫中的功能。例如，鯊魚的功能有掉頭、游動、不顛倒、改變方向、切換外觀；小魚的功能有掉頭、游動、不顛倒。最后，組織學生通過頭腦風暴繪制流程圖。上述教學方式便于學生理解整體任務，有利于發展其整合信息的思維能力。

結 語

總之，初中信息技術需緊跟時代發展腳步創新教育理念和教學方式，幫助學生掌握信息技術技能，引導學生了解新的信息技術。在信息技術教學中融入人工智能可讓學生生活因智能而發生改變，學會從不同角度看待問題，發展創新型思維，實現真正意義上的個性化發展，對學生的未來成長有重要的現實意義。