人工智能背景下農(nóng)村初中信息科技課程內(nèi)容與教學(xué)模式改革

人工智能技術(shù)的發(fā)展正引發(fā)基礎(chǔ)教育改革浪潮?！读x務(wù)教育信息科技課程標準（2022年版）》將人工智能納入課程體系，標志著信息技術(shù)教育向智能素養(yǎng)培育的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)向[]。初中階段是青少年計算思維形成的關(guān)鍵期，而現(xiàn)有課程存在內(nèi)容滯后于技術(shù)發(fā)展、教學(xué)方式單一化、評價維度機械化等問題，難以適應(yīng)人工智能時代人才培養(yǎng)需求。本研究立足學(xué)科核心素養(yǎng)培育，從課程內(nèi)容解構(gòu)重組、教學(xué)模式創(chuàng)新實踐、教學(xué)評價體系重構(gòu)三個層面展開系統(tǒng)探討，旨在為人工智能時代的農(nóng)村初中信息科技教育轉(zhuǎn)型提供實施路徑。

一、人工智能背景下農(nóng)村初中信息科技課程內(nèi)容與教學(xué)模式改革的必要性

（一）技術(shù)革新驅(qū)動教育目標升級

人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展正重塑社會生產(chǎn)方式和人才需求結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)信息科技課程以掌握計算機操作技能為核心目標，已無法適應(yīng)新時代對人才的核心訴求[2]。初中階段作為青少年數(shù)字素養(yǎng)培育的關(guān)鍵期，需突破“工具使用”的淺層目標，轉(zhuǎn)向“智能素養(yǎng)”的深度培養(yǎng)。課程內(nèi)容需融入機器學(xué)習(xí)、自然語言處理等基礎(chǔ)知識，通過算法思維的訓(xùn)練幫助學(xué)生理解技術(shù)本質(zhì)而非簡單應(yīng)用界面。教學(xué)模式則需從“演示一模仿”的機械操作轉(zhuǎn)向“問題一探究”的深度參與，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷數(shù)據(jù)采集、模型訓(xùn)練、結(jié)果優(yōu)化的完整流程，在解決真實問題的過程中形成對人工智能技術(shù)的系統(tǒng)性認知。這種轉(zhuǎn)型不僅是技術(shù)發(fā)展的必然要求，更是教育目標從“技能習(xí)得”向“思維發(fā)展”躍遷的必經(jīng)之路。

（二）智能倫理危機推動價值教育重構(gòu)

人工智能技術(shù)的雙刃劍效應(yīng)在算法偏見、數(shù)據(jù)隱私、人機關(guān)系等領(lǐng)域日益凸顯，亟須教師在基礎(chǔ)教育階段培養(yǎng)學(xué)生的判斷能力[3]。現(xiàn)有課程側(cè)重技術(shù)正向價值傳遞，缺乏對技術(shù)風(fēng)險的批判性思考。課程改革需構(gòu)建技術(shù)認知、倫理思辨、價值選擇的基礎(chǔ)框架，例如在圖像識別技術(shù)教學(xué)中，教師可引導(dǎo)學(xué)生分析人臉識別中的隱私安全案例，探討訓(xùn)練數(shù)據(jù)代表性對算法公平性的影響。教學(xué)模式需創(chuàng)設(shè)價值沖突情境，采用角色扮演、倫理辯論等形式，讓學(xué)生在技術(shù)開發(fā)與人文關(guān)懷的張力中形成負責(zé)任的技術(shù)觀。這種價值教育的深度融入，不僅關(guān)乎學(xué)生正確意識的塑造，更是規(guī)避技術(shù)濫用風(fēng)險、培育技術(shù)向善文化的重要防線。

（三）教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型催生創(chuàng)新教學(xué)方法

人工智能技術(shù)為教育生態(tài)提供了虛實融合的新場域，傳統(tǒng)課堂教學(xué)的時空局限被智能教育平臺、數(shù)字孿生技術(shù)等打破。課程內(nèi)容需突破教材邊界，整合智能傳感器、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等硬件資源，構(gòu)建物理空間、數(shù)字空間、思維空間交互的學(xué)習(xí)場景。教學(xué)模式需從“教師中心”轉(zhuǎn)向“人機協(xié)同”，利用智能學(xué)伴系統(tǒng)實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)路徑規(guī)劃，通過與教學(xué)機器人的情感交互增強學(xué)習(xí)動機。這種教學(xué)革命不僅可以提升教學(xué)效率，更能通過技術(shù)具身化促進深度學(xué)習(xí)，使教育過程真正契合學(xué)生的認知特征，滿足其發(fā)展需求。

二、人工智能背景下農(nóng)村初中信息科技課程內(nèi)容創(chuàng)新路徑

（一）基礎(chǔ)技術(shù)學(xué)習(xí)的具象化

在農(nóng)村初中教學(xué)實踐中，基礎(chǔ)技術(shù)學(xué)習(xí)需扎根學(xué)生的日常生活，用“看得見、摸得著”的方式拆解人工智能原理。例如，以學(xué)生熟悉的“手機掃農(nóng)藥說明書”功能為切入點，教師可引導(dǎo)學(xué)生拆解技術(shù)流程：手機攝像頭拍攝說明書 $$ 通過內(nèi)置軟件提取文字 $$ 翻譯成通俗語言。這一過程類似人類\"眼睛看、大腦想、嘴巴說”的認知鏈條，將抽象的“圖像識別”轉(zhuǎn)化為具象的“教手機認字”。再如，讓學(xué)生在相冊中建立“校園植物圖庫”，手動為楊樹、蒲公英等照片添加標簽，觀察手機如何根據(jù)標簽自動分類新圖片，從而理解“數(shù)據(jù)訓(xùn)練”的本質(zhì)是“教會手機找規(guī)律”。又如，讓學(xué)生進一步設(shè)計“土法智能設(shè)備”，如用紙盒和舊手機改裝“智能喂雞提醒器”：編寫簡易腳本，當攝像頭檢測到食槽見底時，手機自動播放“該加飼料啦！”的錄音。在此過程中，學(xué)生通過改造身邊舊物，將“感知 $$ 判斷 $$ 執(zhí)行\(zhòng)"的技術(shù)鏈條具象為“攝像頭看 $$ 程序想 $$ 喇叭喊”的生活化表達，即使沒有專業(yè)傳感器，也能用閃光燈模擬信號、用錄音替代語音合成，在低成本實踐中理解人工智能的基礎(chǔ)邏輯。

（二）算法思維培養(yǎng)的游戲化

針對農(nóng)村初中設(shè)備有限的現(xiàn)實，算法思維培養(yǎng)可轉(zhuǎn)化為田間地頭的實體化游戲。例如，在操場用粉筆繪制“玉米迷宮”，讓學(xué)生分組進行“人工尋路”與“算法導(dǎo)航”比拼：人工組憑直覺探索路徑并記錄步數(shù)，算法組必須遵守“始終右手扶墻走”的固定策略。通過對比兩種方法的效率與穩(wěn)定性，學(xué)生親身體驗算法的“確定性”優(yōu)勢，自然理解“循環(huán)執(zhí)行”和“條件判斷”的價值。再如，開展“糧倉排序大賽”，用裝沙的塑料瓶模擬不同重量的糧食袋，學(xué)生需按規(guī)則（僅允許兩兩比較）將瓶子按重量升序排列，在搬運、對比中直觀感受冒泡排序的原理。允許學(xué)生先分組再比較，引入快速排序的“分治思想”，用粉筆在地面畫出排序過程。又如開展“廣播站調(diào)度”游戲，讓學(xué)生用撲克牌編號模擬緊急通知插隊播報，通過調(diào)整優(yōu)先級規(guī)則理解“隊列”和“中斷”概念。這些活動無需電子設(shè)備，能讓學(xué)生在奔跑、搬運、討論中自然形成“分解問題 $$ 設(shè)計規(guī)則 $$ 優(yōu)化策略”的算法思維。

（三）智能技術(shù)應(yīng)用的整合化

農(nóng)村初中的智能技術(shù)教學(xué)應(yīng)緊扣鄉(xiāng)土需求，開展“用技術(shù)改造生活”的真實項目活動。例如，開展“防溺水監(jiān)測計劃”活動，讓學(xué)生在校園池塘邊設(shè)置用舊手機改裝的紅外監(jiān)測器（利用“小米相機”App的移動偵測功能），當檢測到物體移動時觸發(fā)警報錄音，學(xué)生需討論如何降低誤報率，思考圖像識別技術(shù)的落地難點。再如，開展“老物件復(fù)活”活動，讓學(xué)生收集村民廢棄的收音機、機械鐘表，引導(dǎo)學(xué)生用Arduino主板和光敏電阻改造老鬧鐘，使其根據(jù)天亮?xí)r間自動響鈴；或拆解舊手機藍牙模塊加裝到收音機上，實現(xiàn)無線播放功能。在拆裝過程中，學(xué)生能通過擰螺絲、接線路理解“傳感器采集信號 $$ 控制器處理 $$ 執(zhí)行器輸出”的硬件協(xié)作邏輯。此外，結(jié)合農(nóng)耕文化設(shè)計“節(jié)氣智慧庫”活動，讓學(xué)生用手機NFC標簽制作“會說話的日歷”。錄制長輩口述的農(nóng)諺（如“清明前后種瓜點豆”），將標簽貼在紙質(zhì)日歷對應(yīng)日期，手機觸碰即可播放語音。同時，讓學(xué)生進一步設(shè)計簡易算法，根據(jù)實時天氣預(yù)報數(shù)據(jù)（調(diào)用手機API）給出種植建議，如“連續(xù)三天降雨 $$ 延遲播種”。這些項目活動能讓學(xué)生在修補農(nóng)具、優(yōu)化生產(chǎn)過程中理解人工智能如何服務(wù)生活，真正實現(xiàn)“技術(shù)從土里長出來”。

三、人工智能背景下農(nóng)村初中信息科技課程教學(xué)模式轉(zhuǎn)型策略

（一）教學(xué)方式層面，運用項目化教學(xué)法

在農(nóng)村初中信息科技課程中運用項目化教學(xué)法，關(guān)鍵在于選取學(xué)生觸手可及的真實問題，用“土辦法”實現(xiàn)技術(shù)落地。例如，可以“校園菜園智能管家”為項目主題，圍繞“防鳥啄食”“自動澆水”兩大核心需求展開教學(xué)。教師首先帶領(lǐng)學(xué)生實地觀察菜園痛點：清晨鳥群啄食幼苗、正午高溫導(dǎo)致土壤干裂。學(xué)生分組提出解決方案：用聲音驅(qū)鳥、按濕度自動灌溉。項目拆解為三個階段實施：第一階段，學(xué)生用廢舊塑料瓶、細繩、鈴鐺制作簡易驅(qū)鳥裝置一一當鳥類觸碰繩索時會觸發(fā)鈴鐺聲響，類似“傳感器檢測 $$ 執(zhí)行器響應(yīng)”的技術(shù)邏輯；第二階段，引入基礎(chǔ)電子元件（如光敏電阻），將遮陽帽改裝成“光照檢測器”，當正午陽光強烈時，觸發(fā)手機播放錄音“該澆水啦！”第三階段，優(yōu)化升級方案，將多個裝置聯(lián)網(wǎng)，用粉筆在黑板繪制“菜園監(jiān)測地圖”，用不同顏色磁貼標記設(shè)備狀態(tài)（紅色代表異常，綠色代表正常）。在此過程中，可指導(dǎo)學(xué)生用竹竿搭支架，用塑料袋做防水罩，用橡皮筋調(diào)節(jié)傳感器靈敏度，通過反復(fù)調(diào)試理解“環(huán)境變量對技術(shù)方案的影響”。此外，教師需提供分層指導(dǎo)：對基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，聚焦單個功能實現(xiàn)（如成功讓鈴鐺響起來）；對能力較強的學(xué)生，引導(dǎo)其設(shè)計聯(lián)動規(guī)則（如濕度低于 30% 且光照強度 gt;1000lx 時啟動澆水）。項目成果直接應(yīng)用于校園菜園，學(xué)生需每天輪值觀察系統(tǒng)運行效果，記錄故障案例（如大雨天誤觸發(fā)澆水），在田間地頭召開“故障分析會”，用樹枝在地上畫流程圖討論優(yōu)化方案。這種教學(xué)方法將技術(shù)原理“隱藏”在“修修補補”的實踐中，讓學(xué)生通過“動手做”理解“為何做”，即使沒有編程基礎(chǔ)，學(xué)生也能在擰螺絲、接電線、調(diào)設(shè)備的過程中，形成對“感知 $$ 決策 $$ 執(zhí)行”技術(shù)鏈條的具象認知，真正實現(xiàn)“做中學(xué)”。

（二）學(xué)習(xí)方式層面，開展人機協(xié)同學(xué)習(xí)

在農(nóng)村初中信息科技課程中開展人機協(xié)同學(xué)習(xí)，需立足現(xiàn)有設(shè)備條件，將手機、簡易傳感器等“身邊技術(shù)”轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)伙伴。例如，設(shè)計“方言語音控制小夜燈”項目，讓學(xué)生分組用舊手機錄制方言指令（如“開燈”“關(guān)燈”），通過免費APP（如“易歷知”語音訓(xùn)練工具）生成簡易聲控模型。硬件部分用紙杯、LED燈珠和光敏電阻組裝成燈，手機耳機孔連接電路實現(xiàn)語音指令控制燈光。在此過程中，學(xué)生需明確分工：手機負責(zé)“聽懂話”（語音識別），硬件負責(zé)“做動作”（燈光開關(guān)），理解“各司其職”的協(xié)作邏輯。此外，針對農(nóng)村常見的斷電問題，教師可讓學(xué)生拓展“離線模式”：訓(xùn)練模型后導(dǎo)出到舊手機本地運行，斷開網(wǎng)絡(luò)仍能響應(yīng)指令。這能讓學(xué)生體會“邊緣計算”的實際價值。

學(xué)習(xí)過程注重身體參與與技術(shù)操作的結(jié)合。例如，在“智能雞舍溫度控制”任務(wù)中，將學(xué)生分為“人體傳感器組”和“機器執(zhí)行組”：“人體傳感器組”手持溫度計定時記錄雞舍溫度，用肢體動作模擬溫度變化（如蜷縮表示低溫、扇風(fēng)表示高溫）“機器執(zhí)行組\"用舊手機連接溫控模塊，當檢測到溫度異常時自動啟停風(fēng)扇。通過對比人工監(jiān)測與機器控制的效率差異，學(xué)生能自然理解人機協(xié)同的優(yōu)勢一一機器擅長重復(fù)監(jiān)測，人類精于靈活判斷。教師可引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計“人機協(xié)作規(guī)則”：當機器連續(xù)三次報警但人工核查無異常時，需重新校準傳感器。這能培養(yǎng)學(xué)生“技術(shù)工具要服務(wù)人，而非替代人”的價值觀。

針對農(nóng)村設(shè)備不足的現(xiàn)狀，教師可開發(fā)“無屏化人機交互”模式。例如，開展“手勢控制水泵”項目活動，讓學(xué)生用攝像頭捕捉手勢（如張開五指代表啟動，握拳代表停止），通過手勢識別App控制虛擬水泵，再用紙板、吸管制作實體水泵模型，手動模擬水流狀態(tài)。這種“虛擬指令 $$ 實體反饋”的過程，讓學(xué)生在無專業(yè)機械臂的情況下，仍能體驗人機協(xié)作的完整流程?？蓪W(xué)習(xí)成果直接服務(wù)于生活場景：學(xué)生將改造后的聲控?zé)粲糜谒奚嶙呃?，手勢控制模型用于校園菜園抽水裝置，在真實使用中持續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)，形成“用技術(shù)解決身邊事”的思維習(xí)慣。

（三）評價體系層面，采用多元維度評價機制

農(nóng)村初中信息科技課程的教學(xué)評價要突破“完成度打分”的傳統(tǒng)模式，建立“看過程、重改進、助成長”的動態(tài)評估機制。例如，在“秸稈禁燒監(jiān)測”項目中，設(shè)計三級量規(guī)：基礎(chǔ)維度考察“問題拆解能力”（學(xué)生能否將監(jiān)測任務(wù)分解為“拍攝 $$ 分析 $$ 報警”子任務(wù)），通過學(xué)生手繪的任務(wù)分解樹對其進行評估；進階維度評估“技術(shù)調(diào)試策略”（如發(fā)現(xiàn)無人機航拍圖片模糊時，學(xué)生選擇擦拭鏡頭還是調(diào)整飛行高度），依據(jù)學(xué)生的調(diào)試日志中的試錯記錄打分；高階維度關(guān)注“社會價值意識”（如學(xué)生是否考慮系統(tǒng)可能誤判燒荒為焚燒秸稈），通過學(xué)生在小組辯論中的觀點表達對其進行評判。證據(jù)采集采用“土法上馬”：用作業(yè)本記錄調(diào)試過程，手機拍攝實物作品視頻，田間測試現(xiàn)場進行口頭答辯。教師利用“能力成長圖譜”工具（手工繪制的折線圖），定期分析學(xué)生在算法思維、硬件調(diào)試等維度的發(fā)展水平。例如某生在“智能喂雞器”項目中，初期只能照搬示例代碼（思維固化階段），經(jīng)歷三次飼料投放錯誤后，能自主調(diào)整傳感器角度并修改判斷條件（進入優(yōu)化創(chuàng)新階段），教師通過對比不同版本的設(shè)計草圖，用紅筆標注其思維躍升節(jié)點，形成可視化的成長檔案。這種評價方式能讓學(xué)生清晰看見自身進步，獲得成就感。

結(jié)語

本研究通過構(gòu)建技術(shù)認知具象化、算法思維游戲化、智能應(yīng)用整合化的課程內(nèi)容體系，以及“項目化教學(xué)一人機協(xié)同學(xué)習(xí)一過程性評價”的教學(xué)模式，探索出一條契合初中生認知規(guī)律與智能技術(shù)特征的初中信息科技課程改革的實踐路徑。課程改革的核心價值在于突破工具主義桎梏，將技術(shù)教育從操作訓(xùn)練轉(zhuǎn)向思維涵養(yǎng)，使學(xué)生在虛實交融的實踐中理解技術(shù)本質(zhì)，在跨學(xué)科整合中培育創(chuàng)新思維，在倫理思辨中塑造技術(shù)價值觀。

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作者簡介：朱應(yīng)徵（1975一），男，廣西壯族自治區(qū)百色市田林中學(xué)。