信息技術教學中人工智能的融入路徑

韓文斌

【摘要】隨著科技的發展，人工智能（AI）已逐漸滲透到人們生活的各方面，從智能手機、智能家居到自動駕駛汽車、智能機器人，AI技術無處不在。為了讓下一代更好地適應科技社會，廣大教育工作者需積極展開相關教學實踐。初中信息技術課程是培養學生信息素養的重要陣地，信息技術教師有責任將人工智能融入教學內容中。文章探討了初中信息技術教學中融入人工智能的路徑，列舉了具體的教學策略，包括強化理論基礎教學、開展編程技術教學、借助思維導圖引導學生學習AI、布置課后學習任務等四個方面，以幫助學生更好地應對科技社會帶來的挑戰。

【關鍵詞】初中；信息技術教學；人工智能；融入；路徑

【中圖分類號】G633.67【文獻標志碼】A【文章編號】1004—0463（2024）08—0067—04

近年來，已有較多的信息技術教師把人工智能融入課程中，取得了豐碩成果。實踐證明，將人工智能引入初中信息技術教學，有助于培養學生信息意識、計算思維、數字化學習等核心素養，達到“培養時代新人”的目的。在課程改革大背景下，教師還需進一步探索人工智能在信息技術教學中的融入方式，切實提升教育效果。

一、人工智能技術概述

人工智能（AI）是計算機科學的一個重要分支，也是初中信息技術課程的重要教學內容。人工智能學科的研究目的，是開發能模擬、延伸、擴展人類智能的理論、方法、技術及應用系統，主要研究內容包括機器學習、自然語言處理、計算機視覺等方面。在現代社會中，AI技術的應用場景十分廣泛，包括智能家居、智能制造、智慧金融、智慧醫療、智慧教育等領域。借助AI技術，人們可更高效地生產、生活，獲得更便捷的服務。《義務教育信息技術課程標準（2022年版）》指出，教師應在信息技術教學中凸顯學生的主體地位，鼓勵學生“在做中學”“在用中學”“在創中學”。在《教育信息化2.0行動計劃》的推動下，如何借助人工智能來完善中小學課程方案和教學標準，使其順應信息化、智能化時代的發展潮流，成為當前教育工作者研究的重要課題[1]。

目前看來，將人工智能融入信息技術課堂，可幫助教師更好地實現上述教學目標。在教學中，人工智能以其獨特的創新性、實踐性、生動性、交互性特點，為學生提供優質的學習體驗。因此，教師應重視開發、應用人工智能教學內容，包括程序設計、程序調試等具體內容，為學生的學習創造更廣闊的空間，促進學生的全面發展。

二、人工智能融入初中信息技術教學的優勢

1.激發學生的學習興趣。人工智能技術具有鮮明的實踐性和趣味性，通過在初中信息技術教學中應用AI技術，教師可為學生的學習賦予新的活力。在AI技術的幫助下，學生可親自動手完成相關項目，感受技術的魅力。這種教學方式能夠激發學生的學習興趣，使其更主動地參與學習。通過實際操作，學生可更直觀地理解AI技術的原理和應用方法，從而提高學習效果。

2.培養學生的核心素養。AI技術是當今科技發展的前沿領域，近年來，其發展速度之快令人驚嘆。教師通過將AI技術引入教學中，可為學生提供接觸最新科技成果的機會，拓寬其視野。在學習AI技術的過程中，學生可仔細了解其發展歷程和應用前景，培養信息意識。同時，AI技術涉及多個學科領域的知識，如計算機科學、數學等。學生在應用AI技術時，也可了解這些學科的基本概念和原理，拓寬知識面，培養計算思維能力。此外，在應用AI技術的過程中能培養學生鍛煉信息檢索、信息處理和信息分析等能力，這有助于培養學生的數字化學習與創新素養，使學生在未來的學習和工作中能夠更好地應對來自信息社會的挑戰。

三、初中信息技術教學中人工智能的融入路徑

1.強化理論基礎教學，增強學生對AI的理解。將人工智能融入信息技術課程的前期，教師應夯實學生的理論基礎，避免學生對AI這門新興技術抱有過強的陌生感。在選擇AI理論的教學內容時，教師應關注其實用性、趣味性。例如，教師可從學生的日常生活出發，選擇與AI技術密切相關的話題，組織學生探討，如智能手機、智能家居等，通過在課堂導入環節講解這些知識，可激發學生對AI的好奇心。

隨后，教師也可使用計算機技術，為學生展示AI的最新發展動態，如圖像識別技術、無人駕駛汽車等，并引導學生分析、討論和總結有關AI的知識，做好重點內容的講授，在激發學生學習興趣的同時，充分講解機器人編程相關的技術知識[2]。在這一過程中，教師可提出一些值得思索的問題，如，人工智能技術的研究方法分為結構模擬、功能模擬、行為模擬等，教師可引導學生將人臉識別、語音識別等學生常會接觸到的AI技術，按照具體的研究方法分類，培養學生的自主學習能力。

在教學AI理論知識的過程中，教師也應重視將理論與實踐相結合。毋庸置疑，在信息技術教學中，理論教學是基礎，但學生對于知識真正的理解，往往來源于實踐。因此，在課堂上，教師可設計一些簡單的實驗項目，讓學生親自動手體驗AI技術的應用方法。例如，可讓學生使用機器學習算法，進行簡單的數據分類，從而深入理解AI技術的應用場景。

在有條件的情況下，教師也可講解“Make？ Code集成開發環境”“MakeCode的變量與賦值”“MakeCode隨機數的產生、應用”等概念，再引導學生動手嘗試應用這些知識，如用“數碼骰子”玩猜數游戲等。在這些活動中，學生可分享自己對于AI學習內容的思考，展示自己的實踐成果，從而激發彼此的學習熱情和創造力，為后續的學習作鋪墊。在課堂末尾，教師可推薦與人工智能相關的科技網站和場所，引導學生在課余時間自主學習、體驗、感受人工智能的技術優勢[3]。

2.開展編程技術教學，培養學生的計算思維。在初中階段，學生已開始接觸一系列的編程知識。《中小學人工智能課程指南》在“人工智能方法與實現”這部分指出，中小學生通過學習機器學習模式、機器學習算法、人工智能基礎軟硬件平臺等內容后，應能掌握利用人工智能開源體驗平臺、圖形化編程語言、Python編程語言等工具，在公開數據集上實現相關機器學習算法[4]。這一要求進一步凸顯了培養學生編程能力的必要性與緊迫性。教師應根據學生的學習基礎、認知能力、操作經驗，制訂系統性的編程技術教學方案，并在課堂中，循序漸進地為學生引出一系列的編程教學內容與實踐項目，培養學生的計算思維，確保學生能夠更好地利用AI解決問題、完成任務。

在編程教學的開始階段，教師應傳授學生基礎的編程知識，如變量、數據類型、控制結構等。在學習這些基礎知識的前提下，學生可形成一定的編程思維，為后續復雜編程作鋪墊。為確保學生掌握這些基礎概念，教師也應設計一些簡單的編程練習題，以檢測學生的課堂學習效果。在確定學生對基礎編程知識有一定的掌握后，教師可進一步引入算法和數據結構的教學內容，引導學生學習算法的設計、分析方法，對常見的數據結構（如數組、鏈表、樹等）的應用場景形成一定的認識，從而培養一定的計算思維能力。

在引導學生學習AI項目的基礎上，教師也可鼓勵學生在課外參加一些編程競賽活動，以進一步鍛煉自己的編程能力。這些競賽活動可為學生提供一個展示自己才華的平臺，同時也可讓其結識到來自不同學習背景的同齡人，從而拓寬視野，更好地鍛煉自己的編程技能和計算思維，提高解決問題的能力。

總而言之，在將人工智能引入信息技術課程的前提下，教師應進一步凸顯信息技術課的實踐性特征，多為學生布置一系列別開生面的實踐性學習任務，并要求學生在完成學習任務后，及時反思和總結。通過實踐，學生可發現自己的不足之處，并調整學習策略，更好地吸收和鞏固所學知識，提高學習效果。

3.借助思維導圖，引導學生展開AI學習活動。思維導圖是一種有效的知識可視化工具，與人工智能下的初中信息技術課堂有著較好的適配性。教師可使用導圖，以圖形化的方式展示知識的結構和關聯，梳理AI技術的知識體系，使學生更加清晰地了解所學內容。

如，在講解AI基礎知識時，教師可引導學生根據所學內容，制作思維導圖。學生可將AI的基本概念、發展歷程、應用領域等知識點分類整理，并使用圖形、關鍵詞等方式，展示知識之間的關聯，從而更深入地理解AI技術的知識結構，提高記憶效果。在“搭建救援機器人”這樣的合作學習項目中，教師可引導學生以思維導圖的方式梳理自己的操作步驟。

又如，在制作“救援機器人”的過程中，學生應明確主要任務——搭建裝有超聲波傳感器的micro：bit機器小車，從指定位置出發，自動識別，避開障礙，在到達指定位置后執行救援。教師可引導學生將這一主要任務設置為思維導圖的主干，隨后指導學生構建分支任務，例如運用電機驅動小車的輪子等等，再逐一完成，使學生的學習過程變得更清晰且有條理。在課下，教師也可引導學生利用思維導圖來復習，將之前學過的知識點串聯起來，使之鞏固。在這一環節中，學生也可根據自己的學習情況，自行制作復習思維導圖，對所學內容總結和歸納。教師還可鼓勵學生分享、交流思維導圖，讓學生互相評價和補充，進一步完善知識體系。

除了思維導圖外，教師還可結合其他學習工具，來幫助學生更好地開展AI學習活動。例如，教師可利用在線學習平臺，為學生提供豐富的學習資源和學習路徑，幫助學生更好地規劃學習進程。教師還可利用社交媒體等工具，促進師生之間的交流和互動，及時解答學生學習中遇到的問題，使學生能夠更好地適應人工智能技術在信息技術教學中的融合，提升學生的學習效果。

4.布置課后實踐任務，提升知識遷移的能力?，F如今，人工智能技術已在人們的實際生活中，扮演了重要的角色。因此，在將人工智能融入初中信息技術教學的基礎上，教師應推動學生將自己的學習過程延伸到實際生活之中，積極使用已學習的知識內容完成編程等操作，實現對知識的遷移運用。

為確保學生實踐學習的有效性，教師在課堂上需精心設計課后學習任務。一般來講，這些學習任務應與學生的實際生活和興趣相結合，同時也要具備一定的挑戰性和可操作性。例如，教師可要求學生初步體驗對于開源硬件的應用，利用此類硬件制作簡單的機器人，并將其應用到自己的實際生活中，完成相關的操作。

相較于傳統的課后學習任務，這樣的實踐任務既具有實際意義，又能激發學生的創造力。為幫助學生順利完成實踐任務，教師需提供必要的資源，包括相關的軟件工具和在線資源等。同時，教師還需給學生一定的指導，幫助其更好地解決在實踐過程中遇到的問題。

在課下，學生應在教師的幫助下自主探索和創新，自由選擇適合自己的方法和工具完成任務，并在實踐過程中積極嘗試新的方法，培養創新思維和解決問題的能力。在下一堂課上，教師可組織學生分享和交流自己的學習成果，與其他同學互相學習、共同進步，促進彼此的成長。這時，教師還需對學生完成實踐任務的情況進行評價。在評價中，教師應重點關注學生信息技術核心素養的成長情況，而非僅僅關注任務的完成結果。通過評價，教師可了解學生的學習狀況和不足之處，并給出具體的改進建議。同時，學生也需自我反思，總結經驗教訓，進一步提高信息技術應用能力，實現自我發展。

總之，在初中信息技術教學中融入人工智能，是一項重要的教育改革任務。通過采取強化理論基礎教學、開展編程技術教學、布置課后實踐任務等措施，教師可將人工智能有效地融入初中信息技術教學中，培養學生的學習興趣和創新思維，鍛煉學生的信息素養和計算思維，為其未來發展打下堅實的基礎。在具體教學中，教師需切實提升自身的專業素養和教學能力，學校和社會也需提供相應的資源支持。相信在各方的共同努力下，初中信息技術教學必將邁上更高的臺階，幫助學生更好地適應信息時代的科技生活。

參考文獻

[1]王征.基于人工智能的初中信息技術項目化教學探究[J].試題與研究，2023（17）：90-92.

[2]張燕燕.STEM理念引導初中信息技術簡易機器人教學的策略[J].亞太教育，2023（10）：08-10.

[3]馮麗娜.人工智能在初中信息技術課堂教學中的運用[J].中國多媒體與網絡教學學報（下旬刊），2022（07）：91-93.

[4]中小學人工智能課程指南課題組，江波.中小學人工智能課程指南[J].華東師范大學學報（教育科學版），2023（03）：121-134.

編輯：張昀