信息技术教学中人工智能的融入路径

【摘要】随着科技的发展，人工智能（AI）已逐渐渗透到人们生活的各方面，从智能手机、智能家居到自动驾驶汽车、智能机器人，AI技术无处不在。为了让下一代更好地适应科技社会，广大教育工作者需积极展开相关教学实践。初中信息技术课程是培养学生信息素养的重要阵地，信息技术教师有责任将人工智能融入教学内容中。文章探讨了初中信息技术教学中融入人工智能的路径，列举了具体的教学策略，包括强化理论基础教学、开展编程技术教学、借助思维导图引导学生学习AI、布置课后学习任务等四个方面，以帮助学生更好地应对科技社会带来的挑战。【关键词】初中；信息技术教学；人工智能；融入；路径近年来，已有较多的信息技术教师把人工智能融入课程中，取得了丰硕成果。实践证明，将人工智能引入初中信息技术教学，有助于培养学生信息意识、计算思维、数字化学习等核心素养，达到“培养时代新人”的目的。在课程改革大背景下，教师还需进一步探索人工智能在信息技术教学中的融入方式，切实提升教育效果。一、人工智能技术概述人工智能（AI）是计算机科学的一个重要分支，也是初中信息技术课程的重要教学内容。人工智能学科的研究目的，是开发能模拟、延伸、扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统，主要研究内容包括机器学习、自然语言处理、计算机视觉等方面。在现代社会中，AI技术的应用场景十分广泛，包括智能家居、智能制造、智慧金融、智慧医疗、智慧教育等领域。借助AI技术，人们可更高效地生产、生活，获得更便捷的服务。《义务教育信息技术课程标准（2022年版）》指出，教师应在信息技术教学中凸显学生的主体地位，鼓励学生“在做中学”“在用中学”“在创中学”。在《教育信息化2.0行动计划》的推动下，如何借助人工智能来完善中小学课程方案和教学标准，使其顺应信息化、智能化时代的发展潮流，成为当前教育工作者研究的重要课题[1]。目前看来，将人工智能融入信息技术课堂，可帮助教师更好地实现上述教学目标。在教学中，人工智能以其独特的创新性、实践性、生动性、交互性特点，为学生提供优质的学习体验。因此，教师应重视开发、应用人工智能教学内容，包括程序设计、程序调试等具体内容，为学生的学习创造更广阔的空间，促进学生的全面发展。二、人工智能融入初中信息技术教学的优势1.激发学生的学习兴趣。人工智能技术具有鲜明的实践性和趣味性，通过在初中信息技术教学中应用AI技术，教师可为学生的学习赋予新的活力。在AI技术的帮助下，学生可亲自动手完成相关项目，感受技术的魅力。这种教学方式能够激发学生的学习兴趣，使其更主动地参与学习。通过实际操作，学生可更直观地理解AI技术的原理和应用方法，从而提高学习效果。2.培养学生的核心素养。AI技术是当今科技发展的前沿领域，近年来，其发展速度之快令人惊叹。教师通过将AI技术引入教学中，可为学生提供接触最新科技成果的机会，拓宽其视野。在学习AI技术的过程中，学生可仔细了解其发展历程和应用前景，培养信息意识。同时，AI技术涉及多个学科领域的知识，如计算机科学、数学等。学生在应用AI技术时，也可了解这些学科的基本概念和原理，拓宽知识面，培养计算思维能力。此外，在应用AI技术的过程中能培养学生锻炼信息檢索、信息处理和信息分析等能力，这有助于培养学生的数字化学习与创新素养，使学生在未来的学习和工作中能够更好地应对来自信息社会的挑战。三、初中信息技术教学中人工智能的融入路径1.强化理论基础教学，增强学生对AI的理解。将人工智能融入信息技术课程的前期，教师应夯实学生的理论基础，避免学生对AI这门新兴技术抱有过强的陌生感。在选择AI理论的教学内容时，教师应关注其实用性、趣味性。例如，教师可从学生的日常生活出发，选择与AI技术密切相关的话题，组织学生探讨，如智能手机、智能家居等，通过在课堂导入环节讲解这些知识，可激发学生对AI的好奇心。随后，教师也可使用计算机技术，为学生展示AI的最新发展动态，如图像识别技术、无人驾驶汽车等，并引导学生分析、讨论和总结有关AI的知识，做好重点内容的讲授，在激发学生学习兴趣的同时，充分讲解机器人编程相关的技术知识[2]。在这一过程中，教师可提出一些值得思索的问题，如，人工智能技术的研究方法分为结构模拟、功能模拟、行为模拟等，教师可引导学生将人脸识别、语音识别等学生常会接触到的AI技术，按照具体的研究方法分类，培养学生的自主学习能力。在教学AI理论知识的过程中，教师也应重视将理论与实践相结合。毋庸置疑，在信息技术教学中，理论教学是基础，但学生对于知识真正的理解，往往来源于实践。因此，在课堂上，教师可设计一些简单的实验项目，让学生亲自动手体验AI技术的应用方法。例如，可让学生使用机器学习算法，进行简单的数据分类，从而深入理解AI技术的应用场景。在有条件的情况下，教师也可讲解“Make？Code集成开发环境”“MakeCode的变量与赋值”“MakeCode随机数的产生、应用”等概念，再引导学生动手尝试应用这些知识，如用“数码骰子”玩猜数游戏等。在这些活动中，学生可分享自己对于AI学习内容的思考，展示自己的实践成果，从而激发彼此的学习热情和创造力，为后续的学习作铺垫。在课堂末尾，教师可推荐与人工智能相关的科技网站和场所，引导学生在课余时间自主学习、体验、感受人工智能的技术优势[3]。2.开展编程技术教学，培养学生的计算思维。在初中阶段，学生已开始接触一系列的编程知识。《中小学人工智能课程指南》在“人工智能方法与实现”这部分指出，中小学生通过学习机器学习模式、机器学习算法、人工智能基础软硬件平台等内容后，应能掌握利用人工智能开源体验平台、图形化编程语言、Python编程语言等工具，在公开数据集上实现相关机器学习算法[4]。这一要求进一步凸显了培养学生编程能力的必要性与紧迫性。教师应根据学生的学习基础、认知能力、操作经验，制订系统性的编程技术教学方案，并在课堂中，循序渐进地为学生引出一系列的编程教学内容与实践项目，培养学生的计算思维，确保学生能够更好地利用AI解决问题、完成任务。在编程教学的开始阶段，教师应传授学生基础的编程知识，如变量、数据类型、控制结构等。在学习这些基础知识的前提下，学生可形成一定的编程思维，为后续复杂编程作铺垫。为确保学生掌握这些基础概念，教师也应设计一些简单的编程练习题，以检测学生的课堂学习效果。在确定学生对基础编程知识有一定的掌握后，教师可进一步引入算法和数据结构的教学内容，引导学生学习算法的设计、分析方法，对常见的数据结构（如数组、链表、树等）的应用场景形成一定的认识，从而培养一定的计算思维能力。在引导学生学习AI项目的基础上，教师也可鼓励学生在课外参加一些编程竞赛活动，以进一步锻炼自己的编程能力。这些竞赛活动可为学生提供一个展示自己才华的平台，同时也可让其结识到来自不同学习背景的同龄人，从而拓宽视野，更好地锻炼自己的编程技能和计算思维，提高解决问题的能力。总而言之，在将人工智能引入信息技术课程的前提下，教师应进一步凸显信息技术课的实践性特征，多为学生布置一系列别开生面的实践性学习任务，并要求学生在完成学习任务后，及时反思和总结。通过实践，学生可发现自己的不足之处，并调整学习策略，更好地吸收和巩固所学知识，提高学习效果。3.借助思维导图，引导学生展开AI学习活动。思维导图是一种有效的知识可视化工具，与人工智能下的初中信息技术课堂有着较好的适配性。教师可使用导图，以图形化的方式展示知识的结构和关联，梳理AI技术的知识体系，使学生更加清晰地了解所学内容。如，在讲解AI基础知识时，教师可引导学生根据所学内容，制作思维导图。学生可将AI的基本概念、发展历程、应用领域等知识点分类整理，并使用图形、关键词等方式，展示知识之间的关联，从而更深入地理解AI技术的知识结构，提高记忆效果。在“搭建救援机器人”这样的合作学习项目中，教师可引导学生以思维导图的方式梳理自己的操作步骤。又如，在制作“救援机器人”的过程中，学生应明确主要任务——搭建装有超声波传感器的micro：bit机器小车，从指定位置出发，自动识别，避开障碍，在到达指定位置后执行救援。教师可引导学生将这一主要任务设置为思维导图的主干，随后指导学生构建分支任务，例如运用电机驱动小车的轮子等等，再逐一完成，使学生的学习过程变得更清晰且有条理。在课下，教师也可引导学生利用思维导图来复习，将之前学过的知识点串联起来，使之巩固。在这一环节中，学生也可根据自己的学习情况，自行制作复习思维导图，对所学内容总结和归纳。教师还可鼓励学生分享、交流思维导图，让学生互相评价和补充，进一步完善知识体系。除了思维导图外，教师还可结合其他学习工具，来帮助学生更好地开展AI学习活动。例如，教师可利用在线学习平台，为学生提供丰富的学习资源和学习路径，帮助学生更好地规划学习进程。教师还可利用社交媒体等工具，促进师生之间的交流和互动，及时解答学生学习中遇到的问题，使学生能够更好地适应人工智能技术在信息技术教学中的融合，提升学生的学习效果。4.布置课后实践任务，提升知识迁移的能力。现如今，人工智能技术已在人们的实际生活中，扮演了重要的角色。因此，在将人工智能融入初中信息技术教学的基礎上，教师应推动学生将自己的学习过程延伸到实际生活之中，积极使用已学习的知识内容完成编程等操作，实现对知识的迁移运用。为确保学生实践学习的有效性，教师在课堂上需精心设计课后学习任务。一般来讲，这些学习任务应与学生的实际生活和兴趣相结合，同时也要具备一定的挑战性和可操作性。例如，教师可要求学生初步体验对于开源硬件的应用，利用此类硬件制作简单的机器人，并将其应用到自己的实际生活中，完成相关的操作。相较于传统的课后学习任务，这样的实践任务既具有实际意义，又能激发学生的创造力。为帮助学生顺利完成实践任务，教师需提供必要的资源，包括相关的软件工具和在线资源等。同时，教师还需给学生一定的指导，帮助其更好地解决在实践过程中遇到的问题。在课下，学生应在教师的帮助下自主探索和创新，自由选择适合自己的方法和工具完成任务，并在实践过程中积极尝试新的方法，培养创新思维和解决问题的能力。在下一堂课上，教师可组织学生分享和交流自己的学习成果，与其他同学互相学习、共同进步，促进彼此的成长。这时，教师还需对学生完成实践任务的情况进行评价。在评价中，教师应重点关注学生信息技术核心素养的成长情况，而非仅仅关注任务的完成结果。通过评价，教师可了解学生的学习状况和不足之处，并给出具体的改进建议。同时，学生也需自我反思，总结经验教训，进一步提高信息技术应用能力，实现自我发