初中信息技術(shù)教學中人工智能的融入路徑探究

文 /卓 婕

引 言

人工智能誕生于計算機、電子學、自動控制論等多學科基礎(chǔ)上，是一門研究如何運用計算機與智能機器人等人工裝置延伸與模仿人類智能科學。目前，我國中小學相關(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)學生信息素養(yǎng)的學科，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)可輔助學生更好地掌握知識，提高學生的信息技術(shù)水平，鍛煉學生的信息技術(shù)應用能力，提升其學習信心，實現(xiàn)真正意義層面的高效教學[1]。

一、人工智能對初中信息技術(shù)教學的影響

人工智能在計算機網(wǎng)絡環(huán)境中有顯著的專業(yè)性、穩(wěn)定性與時效性特征以及相對穩(wěn)定的應用效能。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，其對初中信息技術(shù)教學影響越來越大。為了更好地應用人工智能技術(shù)，學校需要加大對信息技術(shù)教師的培訓力度，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，使信息技術(shù)教學內(nèi)容能夠緊跟時代發(fā)展，幫助學生掌握人工智能知識，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維和實踐能力，實現(xiàn)學生綜合素質(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)能力應當結(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用，其對現(xiàn)代人才培養(yǎng)有了新的要求。在初中信息技術(shù)教學中，教師應當注重前沿技術(shù)的講解，為學生以后技術(shù)的應用和學習做好準備。同時，教師應當加強學生綜合素質(zhì)培養(yǎng)，借助人工智能教育，促進學生個性發(fā)展，培養(yǎng)學生創(chuàng)造能力。人工智能對信息技術(shù)教育理念有重要影響，在“互聯(lián)網(wǎng)+”理念的指導下，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”思想推動信息技術(shù)教學革新，學生學習信息技術(shù)更直觀，課堂教學也更有活力。此外，學校應當加大信息技術(shù)教師培訓力度，強化教師專業(yè)素養(yǎng)[2]。

在初中信息技術(shù)教學中，人工智能有其應用優(yōu)勢。將人工智能和信息技術(shù)結(jié)合，能夠豐富信息技術(shù)課堂教學內(nèi)容，提高學生自主學習能力。同時，信息技術(shù)課程針對性強，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技術(shù)和通信技術(shù)融入其中。從整體來看，人工智能的融入能夠使課堂教學更具綜合探究性，有利于提高學生的綜合能力[3]。

在信息技術(shù)教學中，編寫程序是學生需要具備的信息技術(shù)能力，同時，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，有利于對學生自主探究能力的培養(yǎng)。通過相應的判斷和分析，學生能形成相應的解決方案，利用計算思維能力解決生活中的問題，進一步提高初中信息技術(shù)學習效率。

二、初中信息技術(shù)教學開展人工智能教學現(xiàn)狀

（一）偏重技能忽視思維

在初中信息技術(shù)教學中，部分教師嘗試將人工智能融入其中，但存在教學重點偏差的情況，只將技能訓練作為教學重點，對學生思維層面的培養(yǎng)不夠重視，導致學生在實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

對于信息技術(shù)課程來說，人工智能是比較新興的內(nèi)容，不少教師在課堂教學中，沒有建立完善的教學體系，通常將傳統(tǒng)內(nèi)容作為教學基礎(chǔ)，不利于教學活動的開展[4]。

（三）課堂教學資源單一，設(shè)備落后

在初中信息技術(shù)教學中，教學形式較單一，教學資源通常是以教材為主，學生注意力難以保持長久，影響學生課堂學習效果。同時，部分信息技術(shù)課程知識較抽象，如程序語言知識等，不少學生存在畏懼心理，逐漸喪失學習興趣，從而影響課堂教學活動的開展。此外，信息技術(shù)教學需要利用計算機設(shè)備，特別是人工智能技術(shù)，對學校設(shè)備配置有更高的要求。從實際情況來看，部分學校在教學設(shè)施方面存在不足，設(shè)備更新較慢，導致不少教學內(nèi)容只能止步于理論階段，不利于學生的理解與掌握。

（四）教師自身信息化素養(yǎng)不足

信息技術(shù)課程教學對教師自身專業(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)，為學生提供相應的指導。但是，部分信息技術(shù)教師對人工智能等前沿技術(shù)缺少了解，大多是通過新聞、網(wǎng)絡及書籍等方式了解，沒有進行過專業(yè)培訓，雖然能夠完成課堂教學任務，但是，在人工智能技術(shù)應用層面存在不足，不利于學生對計算機科學技術(shù)的學習和使用[5]。

三、在初中信息技術(shù)教學中高效融入人工智能的策略

（一）分析應用場景，激發(fā)學習興趣

初中信息技術(shù)教學中，要想有效融入人工智能技術(shù)，教師需要有計劃地引導學生認識人工智能，逐漸接受人工智能。首先，教師需要讓學生初步了解人工智能，為之后的教學活動奠定基礎(chǔ)。在實際的教學活動中，教師可以向?qū)W生講述人工智能在生活中的實際應用，拉近學生與人工智能之間的距離，讓學生初步了解人工智能。這樣能降低學生對人工智能的陌生感，讓學生以良好的心態(tài)學習信息技術(shù)理論知識[6]。

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

（二）開展探究活動，拓展學習思維

在初中信息技術(shù)教學中，為了更好地利用人工智能，教師需要營造良好的課堂氛圍，為學生帶來別具一格的學習體驗，引導學生轉(zhuǎn)變思維模式，養(yǎng)成良好的學習思維習慣。在以往的信息技術(shù)教學中，教師偏重于理論知識講解，對學生掌握情況、學習體驗等不夠重視，而且學生在課堂上不敢提問與質(zhì)疑，從而影響學習效果。為了提高課堂教學效率，教師應當注重對學生思維能力的鍛煉，開展探究活動，讓學生直接接觸人工智能知識。以程序設(shè)計基礎(chǔ)為例，通過本節(jié)課程教學，教師應引導學生掌握基本程序設(shè)計，了解程序設(shè)計中的元素與步驟，加深對程序設(shè)計概念的理解，能夠使用程序設(shè)計解決問題。教師首先應講解程序的組成部分，如自然語言、符號語言等，之后引入實際案例，讓學生探究程序設(shè)計的本質(zhì)，即根據(jù)邏輯性和特定順序進行組合算法，在算法指令中，通過輸入特定的運算對象，得到相應的結(jié)果，整個過程和算法指令集合稱為程序。為了幫助學生理解，教師可以引入利用人工智能技術(shù)進行程序編寫的案例，通過觀看利用人工智能完成編程內(nèi)容設(shè)計以及對數(shù)據(jù)進行處理的實例，讓學生重新認識人工智能技術(shù)，加深對程序設(shè)計知識的理解。借助人工智能技術(shù)，教師可以通過這樣的教學方式，提高學生思維能力，激發(fā)學生對人工智能的學習興趣，營造良好的課堂氛圍，幫助學生樹立學習自信心，提高課堂活動有效性。

（三）引入網(wǎng)絡資源，優(yōu)化教學設(shè)計

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

（四）完善課程體系，開闊學生視野

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，擴展教材知識，優(yōu)化信息技術(shù)課程體系，增強人工智能在教學中的應用效果。因此，教師需要對原有教學資源進行整合，開闊學生學習視野，豐富學生知識獲取方式。以“應用廣泛的物聯(lián)網(wǎng)”為例，對于物聯(lián)網(wǎng)，不少學生可能會感覺陌生，因為學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用，拓寬學生學習視野，引入教材外的內(nèi)容，深化學生對人工智能的理解。以現(xiàn)代智能家電系統(tǒng)為例，通過智能手機安裝相應的控制終端，可以對家庭中的家電進行控制；可以利用先進技術(shù)對蔬菜大棚溫度進行監(jiān)測，實現(xiàn)遠程調(diào)節(jié)和管理蔬菜大棚溫度。這些先進的技術(shù)，要以物聯(lián)網(wǎng)模塊為基礎(chǔ)，實現(xiàn)不同設(shè)備對信息指令的傳遞與接收。這樣的教學方式能拓展課堂教學內(nèi)容，讓學生了解更多知識，培養(yǎng)學生與時俱進的意識，使學生養(yǎng)成良好的學習習慣，增強人工智能在信息技術(shù)教學中的應用效果。

（五）巧借程序設(shè)計，提升教學效率

學生學習編程知識后可了解計算機工作原理，掌握編程技能，體驗算法構(gòu)造過程與計算機自動化特征，其是培養(yǎng)學生思維能力的基礎(chǔ)內(nèi)容。信息技術(shù)教師在應用人工智能技術(shù)時可通過程序教學培養(yǎng)學生思維能力，使學生對人工智能世界形成不同于他人的看法。首先，分解任務。人們往往會先簡化問題難度后再解決問題，評估解決方案可行性。對此，解決問題的最佳方式即分解任務，將復雜問題分解為較易解決的小問題，再逐步完成。以“小貓走迷宮”為例，學生通過運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。學生經(jīng)過小組合作討論后得出以下步驟：平面迷宮圖設(shè)計—游戲角色選擇—游戲規(guī)則制訂—游戲腳本編寫—游戲效果反復測試—游戲腳本優(yōu)化—游戲效果改善。通過這樣的步驟，學生能夠細致地分析任務，制訂解決問題的步驟，進而解決問題，培養(yǎng)抽象思維。其次，表達策略。教師可以引導學生結(jié)合實際情況，設(shè)計相應的解決方案，構(gòu)建系統(tǒng)模型和整體架構(gòu)。以“鯊魚捕小魚”為例，教師可以引導學生觀看動畫作品，并讓學生分析角色在動畫中的功能。例如，鯊魚的功能有掉頭、游動、不顛倒、改變方向、切換外觀；小魚的功能有掉頭、游動、不顛倒。最后，組織學生通過頭腦風暴繪制流程圖。上述教學方式便于學生理解整體任務，有利于發(fā)展其整合信息的思維能力。

結(jié) 語

總之，初中信息技術(shù)需緊跟時代發(fā)展腳步創(chuàng)新教育理念和教學方式，幫助學生掌握信息技術(shù)技能，引導學生了解新的信息技術(shù)。在信息技術(shù)教學中融入人工智能可讓學生生活因智能而發(fā)生改變，學會從不同角度看待問題，發(fā)展創(chuàng)新型思維，實現(xiàn)真正意義上的個性化發(fā)展，對學生的未來成長有重要的現(xiàn)實意義。