基于人工智能的初中信息技術(shù)課堂教學(xué)

【摘要】將人工智能引入初中信息技術(shù)課堂是教育發(fā)展的必然趨勢(shì)。人工智能能夠讓學(xué)生接觸到前沿的科技知識(shí)，拓寬他們的視野，使學(xué)生更深入地理解信息技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)中的廣泛應(yīng)用和重要性，從而全面提升學(xué)生的信息素養(yǎng)，強(qiáng)化實(shí)踐能力。文章探討了人工智能在初中信息技術(shù)教學(xué)中的有效應(yīng)用，旨在跟上時(shí)代腳步，打造信息化的信息技術(shù)課堂。

【關(guān)鍵詞】人工智能；初中信息技術(shù)；信息素養(yǎng)

作者簡(jiǎn)介：馬淑蘭（1994—），女，甘肅省白銀市白銀區(qū)武川新村學(xué)校。

人工智能作為當(dāng)今科技領(lǐng)域的前沿技術(shù)，涵蓋了機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言處理、圖像識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別等眾多分支，能夠讓計(jì)算機(jī)模擬人類的智能行為，從而實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的任務(wù)。將人工智能技術(shù)引入初中信息技術(shù)教學(xué)，一方面，能讓學(xué)生接觸到最新的科技成果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和探索欲望；另一方面，有助于提升學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決問(wèn)題的能力，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)和實(shí)踐過(guò)程中，培養(yǎng)邏輯思維和創(chuàng)新能力，使學(xué)生在未來(lái)的職業(yè)發(fā)展中更具競(jìng)爭(zhēng)力，為社會(huì)的科技進(jìn)步和創(chuàng)新發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

一、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

教師在初中信息技術(shù)課堂中應(yīng)用人工智能技術(shù)，如虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)等，為學(xué)生展示生動(dòng)且直觀的案例，能夠有效化解知識(shí)的抽象性，讓復(fù)雜的人工智能概念和應(yīng)用變得清晰易懂，將學(xué)生帶入一個(gè)沉浸式的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生更真切地感受到人工智能的魅力和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，教師通過(guò)設(shè)計(jì)富有挑戰(zhàn)性和趣味性的游戲，讓學(xué)生在競(jìng)爭(zhēng)與合作中深入了解人工智能的原理和應(yīng)用，不僅能活躍課堂氣氛，還能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和解決問(wèn)題的思維，使學(xué)生在輕松愉快的氛圍中積極主動(dòng)地探索人工智能的奧秘，從而對(duì)信息技術(shù)這門學(xué)科產(chǎn)生濃厚的興趣。

（一）利用智能教學(xué)工具，展示生動(dòng)案例

智能教學(xué)工具如虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)⒊橄蟮母拍詈蛷?fù)雜的系統(tǒng)以沉浸式、可視化的方式呈現(xiàn)給學(xué)生。在初中信息技術(shù)教學(xué)中，教師運(yùn)用這些工具展示人工智能應(yīng)用案例，可以打破傳統(tǒng)教學(xué)的局限性。具體來(lái)說(shuō)，虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)能通過(guò)創(chuàng)建逼真的虛擬環(huán)境，讓學(xué)生仿佛置身于實(shí)際場(chǎng)景之中，親身體驗(yàn)智能家居等系統(tǒng)的運(yùn)行邏輯和效果，從而更深入地理解人工智能的作用和價(jià)值；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)則能夠?qū)⑻摂M信息疊加在現(xiàn)實(shí)世界中，使學(xué)生在熟悉的環(huán)境中直觀地觀察到智能交通系統(tǒng)中車輛的運(yùn)行規(guī)律和人工智能的引導(dǎo)機(jī)制。這種生動(dòng)直觀的展示方式，能夠有效刺激學(xué)生的感官，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，使學(xué)生更主動(dòng)地去探索人工智能的奧秘［1］。

例如，在“物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別技術(shù)”的教學(xué)中，首先，教師通過(guò)播放一段關(guān)于智能家居的視頻，展示物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別技術(shù)在家庭生活中的應(yīng)用，如智能門鎖、智能家電的自動(dòng)控制等，激發(fā)學(xué)生的興趣，引出這節(jié)課的主題。其次，教師利用PPT展示常見(jiàn)的物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別技術(shù)，如射頻識(shí)別（RFID）、二維碼、傳感器等，介紹它們的工作原理和特點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際生活中的例子，如超市商品的掃碼、公交卡的使用等，幫助學(xué)生理解這些技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景。再次，教師利用虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)，創(chuàng)建一個(gè)虛擬的超市場(chǎng)景，讓學(xué)生戴上VR設(shè)備，模擬購(gòu)物過(guò)程，體驗(yàn)商品掃碼識(shí)別的工作流程。最后，教師再借助增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)，展示一個(gè)智能工廠的模型，當(dāng)學(xué)生用手機(jī)或平板掃描模型時(shí)，會(huì)出現(xiàn)各種傳感器的標(biāo)識(shí)和工作原理介紹，進(jìn)而讓學(xué)生更直觀地了解傳感器在工業(yè)生產(chǎn)中的作用。此外，教師將學(xué)生分成小組，為每組提供一套物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別技術(shù)實(shí)驗(yàn)套件，包括RFID標(biāo)簽、讀卡器、二維碼生成器等，要求各小組設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別技術(shù)應(yīng)用方案，如校園圖書管理系統(tǒng)、班級(jí)考勤系統(tǒng)等，并進(jìn)行實(shí)際操作和演示，增強(qiáng)學(xué)生的應(yīng)用能力。

（二）依托人工智能主題，開展競(jìng)賽游戲

以人工智能為主題的競(jìng)賽游戲，能夠營(yíng)造出充滿競(jìng)爭(zhēng)和挑戰(zhàn)的學(xué)習(xí)氛圍。在競(jìng)賽過(guò)程中，學(xué)生的好勝心被激發(fā)，他們能全身心地投入人工智能知識(shí)和技能的學(xué)習(xí)中。比如，圖像識(shí)別的競(jìng)賽游戲，可以鍛煉學(xué)生對(duì)圖像特征的分析和理解能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用人工智能算法進(jìn)行快速準(zhǔn)確判斷的能力。通過(guò)競(jìng)賽游戲，學(xué)生能夠在團(tuán)隊(duì)合作中學(xué)會(huì)相互學(xué)習(xí)和協(xié)作，從而增強(qiáng)學(xué)習(xí)的動(dòng)力和自信心［2］。

比如，在“算法與生活”的教學(xué)中，教師首先展示一些生活中常見(jiàn)的需要按照一定步驟解決的問(wèn)題，如做一道菜、選擇從家到學(xué)校的路線等，引出算法的概念，激發(fā)學(xué)生的興趣。其次，教師結(jié)合PPT和實(shí)際案例，講解算法的定義、特點(diǎn)和作用，并介紹常見(jiàn)的算法表示方法，如流程圖、自然語(yǔ)言等。再次，教師將學(xué)生分成若干小組，并講解競(jìng)賽游戲的規(guī)則，即教師給出一系列生活中的任務(wù)，如安排一次班級(jí)活動(dòng)的流程、規(guī)劃一次周末旅行的行程等，請(qǐng)各小組在規(guī)定時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)算法，并以流程圖的形式展示。最后，每個(gè)小組派代表上臺(tái)講解自己的算法設(shè)計(jì)思路。當(dāng)學(xué)生進(jìn)行展示后，教師再對(duì)每個(gè)小組進(jìn)行評(píng)價(jià)和評(píng)分，以維持學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

二、提升實(shí)踐能力

在初中信息技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，有助于學(xué)生將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際操作技能，提高知識(shí)應(yīng)用能力。同時(shí)，實(shí)踐能力的培養(yǎng)，也能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造力，提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)生在未來(lái)社會(huì)中的競(jìng)爭(zhēng)力。在帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)時(shí)，教師可以通過(guò)展開項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)，讓學(xué)生在真實(shí)的情境中面對(duì)具體問(wèn)題，促使他們主動(dòng)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能去解決實(shí)際挑戰(zhàn)，從而有效強(qiáng)化實(shí)踐能力。此外，教師也可以開設(shè)實(shí)踐操作課程，為學(xué)生提供親自動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)，讓他們能夠直接接觸和運(yùn)用人工智能相關(guān)的設(shè)備和軟件。

（一）展開項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是一種以學(xué)生為中心的教學(xué)方法。教師在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)時(shí)，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)項(xiàng)目，能夠讓學(xué)生在真實(shí)的情境中面對(duì)具體的問(wèn)題和需求，促使學(xué)生主動(dòng)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去解決實(shí)際問(wèn)題。由于學(xué)生自身的能力有限，因此在設(shè)計(jì)項(xiàng)目后，教師可以為學(xué)生搭建小組，并有意識(shí)地介入學(xué)生探究項(xiàng)目的過(guò)程，以便促使學(xué)生迅速將理論知識(shí)與實(shí)際操作緊密結(jié)合起來(lái)，提高綜合應(yīng)用能力和解決復(fù)雜問(wèn)題的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力［3］。

例如，在“簡(jiǎn)單程序設(shè)計(jì)”的教學(xué)中，教師首先展示一些用程序?qū)崿F(xiàn)的有趣功能，如自動(dòng)生成圖形、解決數(shù)學(xué)問(wèn)題等，引發(fā)學(xué)生對(duì)程序設(shè)計(jì)的興趣，從而引出這節(jié)課的主題。其次，教師介紹所選程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，如Python的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，并講解基本的數(shù)據(jù)類型、變量、運(yùn)算符等基礎(chǔ)知識(shí)。同時(shí)，教師結(jié)合實(shí)例，講解順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)（if語(yǔ)句）和循環(huán)結(jié)構(gòu)（for循環(huán)、while循環(huán)）等控制結(jié)構(gòu)。再次，教師提出“設(shè)計(jì)一個(gè)程序，計(jì)算班級(jí)同學(xué)某次考試成績(jī)的平均分，并找出最高分和最低分”的學(xué)習(xí)項(xiàng)目，將學(xué)生分成小組，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組討論，分析問(wèn)題，設(shè)計(jì)算法。在學(xué)生探究項(xiàng)目時(shí)，教師要在各小組間巡視，傾聽(tīng)學(xué)生的討論，給予必要的指導(dǎo)和提示。最后，學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)的算法，開始編寫程序代碼。

上述案例中，教師通過(guò)為學(xué)生設(shè)計(jì)項(xiàng)目并引導(dǎo)他們進(jìn)行探究，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，激發(fā)他們對(duì)程序設(shè)計(jì)的興趣和熱情，鍛煉學(xué)生的問(wèn)題解決能力和邏輯思維能力。

（二）開設(shè)實(shí)踐操作課程

開設(shè)專門的實(shí)踐操作課程，對(duì)于提升初中生的實(shí)踐能力至關(guān)重要。在實(shí)踐操作中，學(xué)生能夠親身體驗(yàn)人工智能技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用和操作流程，真正了解數(shù)據(jù)預(yù)處理、模型選擇與調(diào)整、訓(xùn)練過(guò)程的優(yōu)化等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，培養(yǎng)數(shù)據(jù)處理能力和模型構(gòu)建思維。同時(shí)，操作智能機(jī)器人套件也能使學(xué)生熟悉硬件組裝和編程控制的基本技能，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力和空間想象力，讓學(xué)生在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，真正培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立思考能力，加深學(xué)生對(duì)人工智能技術(shù)的理解和掌握［4］。

比如，在“模塊及其運(yùn)用”的教學(xué)中，教師首先展示一段使用模塊編寫的復(fù)雜程序，并與未使用模塊的相同功能程序進(jìn)行對(duì)比，讓學(xué)生直觀感受模塊帶來(lái)的便捷性。其次，教師講解模塊的概念、作用和分類，介紹幾種常見(jiàn)的模塊，如數(shù)學(xué)模塊、隨機(jī)模塊等，并演示其基本用法。最后，教師將學(xué)生分組，并布置如下實(shí)踐任務(wù)。

任務(wù)一：使用數(shù)學(xué)模塊計(jì)算一系列復(fù)雜的數(shù)學(xué)表達(dá)式。

任務(wù)二：利用隨機(jī)模塊生成一組隨機(jī)數(shù)，并根據(jù)隨機(jī)數(shù)進(jìn)行相關(guān)的操作，如抽獎(jiǎng)程序。

任務(wù)三：綜合運(yùn)用多個(gè)模塊，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的游戲程序。

結(jié)合上述任務(wù)，學(xué)生在小組內(nèi)進(jìn)行討論和分工，開始實(shí)踐操作。在完成實(shí)踐任務(wù)后，每個(gè)小組再派代表展示他們的實(shí)踐成果，并講解程序的設(shè)計(jì)思路和模塊的運(yùn)用方法。

顯然，教師通過(guò)開設(shè)實(shí)踐操作課程，有效訓(xùn)練了學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐操作技能，讓學(xué)生在實(shí)踐中逐步學(xué)會(huì)分析問(wèn)題，并能夠運(yùn)用模塊解決實(shí)際問(wèn)題，提高編程效率，從而進(jìn)一步感受信息技術(shù)的獨(dú)特魅力。

三、培養(yǎng)創(chuàng)新思維

教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，能引導(dǎo)學(xué)生不斷挖掘自身的創(chuàng)新潛能，釋放創(chuàng)新動(dòng)力。在課堂中引入人工智能技術(shù)后，教師要積極地為學(xué)生搭建能夠充分釋放創(chuàng)新思維的平臺(tái)，鼓勵(lì)學(xué)生擺脫傳統(tǒng)思維的束縛，大膽地提出獨(dú)特的想法和見(jiàn)解，讓他們的創(chuàng)造力得以自由馳騁。同時(shí)，教師也要有意識(shí)地為學(xué)生搭建合作互動(dòng)的舞臺(tái)，引導(dǎo)學(xué)生從不同的角度去討論和思考問(wèn)題，嘗試多種創(chuàng)新的途徑和方法，進(jìn)一步完善

和拓展自己的創(chuàng)新思路，培養(yǎng)更加敏銳和活躍的創(chuàng)新思維。

（一）鼓勵(lì)創(chuàng)新，釋放創(chuàng)新思維

創(chuàng)意設(shè)計(jì)活動(dòng)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維具有重要意義。教師通過(guò)鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)基于人工智能的創(chuàng)意應(yīng)用方案，能夠激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生需要突破傳統(tǒng)思維的束縛，從不同的角度思考問(wèn)題，提出新穎獨(dú)特的想法。而教師也要做好指導(dǎo)和評(píng)價(jià)工作，為學(xué)生提供反饋和啟發(fā)，幫助學(xué)生不斷完善自己的創(chuàng)意，真正強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力［5］。

例如，在“走進(jìn)程序設(shè)計(jì)”的教學(xué)中，教師先講解程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)和關(guān)鍵概念，并通過(guò)實(shí)際的程序示例，讓學(xué)生直觀理解程序設(shè)計(jì)的過(guò)程。隨后，教師提出創(chuàng)意設(shè)計(jì)主題：“設(shè)計(jì)一個(gè)具有個(gè)性化功能的小程序，如設(shè)計(jì)一個(gè)能夠根據(jù)用戶輸入生成個(gè)性化問(wèn)候語(yǔ)的程序，或是一個(gè)能夠自動(dòng)記錄學(xué)習(xí)時(shí)間并給出提醒的程序?！痹趯W(xué)生構(gòu)思時(shí)，教師要進(jìn)行巡視，鼓勵(lì)學(xué)生大膽想象，提出獨(dú)特的想法，并給予其適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和啟發(fā)。

上述案例中，教師通過(guò)引入創(chuàng)意設(shè)計(jì)活動(dòng)，不僅能夠幫助學(xué)生掌握簡(jiǎn)單的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的基本語(yǔ)法和結(jié)構(gòu)，也能有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，使其真正掌握將創(chuàng)新思維轉(zhuǎn)化為實(shí)際程序設(shè)計(jì)的方法。

（二）合作互動(dòng)，碰撞別樣思維

在提出具有挑戰(zhàn)性和啟發(fā)性的創(chuàng)新要求后，教師要通過(guò)對(duì)學(xué)生的細(xì)致觀察，依據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)和能力，組織合作互動(dòng)小組；在小組中，鼓勵(lì)學(xué)生充分交流，交換彼此的設(shè)想。這樣，每個(gè)學(xué)生都帶著自己獨(dú)特的視角和初步的構(gòu)想?yún)⑴c討論，在相互傾聽(tīng)、質(zhì)疑、補(bǔ)充和完善的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)思想的深度碰撞與融合，從而激發(fā)新的靈感，突破個(gè)人思維的局限，碰撞出別具心裁的、令人驚喜的創(chuàng)新設(shè)想。

比如，在“循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)”的教學(xué)中，教師為學(xué)生布置“設(shè)計(jì)一個(gè)程序，打印出指定行數(shù)的等腰三角形圖案”的創(chuàng)意設(shè)計(jì)任務(wù)后，便可以基于對(duì)學(xué)生信息素養(yǎng)的判斷，將學(xué)生分成若干小組，確保每個(gè)小組內(nèi)成員的水平層次有所不同，以實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)和互助。之后，組內(nèi)成員開始討論問(wèn)題，交流各自的想法和思路。在敲定創(chuàng)意后，小組成員共同編寫程序代碼，嘗試實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意設(shè)計(jì)。當(dāng)學(xué)生完成程序編寫后，教師也要搭建平臺(tái)，讓每個(gè)小組進(jìn)行展示。

上述案例中，教師通過(guò)為學(xué)生搭建小組并促進(jìn)組內(nèi)互動(dòng)，能夠提升學(xué)生的課堂參與度，讓學(xué)生在交流中碰撞出別樣的思維火花，共同完成創(chuàng)意設(shè)計(jì)，從而更好地挖掘?qū)W生的創(chuàng)新潛能，增強(qiáng)創(chuàng)新能力。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，基于人工智能的初中信息技術(shù)課堂教學(xué)，為學(xué)生打開了一扇通向未來(lái)科技世界的大門，不僅豐富了教學(xué)手段，提升了教學(xué)效果，也激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新潛力，培養(yǎng)了學(xué)生適應(yīng)未來(lái)社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵能力。在未來(lái)，教師應(yīng)繼續(xù)探尋人工智能技術(shù)在信息技術(shù)教學(xué)中的深入應(yīng)用，以便有效培養(yǎng)新一代具有科技素養(yǎng)和創(chuàng)新精神的人才。

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