初中信息技術(shù)教學(xué)中人工智能的融入路徑探究

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，大量新技術(shù)相繼涌現(xiàn)，為不同行業(yè)帶來(lái)了全新的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)也帶來(lái)了挑戰(zhàn)。人工智能是當(dāng)前科技領(lǐng)域的研究重點(diǎn)，將其引入教育教學(xué)領(lǐng)域，能豐富教學(xué)內(nèi)容，促進(jìn)教育快速發(fā)展。初中信息技術(shù)學(xué)科具有較強(qiáng)的探究性，其教學(xué)目標(biāo)即培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)與探究能力，推動(dòng)學(xué)生全面發(fā)展。文章以初中信息技術(shù)教學(xué)與人工智能關(guān)系為切入點(diǎn)，從不同層面分析人工智能融入信息技術(shù)的教學(xué)策略，以供相關(guān)教師參考。

關(guān)鍵詞：初中信息技術(shù)；人工智能；融入途徑

中圖分類號(hào)：G434? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2097-1737（2023）06-0075-03

引? 言

人工智能誕生于計(jì)算機(jī)、電子學(xué)、自動(dòng)控制論等多學(xué)科基礎(chǔ)上，是一門研究如何運(yùn)用計(jì)算機(jī)與智能機(jī)器人等人工裝置延伸與模仿人類智能科學(xué)。目前，我國(guó)中小學(xué)相關(guān)課程已設(shè)置了寫人工智能教育內(nèi)容。信息技術(shù)作為培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)的學(xué)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(shù)可輔助學(xué)生更好地掌握知識(shí)，提高學(xué)生的信息技術(shù)水平，鍛煉學(xué)生的信息技術(shù)應(yīng)用能力，提升其學(xué)習(xí)信心，實(shí)現(xiàn)真正意義層面的高效教學(xué)[1]。

一、人工智能對(duì)初中信息技術(shù)教學(xué)的影響

人工智能在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中有顯著的專業(yè)性、穩(wěn)定性與時(shí)效性特征以及相對(duì)穩(wěn)定的應(yīng)用效能。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，其對(duì)初中信息技術(shù)教學(xué)影響越來(lái)越大。為了更好地應(yīng)用人工智能技術(shù)，學(xué)校需要加大對(duì)信息技術(shù)教師的培訓(xùn)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(shù)教學(xué)，使信息技術(shù)教學(xué)內(nèi)容能夠緊跟時(shí)代發(fā)展，幫助學(xué)生掌握人工智能知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提升。在初中階段，人工智能教育以信息技術(shù)課程為基礎(chǔ)，因此，信息技術(shù)課程內(nèi)容以及教師專業(yè)能力應(yīng)當(dāng)結(jié)合人工智能做出改變和調(diào)整。隨著人工智能在生活中的應(yīng)用，其對(duì)現(xiàn)代人才培養(yǎng)有了新的要求。在初中信息技術(shù)教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)注重前沿技術(shù)的講解，為學(xué)生以后技術(shù)的應(yīng)用和學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。同時(shí)，教師應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)學(xué)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)，借助人工智能教育，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力。人工智能對(duì)信息技術(shù)教育理念有重要影響，在“互聯(lián)網(wǎng)+”理念的指導(dǎo)下，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”思想推動(dòng)信息技術(shù)教學(xué)革新，學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)更直觀，課堂教學(xué)也更有活力。此外，學(xué)校應(yīng)當(dāng)加大信息技術(shù)教師培訓(xùn)力度，強(qiáng)化教師專業(yè)素養(yǎng)[2]。

在初中信息技術(shù)教學(xué)中，人工智能有其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。將人工智能和信息技術(shù)結(jié)合，能夠豐富信息技術(shù)課堂教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。同時(shí)，信息技術(shù)課程針對(duì)性強(qiáng)，涵蓋的信息技術(shù)內(nèi)容較多，人工智能能夠?qū)⑿畔⒏袦y(cè)技術(shù)和通信技術(shù)融入其中。從整體來(lái)看，人工智能的融入能夠使課堂教學(xué)更具綜合探究性，有利于提高學(xué)生的綜合能力[3]。

在信息技術(shù)教學(xué)中，編寫程序是學(xué)生需要具備的信息技術(shù)能力，同時(shí)，也是人工智能系統(tǒng)所包含的重要內(nèi)容。編寫程序是信息技術(shù)課程的主體內(nèi)容，有利于對(duì)學(xué)生自主探究能力的培養(yǎng)。通過(guò)相應(yīng)的判斷和分析，學(xué)生能形成相應(yīng)的解決方案，利用計(jì)算思維能力解決生活中的問(wèn)題，進(jìn)一步提高初中信息技術(shù)學(xué)習(xí)效率。

二、初中信息技術(shù)教學(xué)開(kāi)展人工智能教學(xué)現(xiàn)狀

（一）偏重技能忽視思維

在初中信息技術(shù)教學(xué)中，部分教師嘗試將人工智能融入其中，但存在教學(xué)重點(diǎn)偏差的情況，只將技能訓(xùn)練作為教學(xué)重點(diǎn)，對(duì)學(xué)生思維層面的培養(yǎng)不夠重視，導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)際操作中因思維能力不足出現(xiàn)操作失誤或者遇到困難。

（二）課堂內(nèi)容體系不夠完善

對(duì)于信息技術(shù)課程來(lái)說(shuō)，人工智能是比較新興的內(nèi)容，不少教師在課堂教學(xué)中，沒(méi)有建立完善的教學(xué)體系，通常將傳統(tǒng)內(nèi)容作為教學(xué)基礎(chǔ)，不利于教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展[4]。

（三）課堂教學(xué)資源單一，設(shè)備落后

在初中信息技術(shù)教學(xué)中，教學(xué)形式較單一，教學(xué)資源通常是以教材為主，學(xué)生注意力難以保持長(zhǎng)久，影響學(xué)生課堂學(xué)習(xí)效果。同時(shí)，部分信息技術(shù)課程知識(shí)較抽象，如程序語(yǔ)言知識(shí)等，不少學(xué)生存在畏懼心理，逐漸喪失學(xué)習(xí)興趣，從而影響課堂教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展。此外，信息技術(shù)教學(xué)需要利用計(jì)算機(jī)設(shè)備，特別是人工智能技術(shù)，對(duì)學(xué)校設(shè)備配置有更高的要求。從實(shí)際情況來(lái)看，部分學(xué)校在教學(xué)設(shè)施方面存在不足，設(shè)備更新較慢，導(dǎo)致不少教學(xué)內(nèi)容只能止步于理論階段，不利于學(xué)生的理解與掌握。

（四）教師自身信息化素養(yǎng)不足

信息技術(shù)課程教學(xué)對(duì)教師自身專業(yè)水平有較高要求，特別是編程、人工智能等內(nèi)容。初中信息技術(shù)教師需要全面了解課程內(nèi)容與技術(shù)，為學(xué)生提供相應(yīng)的指導(dǎo)。但是，部分信息技術(shù)教師對(duì)人工智能等前沿技術(shù)缺少了解，大多是通過(guò)新聞、網(wǎng)絡(luò)及書籍等方式了解，沒(méi)有進(jìn)行過(guò)專業(yè)培訓(xùn)，雖然能夠完成課堂教學(xué)任務(wù)，但是，在人工智能技術(shù)應(yīng)用層面存在不足，不利于學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的學(xué)習(xí)和使用[5]。

三、在初中信息技術(shù)教學(xué)中高效融入人工智能的策略

（一）分析應(yīng)用場(chǎng)景，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

初中信息技術(shù)教學(xué)中，要想有效融入人工智能技術(shù)，教師需要有計(jì)劃地引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)人工智能，逐漸接受人工智能。首先，教師需要讓學(xué)生初步了解人工智能，為之后的教學(xué)活動(dòng)奠定基礎(chǔ)。在實(shí)際的教學(xué)活動(dòng)中，教師可以向?qū)W生講述人工智能在生活中的實(shí)際應(yīng)用，拉近學(xué)生與人工智能之間的距離，讓學(xué)生初步了解人工智能。這樣能降低學(xué)生對(duì)人工智能的陌生感，讓學(xué)生以良好的心態(tài)學(xué)習(xí)信息技術(shù)理論知識(shí)[6]。

例如，在“初識(shí)開(kāi)源硬件及其開(kāi)發(fā)環(huán)境”的教學(xué)中，本節(jié)課程內(nèi)容對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)比較陌生，學(xué)生缺少相應(yīng)的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，因此，教師需要引入生活中的事物，拉近學(xué)生與知識(shí)之間的距離，消除學(xué)生對(duì)抽象知識(shí)的厭學(xué)心理。如日常生活中經(jīng)常使用的智能手機(jī)，在智能手機(jī)運(yùn)行時(shí)，涉及很多種人工智能技術(shù)，在使用智能手機(jī)時(shí)，人們關(guān)注的是其智能，但對(duì)其智能背后的技術(shù)缺少探究和了解。因此，教師可以智能手機(jī)為例，開(kāi)展本節(jié)課程的教學(xué)。同時(shí)，教師可以收集一些智能產(chǎn)品的視頻，如“避障小車”“巡邏機(jī)器人”等，借助視頻，為學(xué)生講解開(kāi)源硬件的本質(zhì)概念。在此基礎(chǔ)上，教師讓學(xué)生列舉一些生活中的智能家用電器，根據(jù)教材內(nèi)容，讓學(xué)生初步理解開(kāi)源硬件的概念。之后，教師可以向?qū)W生講解開(kāi)源硬件的優(yōu)勢(shì)及功能。在教學(xué)中，教師結(jié)合生活中的實(shí)例，融入人工智能技術(shù)，能將高深的信息技術(shù)知識(shí)與生活常識(shí)結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

（二）開(kāi)展探究活動(dòng)，拓展學(xué)習(xí)思維

在初中信息技術(shù)教學(xué)中，為了更好地利用人工智能，教師需要營(yíng)造良好的課堂氛圍，為學(xué)生帶來(lái)別具一格的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)變思維模式，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)思維習(xí)慣。在以往的信息技術(shù)教學(xué)中，教師偏重于理論知識(shí)講解，對(duì)學(xué)生掌握情況、學(xué)習(xí)體驗(yàn)等不夠重視，而且學(xué)生在課堂上不敢提問(wèn)與質(zhì)疑，從而影響學(xué)習(xí)效果。為了提高課堂教學(xué)效率，教師應(yīng)當(dāng)注重對(duì)學(xué)生思維能力的鍛煉，開(kāi)展探究活動(dòng)，讓學(xué)生直接接觸人工智能知識(shí)。以程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)為例，通過(guò)本節(jié)課程教學(xué)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生掌握基本程序設(shè)計(jì)，了解程序設(shè)計(jì)中的元素與步驟，加深對(duì)程序設(shè)計(jì)概念的理解，能夠使用程序設(shè)計(jì)解決問(wèn)題。教師首先應(yīng)講解程序的組成部分，如自然語(yǔ)言、符號(hào)語(yǔ)言等，之后引入實(shí)際案例，讓學(xué)生探究程序設(shè)計(jì)的本質(zhì)，即根據(jù)邏輯性和特定順序進(jìn)行組合算法，在算法指令中，通過(guò)輸入特定的運(yùn)算對(duì)象，得到相應(yīng)的結(jié)果，整個(gè)過(guò)程和算法指令集合稱為程序。為了幫助學(xué)生理解，教師可以引入利用人工智能技術(shù)進(jìn)行程序編寫的案例，通過(guò)觀看利用人工智能完成編程內(nèi)容設(shè)計(jì)以及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的實(shí)例，讓學(xué)生重新認(rèn)識(shí)人工智能技術(shù)，加深對(duì)程序設(shè)計(jì)知識(shí)的理解。借助人工智能技術(shù)，教師可以通過(guò)這樣的教學(xué)方式，提高學(xué)生思維能力，激發(fā)學(xué)生對(duì)人工智能的學(xué)習(xí)興趣，營(yíng)造良好的課堂氛圍，幫助學(xué)生樹(shù)立學(xué)習(xí)自信心，提高課堂活動(dòng)有效性。

（三）引入網(wǎng)絡(luò)資源，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)

人工智能技術(shù)的發(fā)展，為初中信息技術(shù)教學(xué)提供了相應(yīng)的技術(shù)支撐，教師借助人工智能，能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率，實(shí)現(xiàn)高效課堂的構(gòu)建。初中信息技術(shù)教師應(yīng)以教材內(nèi)容為基礎(chǔ)，有效引入網(wǎng)絡(luò)資源，豐富課堂教學(xué)內(nèi)容；有效融入人工智能技術(shù)，加深學(xué)生對(duì)人工智能的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，教師需要收集有關(guān)人工智能的教學(xué)內(nèi)容，將其和教材內(nèi)容結(jié)合，創(chuàng)新課堂教學(xué)模式，打造多樣化初中信息技術(shù)課堂。以開(kāi)源硬件與編程工具應(yīng)用為例，在之前的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)掌握開(kāi)源硬件的概念，在本節(jié)課程中，教師可以將編程工具常用方法作為教學(xué)的重點(diǎn)，加深學(xué)生對(duì)開(kāi)源硬件的理解，同時(shí)讓學(xué)生掌握編程工具的功能和模塊設(shè)計(jì)，提高學(xué)生的編程設(shè)計(jì)能力。為了提高課堂教學(xué)效率，教師需要為學(xué)生構(gòu)建學(xué)習(xí)平臺(tái)，幫助學(xué)生掌握編程工具。同時(shí)，教師要向?qū)W生展示編程控制機(jī)器人做動(dòng)作的視頻，讓學(xué)生了解編程在人工智能技術(shù)發(fā)展中的重要作用，重視編程知識(shí)學(xué)習(xí)。此外，教師還可以引入一些科研案例，如圍棋機(jī)器人阿爾法的故事。教師通過(guò)收集這些案例輔助課堂教學(xué)，能使枯燥的信息技術(shù)課堂變得生動(dòng)有趣，讓學(xué)生在了解編程重要性的同時(shí)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，為之后教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展奠定基礎(chǔ)[7]。

（四）完善課程體系，開(kāi)闊學(xué)生視野

將初中信息技術(shù)與人工智能融合，要求教師打破單一教材內(nèi)容的限制，引入其他方面的內(nèi)容，擴(kuò)展教材知識(shí)，優(yōu)化信息技術(shù)課程體系，增強(qiáng)人工智能在教學(xué)中的應(yīng)用效果。因此，教師需要對(duì)原有教學(xué)資源進(jìn)行整合，開(kāi)闊學(xué)生學(xué)習(xí)視野，豐富學(xué)生知識(shí)獲取方式。以“應(yīng)用廣泛的物聯(lián)網(wǎng)”為例，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)，不少學(xué)生可能會(huì)感覺(jué)陌生，因?yàn)閷W(xué)生接觸較多的是互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)是近幾年提出的一種新的技術(shù)概念，與人工智能有一定的聯(lián)系。為了幫助學(xué)生理解物聯(lián)網(wǎng)概念，教師可以結(jié)合生活中人工智能的具體應(yīng)用，拓寬學(xué)生學(xué)習(xí)視野，引入教材外的內(nèi)容，深化學(xué)生對(duì)人工智能的理解。以現(xiàn)代智能家電系統(tǒng)為例，通過(guò)智能手機(jī)安裝相應(yīng)的控制終端，可以對(duì)家庭中的家電進(jìn)行控制；可以利用先進(jìn)技術(shù)對(duì)蔬菜大棚溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)和管理蔬菜大棚溫度。這些先進(jìn)的技術(shù)，要以物聯(lián)網(wǎng)模塊為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備對(duì)信息指令的傳遞與接收。這樣的教學(xué)方式能拓展課堂教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生了解更多知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生與時(shí)俱進(jìn)的意識(shí)，使學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，增強(qiáng)人工智能在信息技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用效果。

（五）巧借程序設(shè)計(jì)，提升教學(xué)效率

學(xué)生學(xué)習(xí)編程知識(shí)后可了解計(jì)算機(jī)工作原理，掌握編程技能，體驗(yàn)算法構(gòu)造過(guò)程與計(jì)算機(jī)自動(dòng)化特征，其是培養(yǎng)學(xué)生思維能力的基礎(chǔ)內(nèi)容。信息技術(shù)教師在應(yīng)用人工智能技術(shù)時(shí)可通過(guò)程序教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生思維能力，使學(xué)生對(duì)人工智能世界形成不同于他人的看法。首先，分解任務(wù)。人們往往會(huì)先簡(jiǎn)化問(wèn)題難度后再解決問(wèn)題，評(píng)估解決方案可行性。對(duì)此，解決問(wèn)題的最佳方式即分解任務(wù)，將復(fù)雜問(wèn)題分解為較易解決的小問(wèn)題，再逐步完成。以“小貓走迷宮”為例，學(xué)生通過(guò)運(yùn)行桌面游戲程序了解其規(guī)則，再閱讀教材，思考如何制作完整的迷宮游戲。學(xué)生經(jīng)過(guò)小組合作討論后得出以下步驟：平面迷宮圖設(shè)計(jì)—游戲角色選擇—游戲規(guī)則制訂—游戲腳本編寫—游戲效果反復(fù)測(cè)試—游戲腳本優(yōu)化—游戲效果改善。通過(guò)這樣的步驟，學(xué)生能夠細(xì)致地分析任務(wù)，制訂解決問(wèn)題的步驟，進(jìn)而解決問(wèn)題，培養(yǎng)抽象思維。其次，表達(dá)策略。教師可以引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)際情況，設(shè)計(jì)相應(yīng)的解決方案，構(gòu)建系統(tǒng)模型和整體架構(gòu)。以“鯊魚捕小魚”為例，教師可以引導(dǎo)學(xué)生觀看動(dòng)畫作品，并讓學(xué)生分析角色在動(dòng)畫中的功能。例如，鯊魚的功能有掉頭、游動(dòng)、不顛倒、改變方向、切換外觀；小魚的功能有掉頭、游動(dòng)、不顛倒。最后，組織學(xué)生通過(guò)頭腦風(fēng)暴繪制流程圖。上述教學(xué)方式便于學(xué)生理解整體任務(wù)，有利于發(fā)展其整合信息的思維能力。

結(jié)? 語(yǔ)

總之，初中信息技術(shù)需緊跟時(shí)代發(fā)展腳步創(chuàng)新教育理念和教學(xué)方式，幫助學(xué)生掌握信息技術(shù)技能，引導(dǎo)學(xué)生了解新的信息技術(shù)。在信息技術(shù)教學(xué)中融入人工智能可讓學(xué)生生活因智能而發(fā)生改變，學(xué)會(huì)從不同角度看待問(wèn)題，發(fā)展創(chuàng)新型思維，實(shí)現(xiàn)真正意義上的個(gè)性化發(fā)展，對(duì)學(xué)生的未來(lái)成長(zhǎng)有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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作者簡(jiǎn)介：卓婕（1984.12-），女，福建莆田人，

任教于福建省莆田擢英中學(xué)，一級(jí)教師，本科學(xué)歷。