基于人工智能的初中信息技術(shù)課堂教學(xué)

【摘要】將人工智能引入初中信息技術(shù)課堂是教育發(fā)展的必然趨勢。人工智能能夠讓學(xué)生接觸到前沿的科技知識，拓寬他們的視野，使學(xué)生更深入地理解信息技術(shù)在現(xiàn)代社會中的廣泛應(yīng)用和重要性，從而全面提升學(xué)生的信息素養(yǎng)，強化實踐能力。文章探討了人工智能在初中信息技術(shù)教學(xué)中的有效應(yīng)用，旨在跟上時代腳步，打造信息化的信息技術(shù)課堂。

【關(guān)鍵詞】人工智能；初中信息技術(shù)；信息素養(yǎng)

作者簡介：馬淑蘭（1994—），女，甘肅省白銀市白銀區(qū)武川新村學(xué)校。

人工智能作為當今科技領(lǐng)域的前沿技術(shù)，涵蓋了機器學(xué)習(xí)、自然語言處理、圖像識別、語音識別等眾多分支，能夠讓計算機模擬人類的智能行為，從而實現(xiàn)各種復(fù)雜的任務(wù)。將人工智能技術(shù)引入初中信息技術(shù)教學(xué)，一方面，能讓學(xué)生接觸到最新的科技成果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和探索欲望；另一方面，有助于提升學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決問題的能力，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)和實踐過程中，培養(yǎng)邏輯思維和創(chuàng)新能力，使學(xué)生在未來的職業(yè)發(fā)展中更具競爭力，為社會的科技進步和創(chuàng)新發(fā)展貢獻力量。

一、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

教師在初中信息技術(shù)課堂中應(yīng)用人工智能技術(shù)，如虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)等，為學(xué)生展示生動且直觀的案例，能夠有效化解知識的抽象性，讓復(fù)雜的人工智能概念和應(yīng)用變得清晰易懂，將學(xué)生帶入一個沉浸式的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生更真切地感受到人工智能的魅力和實際應(yīng)用價值。同時，教師通過設(shè)計富有挑戰(zhàn)性和趣味性的游戲，讓學(xué)生在競爭與合作中深入了解人工智能的原理和應(yīng)用，不僅能活躍課堂氣氛，還能培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力和解決問題的思維，使學(xué)生在輕松愉快的氛圍中積極主動地探索人工智能的奧秘，從而對信息技術(shù)這門學(xué)科產(chǎn)生濃厚的興趣。

（一）利用智能教學(xué)工具，展示生動案例

智能教學(xué)工具如虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)具有獨特的優(yōu)勢，能夠?qū)⒊橄蟮母拍詈蛷?fù)雜的系統(tǒng)以沉浸式、可視化的方式呈現(xiàn)給學(xué)生。在初中信息技術(shù)教學(xué)中，教師運用這些工具展示人工智能應(yīng)用案例，可以打破傳統(tǒng)教學(xué)的局限性。具體來說，虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)能通過創(chuàng)建逼真的虛擬環(huán)境，讓學(xué)生仿佛置身于實際場景之中，親身體驗智能家居等系統(tǒng)的運行邏輯和效果，從而更深入地理解人工智能的作用和價值；增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)則能夠?qū)⑻摂M信息疊加在現(xiàn)實世界中，使學(xué)生在熟悉的環(huán)境中直觀地觀察到智能交通系統(tǒng)中車輛的運行規(guī)律和人工智能的引導(dǎo)機制。這種生動直觀的展示方式，能夠有效刺激學(xué)生的感官，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，使學(xué)生更主動地去探索人工智能的奧秘［1］。

例如，在“物聯(lián)網(wǎng)識別技術(shù)”的教學(xué)中，首先，教師通過播放一段關(guān)于智能家居的視頻，展示物聯(lián)網(wǎng)識別技術(shù)在家庭生活中的應(yīng)用，如智能門鎖、智能家電的自動控制等，激發(fā)學(xué)生的興趣，引出這節(jié)課的主題。其次，教師利用PPT展示常見的物聯(lián)網(wǎng)識別技術(shù)，如射頻識別（RFID）、二維碼、傳感器等，介紹它們的工作原理和特點，并結(jié)合實際生活中的例子，如超市商品的掃碼、公交卡的使用等，幫助學(xué)生理解這些技術(shù)的應(yīng)用場景。再次，教師利用虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)，創(chuàng)建一個虛擬的超市場景，讓學(xué)生戴上VR設(shè)備，模擬購物過程，體驗商品掃碼識別的工作流程。最后，教師再借助增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)，展示一個智能工廠的模型，當學(xué)生用手機或平板掃描模型時，會出現(xiàn)各種傳感器的標識和工作原理介紹，進而讓學(xué)生更直觀地了解傳感器在工業(yè)生產(chǎn)中的作用。此外，教師將學(xué)生分成小組，為每組提供一套物聯(lián)網(wǎng)識別技術(shù)實驗套件，包括RFID標簽、讀卡器、二維碼生成器等，要求各小組設(shè)計一個簡單的物聯(lián)網(wǎng)識別技術(shù)應(yīng)用方案，如校園圖書管理系統(tǒng)、班級考勤系統(tǒng)等，并進行實際操作和演示，增強學(xué)生的應(yīng)用能力。

（二）依托人工智能主題，開展競賽游戲

以人工智能為主題的競賽游戲，能夠營造出充滿競爭和挑戰(zhàn)的學(xué)習(xí)氛圍。在競賽過程中，學(xué)生的好勝心被激發(fā)，他們能全身心地投入人工智能知識和技能的學(xué)習(xí)中。比如，圖像識別的競賽游戲，可以鍛煉學(xué)生對圖像特征的分析和理解能力，同時培養(yǎng)學(xué)生運用人工智能算法進行快速準確判斷的能力。通過競賽游戲，學(xué)生能夠在團隊合作中學(xué)會相互學(xué)習(xí)和協(xié)作，從而增強學(xué)習(xí)的動力和自信心［2］。

比如，在“算法與生活”的教學(xué)中，教師首先展示一些生活中常見的需要按照一定步驟解決的問題，如做一道菜、選擇從家到學(xué)校的路線等，引出算法的概念，激發(fā)學(xué)生的興趣。其次，教師結(jié)合PPT和實際案例，講解算法的定義、特點和作用，并介紹常見的算法表示方法，如流程圖、自然語言等。再次，教師將學(xué)生分成若干小組，并講解競賽游戲的規(guī)則，即教師給出一系列生活中的任務(wù)，如安排一次班級活動的流程、規(guī)劃一次周末旅行的行程等，請各小組在規(guī)定時間內(nèi)設(shè)計算法，并以流程圖的形式展示。最后，每個小組派代表上臺講解自己的算法設(shè)計思路。當學(xué)生進行展示后，教師再對每個小組進行評價和評分，以維持學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

二、提升實踐能力

在初中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，有助于學(xué)生將理論知識轉(zhuǎn)化為實際操作技能，提高知識應(yīng)用能力。同時，實踐能力的培養(yǎng)，也能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造力，提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)，增強學(xué)生在未來社會中的競爭力。在帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)時，教師可以通過展開項目學(xué)習(xí)活動，讓學(xué)生在真實的情境中面對具體問題，促使他們主動運用所學(xué)知識和技能去解決實際挑戰(zhàn)，從而有效強化實踐能力。此外，教師也可以開設(shè)實踐操作課程，為學(xué)生提供親自動手操作的機會，讓他們能夠直接接觸和運用人工智能相關(guān)的設(shè)備和軟件。

（一）展開項目學(xué)習(xí)活動

項目式學(xué)習(xí)是一種以學(xué)生為中心的教學(xué)方法。教師在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)時，設(shè)計學(xué)習(xí)項目，能夠讓學(xué)生在真實的情境中面對具體的問題和需求，促使學(xué)生主動運用所學(xué)知識去解決實際問題。由于學(xué)生自身的能力有限，因此在設(shè)計項目后，教師可以為學(xué)生搭建小組，并有意識地介入學(xué)生探究項目的過程，以便促使學(xué)生迅速將理論知識與實際操作緊密結(jié)合起來，提高綜合應(yīng)用能力和解決復(fù)雜問題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力［3］。

例如，在“簡單程序設(shè)計”的教學(xué)中，教師首先展示一些用程序?qū)崿F(xiàn)的有趣功能，如自動生成圖形、解決數(shù)學(xué)問題等，引發(fā)學(xué)生對程序設(shè)計的興趣，從而引出這節(jié)課的主題。其次，教師介紹所選程序設(shè)計語言，如Python的特點和優(yōu)勢，并講解基本的數(shù)據(jù)類型、變量、運算符等基礎(chǔ)知識。同時，教師結(jié)合實例，講解順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)（if語句）和循環(huán)結(jié)構(gòu)（for循環(huán)、while循環(huán)）等控制結(jié)構(gòu)。再次，教師提出“設(shè)計一個程序，計算班級同學(xué)某次考試成績的平均分，并找出最高分和最低分”的學(xué)習(xí)項目，將學(xué)生分成小組，指導(dǎo)學(xué)生進行小組討論，分析問題，設(shè)計算法。在學(xué)生探究項目時，教師要在各小組間巡視，傾聽學(xué)生的討論，給予必要的指導(dǎo)和提示。最后，學(xué)生根據(jù)設(shè)計的算法，開始編寫程序代碼。

上述案例中，教師通過為學(xué)生設(shè)計項目并引導(dǎo)他們進行探究，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，激發(fā)他們對程序設(shè)計的興趣和熱情，鍛煉學(xué)生的問題解決能力和邏輯思維能力。

（二）開設(shè)實踐操作課程

開設(shè)專門的實踐操作課程，對于提升初中生的實踐能力至關(guān)重要。在實踐操作中，學(xué)生能夠親身體驗人工智能技術(shù)的實際應(yīng)用和操作流程，真正了解數(shù)據(jù)預(yù)處理、模型選擇與調(diào)整、訓(xùn)練過程的優(yōu)化等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，培養(yǎng)數(shù)據(jù)處理能力和模型構(gòu)建思維。同時，操作智能機器人套件也能使學(xué)生熟悉硬件組裝和編程控制的基本技能，鍛煉學(xué)生的動手能力和空間想象力，讓學(xué)生在實際操作中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，真正培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和獨立思考能力，加深學(xué)生對人工智能技術(shù)的理解和掌握［4］。

比如，在“模塊及其運用”的教學(xué)中，教師首先展示一段使用模塊編寫的復(fù)雜程序，并與未使用模塊的相同功能程序進行對比，讓學(xué)生直觀感受模塊帶來的便捷性。其次，教師講解模塊的概念、作用和分類，介紹幾種常見的模塊，如數(shù)學(xué)模塊、隨機模塊等，并演示其基本用法。最后，教師將學(xué)生分組，并布置如下實踐任務(wù)。

任務(wù)一：使用數(shù)學(xué)模塊計算一系列復(fù)雜的數(shù)學(xué)表達式。

任務(wù)二：利用隨機模塊生成一組隨機數(shù)，并根據(jù)隨機數(shù)進行相關(guān)的操作，如抽獎程序。

任務(wù)三：綜合運用多個模塊，設(shè)計一個簡單的游戲程序。

結(jié)合上述任務(wù)，學(xué)生在小組內(nèi)進行討論和分工，開始實踐操作。在完成實踐任務(wù)后，每個小組再派代表展示他們的實踐成果，并講解程序的設(shè)計思路和模塊的運用方法。

顯然，教師通過開設(shè)實踐操作課程，有效訓(xùn)練了學(xué)生的動手能力和實踐操作技能，讓學(xué)生在實踐中逐步學(xué)會分析問題，并能夠運用模塊解決實際問題，提高編程效率，從而進一步感受信息技術(shù)的獨特魅力。

三、培養(yǎng)創(chuàng)新思維

教師對學(xué)生進行創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，能引導(dǎo)學(xué)生不斷挖掘自身的創(chuàng)新潛能，釋放創(chuàng)新動力。在課堂中引入人工智能技術(shù)后，教師要積極地為學(xué)生搭建能夠充分釋放創(chuàng)新思維的平臺，鼓勵學(xué)生擺脫傳統(tǒng)思維的束縛，大膽地提出獨特的想法和見解，讓他們的創(chuàng)造力得以自由馳騁。同時，教師也要有意識地為學(xué)生搭建合作互動的舞臺，引導(dǎo)學(xué)生從不同的角度去討論和思考問題，嘗試多種創(chuàng)新的途徑和方法，進一步完善

和拓展自己的創(chuàng)新思路，培養(yǎng)更加敏銳和活躍的創(chuàng)新思維。

（一）鼓勵創(chuàng)新，釋放創(chuàng)新思維

創(chuàng)意設(shè)計活動對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維具有重要意義。教師通過鼓勵學(xué)生設(shè)計基于人工智能的創(chuàng)意應(yīng)用方案，能夠激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。在這個過程中，學(xué)生需要突破傳統(tǒng)思維的束縛，從不同的角度思考問題，提出新穎獨特的想法。而教師也要做好指導(dǎo)和評價工作，為學(xué)生提供反饋和啟發(fā)，幫助學(xué)生不斷完善自己的創(chuàng)意，真正強化學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力［5］。

例如，在“走進程序設(shè)計”的教學(xué)中，教師先講解程序設(shè)計的基礎(chǔ)知識和關(guān)鍵概念，并通過實際的程序示例，讓學(xué)生直觀理解程序設(shè)計的過程。隨后，教師提出創(chuàng)意設(shè)計主題：“設(shè)計一個具有個性化功能的小程序，如設(shè)計一個能夠根據(jù)用戶輸入生成個性化問候語的程序，或是一個能夠自動記錄學(xué)習(xí)時間并給出提醒的程序。”在學(xué)生構(gòu)思時，教師要進行巡視，鼓勵學(xué)生大膽想象，提出獨特的想法，并給予其適當?shù)囊龑?dǎo)和啟發(fā)。

上述案例中，教師通過引入創(chuàng)意設(shè)計活動，不僅能夠幫助學(xué)生掌握簡單的程序設(shè)計語言的基本語法和結(jié)構(gòu)，也能有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，使其真正掌握將創(chuàng)新思維轉(zhuǎn)化為實際程序設(shè)計的方法。

（二）合作互動，碰撞別樣思維

在提出具有挑戰(zhàn)性和啟發(fā)性的創(chuàng)新要求后，教師要通過對學(xué)生的細致觀察，依據(jù)學(xué)生的特點和能力，組織合作互動小組；在小組中，鼓勵學(xué)生充分交流，交換彼此的設(shè)想。這樣，每個學(xué)生都帶著自己獨特的視角和初步的構(gòu)想?yún)⑴c討論，在相互傾聽、質(zhì)疑、補充和完善的過程中，實現(xiàn)思想的深度碰撞與融合，從而激發(fā)新的靈感，突破個人思維的局限，碰撞出別具心裁的、令人驚喜的創(chuàng)新設(shè)想。

比如，在“循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計”的教學(xué)中，教師為學(xué)生布置“設(shè)計一個程序，打印出指定行數(shù)的等腰三角形圖案”的創(chuàng)意設(shè)計任務(wù)后，便可以基于對學(xué)生信息素養(yǎng)的判斷，將學(xué)生分成若干小組，確保每個小組內(nèi)成員的水平層次有所不同，以實現(xiàn)互補和互助。之后，組內(nèi)成員開始討論問題，交流各自的想法和思路。在敲定創(chuàng)意后，小組成員共同編寫程序代碼，嘗試實現(xiàn)創(chuàng)意設(shè)計。當學(xué)生完成程序編寫后，教師也要搭建平臺，讓每個小組進行展示。

上述案例中，教師通過為學(xué)生搭建小組并促進組內(nèi)互動，能夠提升學(xué)生的課堂參與度，讓學(xué)生在交流中碰撞出別樣的思維火花，共同完成創(chuàng)意設(shè)計，從而更好地挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛能，增強創(chuàng)新能力。

結(jié)語

總而言之，基于人工智能的初中信息技術(shù)課堂教學(xué)，為學(xué)生打開了一扇通向未來科技世界的大門，不僅豐富了教學(xué)手段，提升了教學(xué)效果，也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新潛力，培養(yǎng)了學(xué)生適應(yīng)未來社會發(fā)展的關(guān)鍵能力。在未來，教師應(yīng)繼續(xù)探尋人工智能技術(shù)在信息技術(shù)教學(xué)中的深入應(yīng)用，以便有效培養(yǎng)新一代具有科技素養(yǎng)和創(chuàng)新精神的人才。

【參考文獻】

［1］李德勇.新課標、新教材初中信息技術(shù)大單元教學(xué)分析［J］.家長，2023（30）：65-67.

［2］溫虎.基于核心素養(yǎng)視域下的初中信息技術(shù)有效教學(xué)分析［J］.學(xué)周刊，2023（33）：133-135.

［3］趙象青.初中信息技術(shù)教學(xué)中人工智能的融入路徑探究［J］.信息系統(tǒng)工程，2023（11）：157-160.

［4］成霞.人工智能視域下初中信息技術(shù)課程教學(xué)創(chuàng)新探索［J］.中學(xué)科技，2023（23）：6-8.

［5］趙統(tǒng)順.沉浸式德育：指向立德樹人的信息技術(shù)支架式教學(xué)［J］.中國信息技術(shù)教育，2023（19）：63-65.