信息技術(shù)教學中人工智能的融入路徑

【摘要】隨著科技的發(fā)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(shù)無處不在。為了讓下一代更好地適應(yīng)科技社會，廣大教育工作者需積極展開相關(guān)教學實踐。初中信息技術(shù)課程是培養(yǎng)學生信息素養(yǎng)的重要陣地，信息技術(shù)教師有責任將人工智能融入教學內(nèi)容中。文章探討了初中信息技術(shù)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(chǔ)教學、開展編程技術(shù)教學、借助思維導圖引導學生學習AI、布置課后學習任務(wù)等四個方面，以幫助學生更好地應(yīng)對科技社會帶來的挑戰(zhàn)?！娟P(guān)鍵詞】初中；信息技術(shù)教學；人工智能；融入；路徑近年來，已有較多的信息技術(shù)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(shù)教學，有助于培養(yǎng)學生信息意識、計算思維、數(shù)字化學習等核心素養(yǎng)，達到“培養(yǎng)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(shù)教學中的融入方式，切實提升教育效果。一、人工智能技術(shù)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(shù)課程的重要教學內(nèi)容。人工智能學科的研究目的，是開發(fā)能模擬、延伸、擴展人類智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)，主要研究內(nèi)容包括機器學習、自然語言處理、計算機視覺等方面。在現(xiàn)代社會中，AI技術(shù)的應(yīng)用場景十分廣泛，包括智能家居、智能制造、智慧金融、智慧醫(yī)療、智慧教育等領(lǐng)域。借助AI技術(shù)，人們可更高效地生產(chǎn)、生活，獲得更便捷的服務(wù)。《義務(wù)教育信息技術(shù)課程標準（2022年版）》指出，教師應(yīng)在信息技術(shù)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(chuàng)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(yīng)信息化、智能化時代的發(fā)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(shù)課堂，可幫助教師更好地實現(xiàn)上述教學目標。在教學中，人工智能以其獨特的創(chuàng)新性、實踐性、生動性、交互性特點，為學生提供優(yōu)質(zhì)的學習體驗。因此，教師應(yīng)重視開發(fā)、應(yīng)用人工智能教學內(nèi)容，包括程序設(shè)計、程序調(diào)試等具體內(nèi)容，為學生的學習創(chuàng)造更廣闊的空間，促進學生的全面發(fā)展。二、人工智能融入初中信息技術(shù)教學的優(yōu)勢1.激發(fā)學生的學習興趣。人工智能技術(shù)具有鮮明的實踐性和趣味性，通過在初中信息技術(shù)教學中應(yīng)用AI技術(shù)，教師可為學生的學習賦予新的活力。在AI技術(shù)的幫助下，學生可親自動手完成相關(guān)項目，感受技術(shù)的魅力。這種教學方式能夠激發(fā)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(shù)的原理和應(yīng)用方法，從而提高學習效果。2.培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。AI技術(shù)是當今科技發(fā)展的前沿領(lǐng)域，近年來，其發(fā)展速度之快令人驚嘆。教師通過將AI技術(shù)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(shù)的過程中，學生可仔細了解其發(fā)展歷程和應(yīng)用前景，培養(yǎng)信息意識。同時，AI技術(shù)涉及多個學科領(lǐng)域的知識，如計算機科學、數(shù)學等。學生在應(yīng)用AI技術(shù)時，也可了解這些學科的基本概念和原理，拓寬知識面，培養(yǎng)計算思維能力。此外，在應(yīng)用AI技術(shù)的過程中能培養(yǎng)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(yǎng)學生的數(shù)字化學習與創(chuàng)新素養(yǎng)，使學生在未來的學習和工作中能夠更好地應(yīng)對來自信息社會的挑戰(zhàn)。三、初中信息技術(shù)教學中人工智能的融入路徑1.強化理論基礎(chǔ)教學，增強學生對AI的理解。將人工智能融入信息技術(shù)課程的前期，教師應(yīng)夯實學生的理論基礎(chǔ)，避免學生對AI這門新興技術(shù)抱有過強的陌生感。在選擇AI理論的教學內(nèi)容時，教師應(yīng)關(guān)注其實用性、趣味性。例如，教師可從學生的日常生活出發(fā)，選擇與AI技術(shù)密切相關(guān)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(huán)節(jié)講解這些知識，可激發(fā)學生對AI的好奇心。隨后，教師也可使用計算機技術(shù)，為學生展示AI的最新發(fā)展動態(tài)，如圖像識別技術(shù)、無人駕駛汽車等，并引導學生分析、討論和總結(jié)有關(guān)AI的知識，做好重點內(nèi)容的講授，在激發(fā)學生學習興趣的同時，充分講解機器人編程相關(guān)的技術(shù)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(shù)的研究方法分為結(jié)構(gòu)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(shù)，按照具體的研究方法分類，培養(yǎng)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(yīng)重視將理論與實踐相結(jié)合。毋庸置疑，在信息技術(shù)教學中，理論教學是基礎(chǔ)，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(shè)計一些簡單的實驗項目，讓學生親自動手體驗AI技術(shù)的應(yīng)用方法。例如，可讓學生使用機器學習算法，進行簡單的數(shù)據(jù)分類，從而深入理解AI技術(shù)的應(yīng)用場景。在有條件的情況下，教師也可講解“Make？Code集成開發(fā)環(huán)境”“MakeCode的變量與賦值”“MakeCode隨機數(shù)的產(chǎn)生、應(yīng)用”等概念，再引導學生動手嘗試應(yīng)用這些知識，如用“數(shù)碼骰子”玩猜數(shù)游戲等。在這些活動中，學生可分享自己對于AI學習內(nèi)容的思考，展示自己的實踐成果，從而激發(fā)彼此的學習熱情和創(chuàng)造力，為后續(xù)的學習作鋪墊。在課堂末尾，教師可推薦與人工智能相關(guān)的科技網(wǎng)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(shù)優(yōu)勢[3]。2.開展編程技術(shù)教學，培養(yǎng)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?！吨行W人工智能課程指南》在“人工智能方法與實現(xiàn)”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(chǔ)軟硬件平臺等內(nèi)容后，應(yīng)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(shù)據(jù)集上實現(xiàn)相關(guān)機器學習算法[4]。這一要求進一步凸顯了培養(yǎng)學生編程能力的必要性與緊迫性。教師應(yīng)根據(jù)學生的學習基礎(chǔ)、認知能力、操作經(jīng)驗，制訂系統(tǒng)性的編程技術(shù)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(nèi)容與實踐項目，培養(yǎng)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(wù)。在編程教學的開始階段，教師應(yīng)傳授學生基礎(chǔ)的編程知識，如變量、數(shù)據(jù)類型、控制結(jié)構(gòu)等。在學習這些基礎(chǔ)知識的前提下，學生可形成一定的編程思維，為后續(xù)復雜編程作鋪墊。為確保學生掌握這些基礎(chǔ)概念，教師也應(yīng)設(shè)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(chǔ)編程知識有一定的掌握后，教師可進一步引入算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的教學內(nèi)容，引導學生學習算法的設(shè)計、分析方法，對常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如數(shù)組、鏈表、樹等）的應(yīng)用場景形成一定的認識，從而培養(yǎng)一定的計算思維能力。在引導學生學習AI項目的基礎(chǔ)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(jié)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?？偠灾趯⑷斯ぶ悄芤胄畔⒓夹g(shù)課程的前提下，教師應(yīng)進一步凸顯信息技術(shù)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(wù)，并要求學生在完成學習任務(wù)后，及時反思和總結(jié)。通過實踐，學生可發(fā)現(xiàn)自己的不足之處，并調(diào)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(shù)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(jié)構(gòu)和關(guān)聯(lián)，梳理AI技術(shù)的知識體系，使學生更加清晰地了解所學內(nèi)容。如，在講解AI基礎(chǔ)知識時，教師可引導學生根據(jù)所學內(nèi)容，制作思維導圖。學生可將AI的基本概念、發(fā)展歷程、應(yīng)用領(lǐng)域等知識點分類整理，并使用圖形、關(guān)鍵詞等方式，展示知識之間的關(guān)聯(lián)，從而更深入地理解AI技術(shù)的知識結(jié)構(gòu)，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(yīng)明確主要任務(wù)——搭建裝有超聲波傳感器的micro：bit機器小車，從指定位置出發(fā)，自動識別，避開障礙，在到達指定位置后執(zhí)行救援。教師可引導學生將這一主要任務(wù)設(shè)置為思維導圖的主干，隨后指導學生構(gòu)建分支任務(wù)，例如運用電機驅(qū)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(lián)起來，使之鞏固。在這一環(huán)節(jié)中，學生也可根據(jù)自己的學習情況，自行制作復習思維導圖，對所學內(nèi)容總結(jié)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(jié)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(guī)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(yīng)人工智能技術(shù)在信息技術(shù)教學中的融合，提升學生的學習效果。4.布置課后實踐任務(wù)，提升知識遷移的能力?，F(xiàn)如今，人工智能技術(shù)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(shù)教學的基礎(chǔ)上，教師應(yīng)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(nèi)容完成編程等操作，實現(xiàn)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(shè)計課后學習任務(wù)。一般來講，這些學習任務(wù)應(yīng)與學生的實際生活和興趣相結(jié)合，同時也要具備一定的挑戰(zhàn)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(yīng)用，利用此類硬件制作簡單的機器人，并將其應(yīng)用到自己的實際生活中，完成相關(guān)的操作。相較于傳統(tǒng)的課后學習任務(wù)，這樣的實踐任務(wù)既具有實際意義，又能激發(fā)學生的創(chuàng)造力。為幫助學生順利完成實踐任務(wù)，教師需提供必要的資源，包括相關(guān)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(yīng)在教師的幫助下自主探索和創(chuàng)新，自由選擇適合自己的方法和工具完成任務(wù)，并在實踐過程中積極嘗試新的方法，培養(yǎng)創(chuàng)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(wù)的情況進行評價。在評價中，教師應(yīng)重點關(guān)注學生信息技術(shù)核心素養(yǎng)的成長情況，而非僅僅關(guān)注任務(wù)的完成結(jié)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(jié)經(jīng)驗教訓，進一步提高信息技術(shù)應(yīng)用能力，實現(xiàn)自我發(fā)