基于人工智能的初中信息技術(shù)課堂教學(xué)

“效率”與“質(zhì)量”是本輪教學(xué)改革關(guān)注的兩大核心點(diǎn)。但目前，教學(xué)過程不合理、教學(xué)互動(dòng)不充分、教學(xué)指導(dǎo)不得當(dāng)?shù)葐栴}，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)與探究深度，阻礙改革進(jìn)程，影響教學(xué)質(zhì)量的提升。在教育信息化2.0時(shí)代，人工智能為教學(xué)改革與提升教學(xué)質(zhì)量提供了新的賽道。在課堂教學(xué)中合理融入、運(yùn)用人工智能可以有效解決上述問題。為此，初中信息技術(shù)教師應(yīng)抓住人工智能迅猛發(fā)展的重大機(jī)遇，充分鉆研，掌握人工智能的各項(xiàng)優(yōu)勢，并將其合理應(yīng)用于課堂教學(xué)，改善教學(xué)現(xiàn)狀，優(yōu)化教學(xué)過程、教學(xué)互動(dòng)和教學(xué)指導(dǎo)。

一、初中信息技術(shù)課堂教學(xué)現(xiàn)狀

（一）教學(xué)過程不合理

目前，初中信息技術(shù)課堂教學(xué)過程存在不合理之處，主要體現(xiàn)在教學(xué)多按理論講解、操作演示、模仿練習(xí)流程進(jìn)行。在線性教學(xué)流程的局限下，學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位無法保證，個(gè)性化學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)興趣也會(huì)被忽視，影響學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；且也導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)路徑狹窄，影響學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

（二）教學(xué)互動(dòng)不充分

信息技術(shù)知識聯(lián)系緊密，學(xué)生未能掌握一個(gè)知識點(diǎn)，可能影響后續(xù)操作的完整性與連續(xù)性。因此，教學(xué)中保證學(xué)生高度集中注意力十分關(guān)鍵。但常規(guī)課堂教學(xué)模式下，教學(xué)互動(dòng)對象與方式單一。互動(dòng)對象上，以學(xué)生與教師、計(jì)算機(jī)互動(dòng)為主；互動(dòng)方式上，大部分時(shí)間學(xué)生上機(jī)操作，輔以教師提問或?qū)W生討論。這種互動(dòng)情況，既無法保證互動(dòng)的充分性，也難以形成積極的課堂氛圍，限制學(xué)生發(fā)揮主動(dòng)性與創(chuàng)造性，更難以保證學(xué)生學(xué)習(xí)全程高度集中注意力。

（三）教學(xué)指導(dǎo)不適當(dāng)

在初中信息技術(shù)課堂教學(xué)中，由于教學(xué)條件有限，缺少能夠全面反饋學(xué)生學(xué)習(xí)信息的工具，導(dǎo)致教師對學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況缺乏針對性了解，無法做到根據(jù)每名學(xué)生的學(xué)習(xí)與發(fā)展需求提供科學(xué)指導(dǎo)，通常僅能針對學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的共性問題提供指導(dǎo)。由此，造成教學(xué)指導(dǎo)精準(zhǔn)度差，指導(dǎo)方式與內(nèi)容不適當(dāng)。

二、基于人工智能的初中信息技術(shù)課堂教學(xué)意義

（一）多模態(tài)加工信息，高效生成資源

人工智能具備理解、處理多模態(tài)數(shù)據(jù)的能力，如文本、圖像、視頻等可以在跨模態(tài)情境下完成語義分析與轉(zhuǎn)化，高效生成數(shù)字化教學(xué)資源。如Sora產(chǎn)品可以提升初中信息技術(shù)教師創(chuàng)作數(shù)字資源的能力，減輕教學(xué)中資源處理、應(yīng)用、制作壓力，并可根據(jù)學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展創(chuàng)作數(shù)字資源，生成教學(xué)切實(shí)所需的動(dòng)畫、3D模型等[1]。

（二）流暢的人機(jī)互動(dòng)，加深探究深度

人工智能同樣具備連續(xù)對話、情境理解等能力。在學(xué)生的個(gè)性化探究和思辨性學(xué)習(xí)過程中，教師可以指導(dǎo)學(xué)生與人工智能軟件互動(dòng)，將其作為合作探究伙伴，共同梳理問題、探究問題，完成線上討論、質(zhì)疑批判、知識拓展，實(shí)現(xiàn)深度探究。也可以通過人工智能生成啟發(fā)性問題，并根據(jù)學(xué)生的回答情況，自動(dòng)調(diào)整角度與難度，循環(huán)追問學(xué)生，加深學(xué)生對信息技術(shù)知識的理解，促進(jìn)創(chuàng)新觀點(diǎn)的生成。

（三）擬人化智能代理，增強(qiáng)學(xué)習(xí)趣味

人工智能具有強(qiáng)大的智能體功能，即可以在產(chǎn)品上定制虛擬化角色。教師可以根據(jù)教學(xué)與學(xué)生學(xué)習(xí)需求創(chuàng)建智能體，實(shí)現(xiàn)與教學(xué)主體之間的自然對話功能，從而在教學(xué)中發(fā)揮引領(lǐng)作用。智能體的優(yōu)勢在于，其人物身份可以隨意設(shè)定，如創(chuàng)設(shè)馬斯克形象，并模擬其聲音、行為，形象地引領(lǐng)學(xué)生質(zhì)疑問題、探究問題，進(jìn)行情感交流，增強(qiáng)人工智能產(chǎn)品的溫度，從而使信息技術(shù)課堂學(xué)習(xí)充滿趣味[2]。

三、基于人工智能的初中信息技術(shù)課堂教學(xué)策略

（一）人工智能“幫忙”，重塑教學(xué)過程

人工智能正在以強(qiáng)大的功能打破教育的局限性，為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。在初中信息技術(shù)課堂教學(xué)中，教師應(yīng)首先著眼于教學(xué)過程中存在的問題，通過人工智能的“幫助”，為學(xué)生定制學(xué)習(xí)路徑、提供學(xué)習(xí)助手，使引導(dǎo)師生在教學(xué)任務(wù)中轉(zhuǎn)變活動(dòng)狀態(tài)的工具、形式得到優(yōu)化，重塑教學(xué)過程。

1.構(gòu)建個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑

學(xué)生的認(rèn)知與學(xué)習(xí)能力水平不同，對信息技術(shù)的興趣點(diǎn)也不同。利用人工智能技術(shù)，匯集學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)、發(fā)展需要、興趣愛好等信息，再圍繞課程內(nèi)容定制學(xué)習(xí)方案，構(gòu)建個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑，能夠使初中信息技術(shù)課堂教學(xué)更具針對性，保障每名學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)獲得最適合自身發(fā)展與學(xué)習(xí)需求的資源。

以甘教版七年級上冊“瀏覽器的基本操作”教學(xué)為例，教師可以應(yīng)用智慧教學(xué)云平臺為學(xué)生構(gòu)建個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑。智慧教學(xué)云平臺可以融合教師、學(xué)生、課程、課堂、小組等多種空間，為教、學(xué)、測、評、管提供驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)。在本次教學(xué)中，教師利用平臺上“在線考試”功能向?qū)W生發(fā)布前測內(nèi)容，設(shè)置“什么是瀏覽器”“常用的瀏覽器有哪些”“能否簡單分析瀏覽器的使用方法”“是否利用瀏覽器搜索目標(biāo)數(shù)據(jù)與資源”“日常使用瀏覽器頻率”等問題，學(xué)生在課前利用1～2分鐘時(shí)間即可回答完畢，在線提交，平臺自動(dòng)完成數(shù)據(jù)分析。選擇性問題可以統(tǒng)計(jì)每個(gè)選項(xiàng)的選擇率，簡單類問題可以捕捉關(guān)鍵字眼的出現(xiàn)頻率，從而基于客觀數(shù)據(jù)判斷學(xué)生的薄弱點(diǎn)為缺乏正確使用瀏覽器的習(xí)慣，從而使教學(xué)以實(shí)踐為主，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好習(xí)慣。平臺會(huì)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)、分析學(xué)生的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)，從而有助于教師及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容與進(jìn)度。

人工智能可以基于學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)情況構(gòu)建個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑，保障教學(xué)資源、教學(xué)側(cè)重點(diǎn)均與學(xué)生需求相符，從而使教學(xué)過程真正圍繞學(xué)生的發(fā)展需求而建構(gòu)。

2.創(chuàng)建虛擬化學(xué)習(xí)助手

信息技術(shù)知識具有專業(yè)性、實(shí)踐性、綜合性強(qiáng)等特點(diǎn)。初中生常因基礎(chǔ)不牢固、實(shí)操能力弱、綜合應(yīng)用能力不足而失去學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)信心，導(dǎo)致課堂參與度低。針對該問題，課堂教學(xué)中可以巧用智能體創(chuàng)建工具，引導(dǎo)學(xué)生自主開發(fā)智能體，日常用于語音對話、學(xué)習(xí)互動(dòng)，并可以通過指令完成情感化交流，提供情緒價(jià)值、解決問題、獲取信息等，精準(zhǔn)洞察學(xué)生需求，進(jìn)行個(gè)性化與多模態(tài)人機(jī)交互體驗(yàn)，從而進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)過程[。

以甘教版七年級下冊“數(shù)據(jù)及其價(jià)值”教學(xué)為例，教師可以引導(dǎo)學(xué)生啟用文心智能體平臺AgentBuilder，利用“創(chuàng)建智能體”功能創(chuàng)建喜歡的形象，并為其命名、編輯頭像、編寫簡介、設(shè)置開場白、配備知識庫等。學(xué)習(xí)中，學(xué)生可以隨時(shí)與之溝通、交流。如在探究“數(shù)據(jù)與信息的區(qū)別”時(shí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)思路是先厘清數(shù)據(jù)與信息的概念，清晰界定本質(zhì)后才能判斷區(qū)別，進(jìn)而向?qū)W習(xí)助手提問：“文字、圖像、聲音、視頻是數(shù)據(jù)嗎？這些不也可以稱之為信息嗎？”學(xué)習(xí)助手可以判斷學(xué)生的界定是否正確，進(jìn)而促進(jìn)思考。必要時(shí)也會(huì)給予啟發(fā)，如：“使用瀏覽器搜索形成的記錄有多種模態(tài)，海量內(nèi)容可以稱之為信息嗎？瀏覽器根據(jù)你的搜索推測出有傾向性的內(nèi)容，這屬于信息嗎？”讓學(xué)生通過比較分析，認(rèn)識數(shù)據(jù)與信息的本質(zhì)區(qū)別。

使虛擬的智能體成為學(xué)生學(xué)習(xí)助手，從學(xué)習(xí)、交流等多個(gè)方面輔助學(xué)生，增設(shè)引導(dǎo)深人學(xué)習(xí)、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的環(huán)節(jié)，改善教學(xué)流程與學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

（二）人工智能“加料”，創(chuàng)新互動(dòng)模式

面對初中信息技術(shù)課堂教學(xué)中互動(dòng)環(huán)節(jié)存在的問題，教師可以通過人工智能來“加料”，以學(xué)生與教材、教師的全新互動(dòng)形式，優(yōu)化課堂氛圍，使學(xué)生集中注意力并開展高效的學(xué)習(xí)。

1.加入數(shù)字資源，創(chuàng)新學(xué)生與教材的互動(dòng)模式

教材上的知識毫無生命力。依托人工智能可以使教材知識“變活”，與學(xué)生進(jìn)行跨越空間的對話、互動(dòng)，讓信息技術(shù)學(xué)習(xí)變得豐富多彩、互動(dòng)形式變得多樣有趣。

以甘教版七年級下冊“演示文稿的規(guī)劃與制作”教學(xué)為例，本節(jié)課的核心學(xué)習(xí)對象是演示文稿，掌握其規(guī)劃布局與具體制作方法。該課程的教學(xué)內(nèi)容具有邏輯性與實(shí)踐性。在教學(xué)過程中，教師可以啟動(dòng)Coze工具，將演示文稿圖標(biāo)轉(zhuǎn)化為數(shù)字化小人，正方形的圖標(biāo)下方長出“小腿”，兩側(cè)伸出“小手”將字母“P”舉過“頭頂”，原本圖標(biāo)上字母的位置變?yōu)閮芍弧把矍纭?。在學(xué)習(xí)平臺上的每次操作，小人均會(huì)與學(xué)生互動(dòng)，如學(xué)生為演示文稿插入圖表并編輯，小人會(huì)分析圖表的大小、位置等信息，做出“是否可以幫助我調(diào)整位置、你添加的圖表太大了”等回應(yīng)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用信息技術(shù)知識處理問題，表現(xiàn)好時(shí)也會(huì)唱首歌或播放歡快音樂作為鼓勵(lì)。

新型的互動(dòng)方式能夠讓學(xué)生對學(xué)習(xí)教材知識產(chǎn)生更強(qiáng)烈的興趣，從而使課堂氛圍變得更加活躍，保障教學(xué)的有效性。

2.增加技術(shù)支持，創(chuàng)新學(xué)生與教師的互動(dòng)模式

傳統(tǒng)的教學(xué)互動(dòng)模式普遍為話語式，如師問生答，具有隨意性、隨機(jī)性，無法保障全體學(xué)生參與，互動(dòng)效果差。教師可以應(yīng)用人工智能技術(shù)在課堂上與學(xué)生展開場景式互動(dòng)。具體而言，教師可以在AR/VR技術(shù)的支持下，打造全息式、立體化的教學(xué)場景，在互動(dòng)中增加視覺、聽覺等多維體驗(yàn)，使理論性的知識、枯燥的知識變得生動(dòng)，進(jìn)而提升師生互動(dòng)的效率與效果[5。以甘教版八年級上冊“模塊及其運(yùn)用”課程教學(xué)為例，教師可以應(yīng)用ZspaceStudio軟件，在虛擬空間中打造立體化的教學(xué)場景。師生基于該場景完成互動(dòng)。教師通過軟件搭建Python世界，通過外接攝像頭將場景中的虛擬Python模塊與現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境融合，實(shí)現(xiàn)立體化的呈現(xiàn)。學(xué)生探索如何將Python模塊導(dǎo)人，仿佛置身程序的世界中，將不同函數(shù)與不同模塊組合，與教師共同討論產(chǎn)生的效果，從而確定導(dǎo)入模塊并應(yīng)用其定義功能時(shí)應(yīng)采用import語言。應(yīng)用人工智能手段打造新型師生互動(dòng)空間，給予學(xué)生真實(shí)感，并以立體化知識為載體，鼓勵(lì)學(xué)生通過觀察、嘗試與教師對話完成探索，準(zhǔn)確掌握知識點(diǎn)。

（三）人工智能“助力”，改進(jìn)教學(xué)指導(dǎo)

針對性教學(xué)是最理想的教學(xué)狀態(tài)，也是解決教學(xué)指導(dǎo)不得當(dāng)問題的有效方法之一。而人工智能可以為初中信息技術(shù)課堂落實(shí)針對性教學(xué)提供強(qiáng)有力的支持。教師可以應(yīng)用人工智能為學(xué)生構(gòu)建個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑，也可以提升教師教學(xué)的指導(dǎo)性和針對性。在完成教學(xué)后，為了及時(shí)處理學(xué)生的反饋并為其提供個(gè)性化的指導(dǎo)，教師還可以在人工智能的助力下，以自動(dòng)處理技術(shù)提升反饋處理效率，為學(xué)生精準(zhǔn)推送學(xué)習(xí)資源，從而改進(jìn)指導(dǎo)方案。

1.助力自動(dòng)處理反饋，改進(jìn)指導(dǎo)方式

課堂探究活動(dòng)結(jié)束后，教師需要詳細(xì)地了解學(xué)生探究的成果內(nèi)容，并給出主人意見。這一過程的工作量龐大。而利用人工智能工具，教師可以根據(jù)課程內(nèi)容打造自動(dòng)查閱助手，從而能夠使學(xué)生及時(shí)收到教師的反饋結(jié)果。以甘教版八年級下冊“機(jī)器人走迷宮”教學(xué)為例，本節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)成果是利用mBlock軟件編程控制超聲波傳感器，使機(jī)器人順利走出迷宮。教師需要查閱學(xué)生自主寫出的機(jī)器人走迷宮腳本，啟用天宮AI工具，創(chuàng)設(shè)自動(dòng)查閱助手，將標(biāo)準(zhǔn)化腳本上傳。學(xué)生提交在云平臺上的腳本可以上傳到識別區(qū)域，工具會(huì)自動(dòng)判斷是否存在錯(cuò)誤，并輸出反饋結(jié)果。如某些學(xué)生重復(fù)執(zhí)行、如果條件應(yīng)用錯(cuò)誤，腳本內(nèi)的錯(cuò)誤位置會(huì)顯示特殊顏色。

在基于人工智能的課堂教學(xué)中，教師可以自動(dòng)處理學(xué)生反饋，響應(yīng)快速、專業(yè)，從而大幅度提高指導(dǎo)效率。

2.助力精準(zhǔn)推送資源，改進(jìn)指導(dǎo)方案

探究結(jié)束后，很多學(xué)生會(huì)遺留未解決的難題。這些難題具有普遍性，同時(shí)也存在差異性。因此，教師在指導(dǎo)過程中要為學(xué)生精準(zhǔn)推送解決問題的資源，形成針對性地指導(dǎo)方案，提高教學(xué)指導(dǎo)的有效性。以甘教版八年級下冊“讓機(jī)器懂得學(xué)習(xí)”課程教學(xué)為例，學(xué)生在人工智能平臺上完成的“讓機(jī)器學(xué)習(xí)識別手勢任務(wù)”成果存在諸多問題，有些學(xué)生對樣本的處理不當(dāng)、有些學(xué)生對模型的訓(xùn)練過程不合理，導(dǎo)致機(jī)器無法準(zhǔn)確識別手勢。教師可以應(yīng)用自動(dòng)查閱助手判斷學(xué)生出現(xiàn)的問題，并根據(jù)判斷為學(xué)生精準(zhǔn)推送繼續(xù)學(xué)習(xí)、深入探究的資源。針對樣本處理問題推送“采集圖片、標(biāo)記圖片、提取特征”相關(guān)學(xué)習(xí)資源，針對模型訓(xùn)練問題推送“訓(xùn)練模型、手勢模型特征”相關(guān)學(xué)習(xí)資源，使學(xué)生利用資源查找問題出現(xiàn)的原因并解決。根據(jù)學(xué)生探究結(jié)果精準(zhǔn)推送資源，形成針對性的指導(dǎo)方案，使學(xué)生分析結(jié)果中的問題成因并自主糾正，真正發(fā)揮教學(xué)的指導(dǎo)價(jià)值。

四、結(jié)束語

人工智能正引領(lǐng)教學(xué)組織與服務(wù)模式發(fā)生重大且深刻的變革。初中信息技術(shù)教師應(yīng)當(dāng)高度重視，掌握人工智能的應(yīng)用場景，分析自身在人工智能時(shí)代的課堂教學(xué)中該做什么，以及如何做，科學(xué)應(yīng)用人工智能的功能進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新實(shí)踐，使教學(xué)過程、教學(xué)互動(dòng)、教學(xué)指導(dǎo)從根本上發(fā)生改變，從而解決已有教學(xué)問題，改變教學(xué)樣態(tài)，優(yōu)化人才培養(yǎng)路徑，讓人工智能在教育領(lǐng)域充分發(fā)揮作用，更好地服務(wù)學(xué)生的發(fā)展。

作者單位：雷虎平渭源縣教研室

參考文獻(xiàn)

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