基于人工智能的初中信息技術(shù)教學(xué)研究

劉也童

（福建省三明市沙縣區(qū)南霞初級中學(xué) 福建三明 365500）

在一些國家的中學(xué)信息課程教學(xué)中，為了適應(yīng)社會技術(shù)發(fā)展，以及對人才的更高要求，在很多地方都更加重視人工智能技術(shù)理念在教學(xué)過程中的運(yùn)用。比如，在英國，它是最早開設(shè)人工智能課程教學(xué)的國家之一，很多大型的相關(guān)領(lǐng)域比賽也陸續(xù)舉辦，為信息技術(shù)的發(fā)展提供了很好的平臺；而在美國，很多學(xué)校將信息技術(shù)教學(xué)的改革作為重點，并且人工智能教學(xué)也列入了中學(xué)信息技術(shù)教學(xué)改革目標(biāo)范圍，起到了很好的改革引導(dǎo)作用；在澳大利亞的信息技術(shù)課程教學(xué)安排中，很多內(nèi)容的設(shè)置都與人工智能有關(guān)，這也體現(xiàn)了對人工智能知識內(nèi)容的充分重視。在人工智能快速發(fā)展環(huán)境下，為了滿足現(xiàn)代人才培養(yǎng)的需求，必須更加重視對學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，這也是當(dāng)前初中信息技術(shù)教學(xué)的重點。

一、人工智能的發(fā)展概述及特點

（一）我國人工智能教學(xué)的發(fā)展歷程

在2003 年的時候，人工智能就在教育部提出，并且將其作為中學(xué)信息教學(xué)的五大選修內(nèi)容之一，但是由于當(dāng)時很多地區(qū)受到發(fā)展的限制，在推行上并不是足夠地重視。而從奧林匹克數(shù)學(xué)競賽發(fā)展來看，為了順應(yīng)時代的發(fā)展，人工智能相關(guān)題目的數(shù)量也在增加。隨著近年來對于中學(xué)教育的重視程度逐漸增加，尤其是對信息技術(shù)課程的教學(xué)來說，處于初級學(xué)習(xí)階段，教師的教學(xué)重點是幫助學(xué)生樹立創(chuàng)新意識，并且能夠重視這門課程的學(xué)習(xí)。通過對人工智能教育的重視，信息技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容不再單一，也能夠讓學(xué)生感受到當(dāng)今時代對信息技術(shù)的需求，更加了解信息前端技術(shù)的發(fā)展，也能夠幫助學(xué)生對信息技術(shù)的發(fā)展有初步認(rèn)知，也為學(xué)生提供了獨立思考的機(jī)會，讓學(xué)生在技術(shù)發(fā)展的氛圍中感受人工智能給生活帶來的極大便利。

（二）人工智能背景下信息技術(shù)課程的教學(xué)

首先，對于教師的教學(xué)來說，教師需要充分引導(dǎo)學(xué)生對人工智能的概念和發(fā)展進(jìn)行簡單了解，幫助學(xué)生認(rèn)識人工智能的基本特點，并且體會其對現(xiàn)代發(fā)展的積極推動作用。其次，教師需要向?qū)W生簡單地介紹人工智能的主要運(yùn)用領(lǐng)域，比如，日常生活中離不開的手機(jī)、電腦的使用，以及在高端產(chǎn)業(yè)，比如航天事業(yè)的發(fā)展。通過教師的介紹，學(xué)生能夠更加體會人工智能在不斷創(chuàng)新發(fā)展過程中的作用。另外，教師可以通過親自演示，為學(xué)生展示簡單的人工智能編程技術(shù)，并且?guī)ьI(lǐng)學(xué)生在實踐的過程中進(jìn)行不斷嘗試，這也能夠進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對人工智能的了解興趣，并且善于在日常生活中進(jìn)行簡單的創(chuàng)新活動，在實踐中感受人工智能的魅力。除此之外，人工智能的發(fā)展最終都是為了服務(wù)于生活，因此，引導(dǎo)學(xué)生在日常生活中，運(yùn)用人工智能來解決問題，對其進(jìn)行啟發(fā)式創(chuàng)新，這也是更加充分了解人工智能的一種方式。

二、初中信息技術(shù)教學(xué)現(xiàn)狀

高難度人工智能技術(shù)的運(yùn)用和發(fā)展是基于一些數(shù)學(xué)知識、物理知識、計算機(jī)技術(shù)相關(guān)知識的學(xué)習(xí)作為支撐的，也是通過這些技術(shù)才能夠更好地理解人工智能的原理。對于中學(xué)時期的學(xué)生來說，他們很多時候在學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上都沒有達(dá)到這個水平，而且學(xué)生之間的個體差異性顯著，在教師講授的過程中有些困難。為了降低教學(xué)難度，使學(xué)生理解起來不那么復(fù)雜，教師通常只是圍繞課本的基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)展開，在很多知識的學(xué)習(xí)上缺乏系統(tǒng)性，簡單的教材也無法涵蓋人工智能方面的知識。但目前信息技術(shù)的更新速度之快，導(dǎo)致很多教材在實際教學(xué)過程中存在相對落后情況，從內(nèi)容的編排到實踐操作指導(dǎo)都無法滿足當(dāng)今人才培養(yǎng)的需要。

在初中階段的信息技術(shù)教學(xué)過程中，很多信息課程的教學(xué)設(shè)置都是按照課程制定內(nèi)容，很多教學(xué)內(nèi)容也偏向于理論課程，并不重視實踐內(nèi)容的操作考查，在兩者相結(jié)合的培養(yǎng)也不是很重視。這也導(dǎo)致很多學(xué)生并不能夠深入學(xué)習(xí)信息技術(shù)，對于知識的理解浮于表面。還有一部分學(xué)生甚至對課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生了敷衍的心理，對于實踐活動的參與也不夠主動。

三、人工智能背景下初中信息技術(shù)教學(xué)發(fā)展的必要性

（一）使教學(xué)方式更加靈活

首先，人工智能的發(fā)展對于教師教學(xué)來說是更加便利的。隨著語義分析功能的增加，和模式識別技術(shù)的發(fā)展，很多學(xué)校實現(xiàn)了智能作業(yè)線上批改的程序。無論是對于教師，還是對于學(xué)生來說，線上作業(yè)批改系統(tǒng)都是如今信息技術(shù)發(fā)展的重要成果，對于學(xué)校教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)反饋來說都是非常有用的。對于初中信息技術(shù)和教學(xué)來說，由于很多作業(yè)是在計算機(jī)上完成，所有如果能夠有線上作業(yè)的批改系統(tǒng)，能夠節(jié)省作業(yè)收集的煩瑣，直接在系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)作業(yè)的批閱，對于學(xué)生來說也是非常便利的。而且，線上批改還能夠利用線上作業(yè)系統(tǒng)的語言庫，對學(xué)生的作業(yè)內(nèi)容進(jìn)行錯誤檢測，并對錯誤進(jìn)行判斷和糾正。另外，模式識別技術(shù)也能夠成功通過圖片的錄入，在對內(nèi)容進(jìn)行讀取之后，對作業(yè)進(jìn)行批改，大大減輕了教師工作的壓力，也能夠?qū)⒔虒W(xué)精力更多地放在教學(xué)創(chuàng)新上，有助于教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段的創(chuàng)新和改革。教師還可以利用線上批閱系統(tǒng)，為學(xué)生建立個人作業(yè)情況檔案，記錄學(xué)生的作業(yè)完成情況、批改情況，并進(jìn)行階段性的反饋，能夠反映學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)進(jìn)步程度，同時針對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行針對性的課程作業(yè)布置。除了作業(yè)批改系統(tǒng)之外，線上教學(xué)系統(tǒng)也是一種全新的上課方式。在線上的課堂教學(xué)之后，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行線上的作業(yè)操作，理論和實踐的結(jié)合也能夠幫助實現(xiàn)知識的實踐，更好地掌握信息技術(shù)知識，這就降低了由于學(xué)校資源限制帶來的學(xué)習(xí)困難，也實現(xiàn)了課程的多元化教學(xué)，線上課堂和線下課堂的結(jié)合也使得信息技術(shù)的課堂不再枯燥無味，更有實際代入感。學(xué)生在這種教學(xué)過程中，能夠更高效地實現(xiàn)學(xué)習(xí)，達(dá)到信息技術(shù)課程安排的效果，在信息技術(shù)的體驗過程中，對于知識的理解程度和掌握程度也在提升，教學(xué)質(zhì)量得到保證。從信息技術(shù)教學(xué)的本質(zhì)出發(fā)，其發(fā)展是需要學(xué)生不斷地進(jìn)行實踐，不斷培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。因此，人工智能也給信息技術(shù)課程的教學(xué)帶來更多教學(xué)創(chuàng)新的可能性。在課程考核階段，對教師帶領(lǐng)學(xué)生實踐的過程中，是否達(dá)到信息技術(shù)實踐需要也應(yīng)該作為考核內(nèi)容的一部分，這也滿足了信息技術(shù)飛速發(fā)展和教學(xué)現(xiàn)代化發(fā)展的要求。[1]

（二）信息技術(shù)教學(xué)更具挑戰(zhàn)性

人工智能的出現(xiàn)在降低工作難度和工作壓力的同時，對于傳統(tǒng)信息技術(shù)課堂教學(xué)來說也是具有挑戰(zhàn)性的。隨著知識領(lǐng)域的不斷拓展，以及知識學(xué)習(xí)范圍的擴(kuò)展，人工智能技術(shù)的出現(xiàn)更使得多樣化學(xué)習(xí)成為可能，信息技術(shù)知識教學(xué)也面臨全新的發(fā)展。教師需要更多地了解不斷擴(kuò)充的知識領(lǐng)域，不斷更新知識的儲備，不斷加深對新知識的探索，這樣才能夠為學(xué)生帶來全新的知識理解方向，向?qū)W生展示學(xué)生現(xiàn)代人工智能的發(fā)展。

四、人工智能發(fā)展背景下初中信息技術(shù)教學(xué)改革的策略

（一）打造良好教育學(xué)習(xí)環(huán)境

對于信息技術(shù)教學(xué)課堂的發(fā)展來說，能夠融入人工智能的教學(xué)理念，那么課堂教學(xué)氛圍將得到很大程度的改善。在傳統(tǒng)的教學(xué)課堂中，教師的知識講授主要通過灌輸式的講述來完成，這也導(dǎo)致課堂的死板，很多學(xué)生在這種學(xué)習(xí)氛圍中無法喜歡上信息技術(shù)，再加上本身信息技術(shù)知識的深奧，而如果能夠利用人工智能的理念，基于學(xué)生參與實踐，和體驗學(xué)習(xí)的習(xí)慣，不但能夠?qū)崿F(xiàn)人工智能理念的滲透教學(xué)，還能夠形成活躍的課堂氛圍。在充滿活力和生機(jī)的課堂中，要更加重視對于人工智能優(yōu)勢的發(fā)揮，教師要在課堂上不斷更新對于課堂的教學(xué)知識，豐富教學(xué)內(nèi)容，這就需要結(jié)合學(xué)生的課堂表現(xiàn)和課后反饋，及時捕獲學(xué)生的興趣，并且針對學(xué)生喜歡的內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)。通過了解學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，結(jié)合多樣化人工智能設(shè)備，共同打造全新的信息技術(shù)課堂，為學(xué)生帶來更好的信息技術(shù)學(xué)習(xí)體驗。而對于信息技術(shù)課堂的全新發(fā)展來說，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速更新和遠(yuǎn)程技術(shù)的運(yùn)用給予了相應(yīng)的發(fā)展契機(jī)。信息技術(shù)教學(xué)理念在不斷更新的過程中，要求教師掌握新的信息技術(shù)，并且能夠更好地將其引入到課堂學(xué)習(xí)過程中，為學(xué)生打造全新的智慧課堂。也就是說，要想實現(xiàn)課堂的全新改造和發(fā)展，就需要同時具備硬件設(shè)備和軟件設(shè)施，這樣才能夠為學(xué)生提供更好的學(xué)習(xí)環(huán)境，有助于其投入到學(xué)習(xí)探索的氛圍中。比如，教師可以為學(xué)生布置抓蟲子的游戲，在Scratch 中，對基礎(chǔ)的抓蟲子場景進(jìn)行設(shè)計和構(gòu)建，同時做好角色分類設(shè)計。學(xué)生在教師的帶領(lǐng)下完成簡單的編程設(shè)計，初步掌握編程技術(shù)。隨后對各指令進(jìn)行調(diào)試，看其是否能夠滿足不同用戶對場景轉(zhuǎn)換和方向控制的需要。最后對整個Scratch 項目設(shè)計進(jìn)行總結(jié)。

（二）教學(xué)用開源硬件走向自信

在新課標(biāo)要求中，開源硬件項目的設(shè)計是單獨的板塊。我們在眾多開源軟件中，選擇了我國自主開發(fā)的開源硬件設(shè)備，其將成為項目教學(xué)的主要軟件載體，包括一個掌控板和一個基于Linux 系統(tǒng)的計算機(jī)虛谷號。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，教學(xué)對于開源軟件的使用更體現(xiàn)出自信的態(tài)度。掌控板是基于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和Python 編程設(shè)計的硬件設(shè)備，具備嵌入式的MicroPython 開源操作系統(tǒng)。作為國產(chǎn)原創(chuàng)開源硬件設(shè)備的代表，虛谷號充分具備了人工智能教學(xué)的優(yōu)勢，同樣具有集成性能較高的處理器和兼容性強(qiáng)的單片機(jī)。廣大師生需要積極引進(jìn)和分享開源創(chuàng)客教育，營造校園開源文化氛圍，為開源創(chuàng)客教育提供廣闊的發(fā)展平臺，同時促進(jìn)開源硬件設(shè)備在信息實驗技術(shù)教學(xué)中的運(yùn)用和發(fā)展。

（三）發(fā)揮學(xué)生的主體作用

在現(xiàn)代課堂教學(xué)的過程中，為了更好地完成課堂教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)，必須要重視學(xué)生的主體性作用。針對人工智能信息技術(shù)課堂，更是要培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和獨立實踐的能力，要在課堂上充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，激發(fā)他們對于學(xué)習(xí)的熱情和積極性。對于教師來說，需要更多地與學(xué)生產(chǎn)生聯(lián)系和交流，關(guān)注學(xué)生的心理狀態(tài)變化，了解他們對信息技術(shù)課堂發(fā)展的需求。依據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和需求變化，教師需要結(jié)合教學(xué)目標(biāo)，對課堂設(shè)置和課后鞏固做好重新調(diào)整，更多地把主動權(quán)和主體性還給學(xué)生，啟發(fā)他們的自主學(xué)習(xí)和思考的能力。[2]教師也可以拋出一個全新的信息技術(shù)問題，帶領(lǐng)學(xué)生一起討論和分析，教師在與學(xué)生交流的過程中，能夠感受到學(xué)生的學(xué)習(xí)疑點，在解答問題的過程中，自己對于教學(xué)的理解也更加深刻，也是對教學(xué)過程進(jìn)行反思的一個很好的方法。如果教師有更好地與學(xué)生一起體驗技術(shù)和實踐的機(jī)會，教師一定要參與其中，并且對實踐成果進(jìn)行檢驗和反思，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)共同進(jìn)步。

（四）加強(qiáng)人工智能的輔助教學(xué)

現(xiàn)如今，網(wǎng)絡(luò)資源是非常豐富的，為了改善當(dāng)前很多學(xué)校信息技術(shù)課堂教學(xué)的困境，必須要更多地轉(zhuǎn)變僅限于理論教學(xué)和上機(jī)簡單操作的模式，積極挖掘網(wǎng)絡(luò)資源，利用人工智能進(jìn)行輔助教學(xué)。在傳統(tǒng)的信息技術(shù)教學(xué)中，有關(guān)于人工智能的教學(xué)內(nèi)容較少，如果能夠充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，能夠?qū)⒏嘈碌募夹g(shù)內(nèi)容融入信息課堂教學(xué)中，是豐富教學(xué)內(nèi)容很好的方式。在實際的課堂教學(xué)過程中，很多教師就會利用計算機(jī)進(jìn)行輔助教學(xué)。通過計算機(jī)向?qū)W生簡單介紹有關(guān)人工智能的基礎(chǔ)知識、發(fā)展動態(tài)，以及查詢相關(guān)資料的渠道，并且通過課件的形式展現(xiàn)，學(xué)生通過圖文并茂的方法，能夠更加實在地感受到人工智能發(fā)展速度之快，也能夠充分激發(fā)很多學(xué)生，尤其是男生對于計算機(jī)技術(shù)探索的興趣，充分改善了傳統(tǒng)教學(xué)觀念下課堂的無趣。就比如，教師可以以咱們通常玩的兩款相似的小游戲進(jìn)行對比，思考兩款游戲的獨特性，以及它們分別有怎樣的控制方式，也能夠給上面提到的Scratch 項目設(shè)計提供一定的思路，這就實現(xiàn)了對知識的思考。

（五）引導(dǎo)學(xué)生主動了解人工智能

首先初中信息課程的教學(xué)是離不開教材的，這也是教師教學(xué)的主體內(nèi)容，到那時也不能夠只依靠單一的教材進(jìn)行教學(xué)，還需要更多地從網(wǎng)絡(luò)的信息資源中獲取重要的資源作為參考，充分實現(xiàn)兩者的結(jié)合。教師需要引導(dǎo)學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上對最新的教學(xué)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和瀏覽，并且在課堂上教師可以適當(dāng)做出一些提問，這也能夠引起學(xué)生對人工智能知識學(xué)習(xí)的關(guān)注。在課堂教學(xué)中，教師結(jié)合學(xué)生了解到的知識和已有的理解，做一定的解釋，能夠更好地實現(xiàn)對教材學(xué)習(xí)的補(bǔ)充，也加深了對人工智能知識學(xué)習(xí)的了解。[3]比如，教師可以建議感興趣的學(xué)生組成信息技術(shù)探究小組，各組內(nèi)每一段時間內(nèi)都有特別的研究和學(xué)習(xí)主題，并且也鼓勵小組將所探索得到的知識，帶到課堂上進(jìn)行分享交流，有利于對人工智能知識的全方面掌握和學(xué)習(xí)。而且在持續(xù)的交流和分享過程中，教師和學(xué)生的共同進(jìn)步也會推動課堂教學(xué)效率的提升。

結(jié)語

綜上所述，在人工智能快速發(fā)展的背景下，初中信息技術(shù)的教學(xué)也應(yīng)該順應(yīng)發(fā)展趨勢，發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)和思考的主動性，創(chuàng)造課堂教學(xué)的活力，更加注重對學(xué)生綜合信息素養(yǎng)提升的培養(yǎng)，著重關(guān)注學(xué)生對于計算機(jī)相關(guān)知識的認(rèn)知程度，努力提高其邏輯思維能力，力求實現(xiàn)課堂效率的提升和學(xué)科的互補(bǔ)提升。在學(xué)生主動參與課堂和課后實踐的過程中，更好地了解人工智能技術(shù)，也可有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維習(xí)慣，對學(xué)生的持續(xù)進(jìn)步有很大的幫助。