人工智能与初中信息科技教学的结合路径

张继忠

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（下文简称《新课标》）将“人工智能与智慧社会”作为第四学段（七～九年级）的教学内容，重点是让学生了解人工智能的特点、优势和能力边界，知道人工智能与社会的关系以及发展人工智能应遵循的伦理道德规范。由此观之，初中信息科技教师将人工智能与课程教学有机结合，能够有效地贯彻《新课标》的要求，拓宽学生的学习视野，借助人工智能丰富知识，清晰地认知人工智能技术的优势，培养发展创新思维。所以，初中信息科技教师要结合教学内容，积极引入人工智能的相关知识点，让学生在掌握更多先进人工智能技术和知识的同时，提升灵活应用人工智能解决实际问题的能力，进一步推进人工智能教育的可持续发展。基于此，文章分析了人工智能与初中信息科技教学结合的价值，探索了人工智能与初中信息科技教學结合的路径，旨在推进学生获得学科核心素养的发展。

一、人工智能与初中信息科技教学结合的价值

（一）丰富教学内容

信息科技本身就是一种工具化、实用化的技术教育，课程特征决定了其与其他课程的深度融合能够让教学起到事半功倍的效果，所以教师将人工智能与信息科技教学结合起来，将丰富课程教学内容，满足学生多元化、系统化的学习需要。因此，教师可以根据教学内容建构并引入人工智能的相关知识，为学生创造更加适宜的学习环境，引领学生根据自身对人工智能的理解展开课后实践，利用人工智能技术解决生活中的问题，以此拓宽学生的信息科技认知维度。人工智能所涵盖的各项知识点可以为学生提供更为前沿的学科知识，构建更为多元且有趣的信息技术课堂。教师也可以借助丰富的教学内容创新教学活动，引领学生善于利用人工智能技术展开多维实践，提升探究能力，发展逻辑思维与创新思维，以丰富的教学内容支撑学生对信息科技知识展开深层次探索。

（二）激发学习兴趣

初中学生正处于好奇心强的阶段，且学生对信息科技有了一定的认知程度，喜欢探索更多的高科技知识。所以人工智能与初中信息科技教学的结合，将为学生带来更为丰富的知识，引领学生了解更为前沿的技术，促使学生展开综合性的实践探索，充分了解人工智能与智能社会构建的关系，驱动学生更好地学习并掌握信息科技知识和技能，学会在创新性的学习活动中获得更为新颖的学习体验，了解人工智能的基本概念与内涵，明晰人工智能的实现方式。同时，学生能够结合社会现实生活，阐述智慧社会下人工智能的伦理安全与未来发展，并主动参与各项社会实践探究活动。这样不仅可以提升学生的学习效果，也能让学生发现并享受信息科技课程的趣味，主动地在课后了解更多的人工智能技术，丰富并拓宽自身的认知视野，让自己对信息科技课程产生更加浓厚的探究兴致。

（三）提升信息素养

《新课标》将“信息技术”变为“信息科技”，指明了信息科技是现代科学技术领域的重要部分，主要研究以数字形式表达的信息及其应用中的科学原理、思维方法、处理过程和工程实现，这充分表明了该课程反映了数字时代的育人方向，充分诠释了提升学生信息素养的必要性。人工智能与初中信息科技教学的结合能够进一步提升学生的信息素养，教师借助人工智能的相关知识，辅助学生使用人工智能技术，能够提升学生的信息资源的搜集、整理、判断及动手操作能力，让学生对信息科技知识展开深度探索，在多元化的实践中真正地掌握抽象的信息科技知识，构建逻辑关联的课程结构，驱动学生展开真实性的学习。同时，学生在这样的学习活动中也能进行自我规划、自我管理、自我评价，做到“做中学”“用中学”“创造学”，充分彰显自身对信息科技知识的思考，利用人工智能拓宽认知视野，让自身的课程学习达到知与行的协调统一，以此提升自身的信息素养。

二、人工智能与初中信息科技教学结合路径

（一）创设情境，初步感知人工智能知识

《新课标》指明教师要驱动学生实现真实性学习，强调情境创设，注重学生的参与。在将人工智能与信息科技教学进行结合的过程中，教师应该重视情境的创设，以情境感染学生，驱动他们初步感知人工智能知识，了解相关概念，感知人工智能魅力，以强有力的好奇心与积极性主动参与到人工智能知识的探究中，借助人工智能知识，创造性地理解课内所学知识，开展富有特色的课程学习活动，在一片轻松且愉悦的课程学习氛围中实践，以此提高信息科技课程的教学效果。

泰山版初中信息科技“探究绘制图像的方法”教学的重点是让学生使用电脑绘制三维造型，掌握图形绘制的方法，体验在PS中使用矩形、三角形、圆等图形以及透视原理等进行三维造型的过程，感悟电脑软件绘图的便捷性。很多学生对这一操作缺乏兴趣，研究动力不足。基于这一现状，教师可以创设丰富的情境，引入“AI绘图”这一十分富有生活化特色的现象，调动学生的生活经验，让他们回忆生活中使用AI绘画的经历，在丰富的生活化情境中感悟AI绘画与使用电脑技术软件绘图其实有着异曲同工之妙，以此激发学生的课程探究积极性。对此，在课堂初始阶段，教师可以利用微课视频，为学生展示自己使用短视频社区平台APP中“AI扩图功能”及“人脸特效AI滤镜”等功能的过程，而后询问学生是否也操作过这一功能。学生在互相分享、阐述中将视角聚焦某一个具体的AI技术，感悟了AI在图像绘制领域的具体运用，使学生在分享中对AI技术有初步认知。然后，教师可以让学生思考这一功能的实现过程是怎样的？以问题为引导，将学生的视角延展至学科教学领域，让学生尝试运用信息科技的知识解答这一问题，顺势将学生引入本节知识的探究中。

在本次课程中，学生将经历三个环节，即从信手涂鸦到手绘大师——用图形设计三维造型——用色彩设计景物。三个环节中需要学生掌握的方法与目的是不同的，第一个环节是让学生体验线条、色彩、形象的表现力；第二个环节是让学生体验图形、选择、填充等编辑方法；第三个环节是让学生感受减淡、图层、前景等工具的用途。在学生完成了数字图像的绘制之后，教师可以借助AI绘图技术，为学生展现一键生成图像的过程，让学生对比自己绘制的数字图像，初步感悟手动绘图与AI绘图的异同点，切身感受AI人工智能技术的强大，在对比中感悟信息科技更新换代的速度，树立紧随时代学习智能技术的意识，提高学习能动性。

（二）项目实践，感悟人工智能实现方式

项目化的实践操作更加重视学生的综合探究，驱动学生做中学、用中学、创中学，充分凸显学生的个体化差异。因此，教师要结合具体的教学内容进行拓展延伸，引入人工智能技术，让学生以项目化实操的形式经历项目问题的分解、抽象与解决，逐步建构起运用人工智能技术解决问题的思维路径。教师还要充分发挥自身的引导作用，将项目任务作为结构化设计，全力推进学生综合运用人工智能的知识与技术来解决任务，感知人工智能的实现方式，彰显信息科技课程的实用性、操作性特征。

以泰山版初中信息科技“数字化的生活与学习”教学为例，教师可以根据这一章节的知识内容并融合《新课标》要求，打造跨学科项目主题活动——“人工智能预测出行”。这一项目活动重在引领学生使用数据集，结合人工智能算法解决日常生活出行问题。学生将在项目活动中亲身经历人工智能实现过程，准确人工智能技术应用意识。基于这一项目主题，教師可以指导各项目组完成以下实践活动：

项目一：数据准备

教师指导各项目组基于项目主题，准备与该项目相关联的数据，并经历以下活动：

（1）确定数据类型。教师指导各项目组思考“影响出行方式的因素”，分析需要采集的数据类型。项目组经过讨论交流，明确所需采集的项目数据为气温、降水量、湿度、光照等。

（2）完成数据采集。出于对人工智能高效课堂的目标，教师可以让各项目组通过问卷调查的方式收集与气温、降水量及距离等相关的数据信息。

（3）实现数据分析。教师引领各项目组使用WPS表格，将所收集的数据填入其中，并使用不同的分析工具（排序或数据透视图）完成分析，深化对数据的理解。

项目二：模型训练

在各项目组完成了数据收集之后，教师可以指导他们分析思考项目原理。项目组经过思考研究，明确了人工智能预测出行的工作原理为：输入气温、降水量、湿度、光照、出行方式等表格数据——利用贝叶斯算法训练成模型，将传感器实时检测的数据包括温度、湿度、光照、是否下雨等输入模型——模型输出出行预测结果。

项目三：模型应用

教师指导各项目组明晰该项目实施原理之后，要继续指导各项目组搭建模型，使用主控器（行空板）结合传感器（温湿度传感器、水分传感器），谈论硬件接线原理，实现项目功能。

如上，教师指导学生结合具体的项目主题完成了项目化实操，学生也真正地使用人工智能技术实现了数字化生活，感悟了人工智能的实现，让整个课程教学质效得到了大幅提升，推进了学生思维和能力的发展。

（三）课外实践，体会人工智能实际运用

除了引领学生在课内了解人工智能之外，教师还要组织学生走向课外，拓宽认知视野，体会人工智能在实际生活中的运用，激发探究更多人工智能知识的兴趣，使学生对人工智能产生更加详细的认知与了解。所以，教师要充分利用信息科技课程的特点，善用各项技术手段打造第二课堂，引领学生在课外继续探索、研究，切身感悟人工智能在现实生活各领域的综合运用，了解人工智能技术的应用前景，明晰人工智能与信息科技之间的关系，树立投身于人工智能研发领域的职业规划，充分发挥出信息科技的育人价值。

以泰山版初中信息科技“感受人工智能的魅力”教学为例，教学目标是促使学生在本章节中切实体会人工智能的魅力及具体应用，感受人工智能应用前景的广阔。基于这一教学基础，教师可以引领学生展开课后拓展实践，鼓励学生积极体验人工智能技术在现实生活中的具体应用。教师可以要求学生搜集家中的人工智能工具，如手机中的人脸识别、智能语音助手（小爱同学、天猫精灵、小度等）、智能家居（扫地机器人、陪伴机器人、智能电视、智能门锁、智能空调等）。在收集了这些具有代表性的人工智能工具之后，学生可以通过录制视频的方式，展现自己和家人在生活中运用这些工具的方式，展现智能工具与便捷生活融为一体的过程。再比如，在体验了家中人工智能技术运用情况之后，学生还可以拓展至社会层面，感悟社会上使用人工智能技术的情况。

在完成社会调研后，学生可以以小组为单位，利用手机录制vlog视频，记录自己调研的过程。比如，学生从出门开始设置了目的地之后，便使用智能导航软件帮助自己到达目的地。进入银行之后，银行有智慧服务机器人；进入医院之后，医院的智能医疗能帮助医生更为精准地诊断病情，提升治疗效果；进入商场之后，商场也有“展厅智能+各类场景”的智能机器人等。学生可以使用视频一一记录，而后将重点内容剪辑出来，生成课外调研成果。然后，教师可以让学生上传至智慧中小学平台，提交作业成果，利用大数据分析技术对学生的成果进行分类，如文字类、视频类、PPT类、照片类等。课外实践的全过程都展现了人工智能技术的运用，学生获得了更为深刻的感悟，调动了学习信息科技的积极性，助力高质量课程教学活动的开展。

（四）有效评价，评估人工智能伦理道德

《新课标》强调教师要改进教学评价，以评价促进学科核心素养落地。因此，在实现人工智能与信息技术结合的过程中，教师要重视展开有效评价，把握学生的学习状态。教学评价可以分为两部分，一是评价学生对人工智能的认知及实际应用情况，二是让学生基于自身的课内学习基础及课外实践探究情况，分析智能社会下人工智能的伦理、安全与发展，进行立体化评估，将让人工智能与信息科技的结合模式变得更为科学、合理，以期对学生产生更加深远的影响。

例如，在引领学生完成了“人工智能预测出行”这一项目探究活动之后，教师可以根据各项目组生成的成果、得出的数据进行总结性评价，同时让各项目组依据自己在每一个项目活动中的表现进行自我评价与互相评价，实现过程性评价。过程性评价与总结性评价相结合的方式能够做到对学生的全方位评估，全面分析学生对人工智能的认知情况及使用人工智能解决问题的能力，以此反馈人工智能与信息科技课程结合的状况，便于教师有针对性地调整后续的教学计划，让两者的结合更为科学合理。

再如，在学习了“感受人工智能的魅力”这一章节之后，教师可以让学生完成课后调研，感悟生活中人工智能技术的实际运用情况，并让学生根据自己的实际体验评价人工智能技术在现实生活中的应用。有的学生通过调研了解了“无人驾驶”出现了诸多弊端，在报告阐述中指出人类应该适度使用人工智能技术，也有的学生搜集了人工智能窃取数据、AI换脸实施诈骗的案例，在报告阐述中指出人类不能全盘信任人工智能，并且在应用人工智能时要遵守伦理道德，切勿做违法行为等。学生对人工智能的评估充分展现了他们对该领域的综合思考，在潜移默化中实施了伦理道德教育，让学生清晰地认知了智慧社会这一新型社会形态下的新机遇与新挑战。

三、结语

综上所述，在初中信息科技教学中融入人工智能，能够培养学生的创新思维、科学思维及逻辑思维，更加符合培养学生学科核心素养的目标。所以，教师要在意识理念层面清晰地认知人工智能与初中信息科技教学结合的价值，创新、优化课程教学路径，让人工智能与信息科技教学更好地结合。教师可以通过情境创设的方式让学生初步感知人工智能知识；通过项目实践的方式让学生感悟人工智能实现方式；通过课外实践的方式让学生体会人工智能的实际运用；通过有效评价来帮助学生评估人工智能伦理道德，使人工智能得以在初中信息科技教学中更好地应用，全面地贯彻并落实《新课标》的要求和理念。