基于人工智能的初中信息技术课堂教学

【摘要】将人工智能引入初中信息技术课堂是教育发展的必然趋势。人工智能能够让学生接触到前沿的科技知识，拓宽他们的视野，使学生更深入地理解信息技术在现代社会中的广泛应用和重要性，从而全面提升学生的信息素养，强化实践能力。文章探讨了人工智能在初中信息技术教学中的有效应用，旨在跟上时代脚步，打造信息化的信息技术课堂。

【关键词】人工智能；初中信息技术；信息素养

作者简介：马淑兰（1994—），女，甘肃省白银市白银区武川新村学校。

人工智能作为当今科技领域的前沿技术，涵盖了机器学习、自然语言处理、图像识别、语音识别等众多分支，能够让计算机模拟人类的智能行为，从而实现各种复杂的任务。将人工智能技术引入初中信息技术教学，一方面，能让学生接触到最新的科技成果，激发学生的学习热情和探索欲望；另一方面，有助于提升学生的创新思维和解决问题的能力，让学生在学习和实践过程中，培养逻辑思维和创新能力，使学生在未来的职业发展中更具竞争力，为社会的科技进步和创新发展贡献力量。

一、激发学习兴趣

教师在初中信息技术课堂中应用人工智能技术，如虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术等，为学生展示生动且直观的案例，能够有效化解知识的抽象性，让复杂的人工智能概念和应用变得清晰易懂，将学生带入一个沉浸式的学习环境，使学生更真切地感受到人工智能的魅力和实际应用价值。同时，教师通过设计富有挑战性和趣味性的游戏，让学生在竞争与合作中深入了解人工智能的原理和应用，不仅能活跃课堂气氛，还能培养学生的团队协作能力和解决问题的思维，使学生在轻松愉快的氛围中积极主动地探索人工智能的奥秘，从而对信息技术这门学科产生浓厚的兴趣。

（一）利用智能教学工具，展示生动案例

智能教学工具如虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术具有独特的优势，能够将抽象的概念和复杂的系统以沉浸式、可视化的方式呈现给学生。在初中信息技术教学中，教师运用这些工具展示人工智能应用案例，可以打破传统教学的局限性。具体来说，虚拟现实（VR）技术能通过创建逼真的虚拟环境，让学生仿佛置身于实际场景之中，亲身体验智能家居等系统的运行逻辑和效果，从而更深入地理解人工智能的作用和价值；增强现实（AR）技术则能够将虚拟信息叠加在现实世界中，使学生在熟悉的环境中直观地观察到智能交通系统中车辆的运行规律和人工智能的引导机制。这种生动直观的展示方式，能够有效刺激学生的感官，激发学生的好奇心和求知欲，使学生更主动地去探索人工智能的奥秘［1］。

例如，在“物联网识别技术”的教学中，首先，教师通过播放一段关于智能家居的视频，展示物联网识别技术在家庭生活中的应用，如智能门锁、智能家电的自动控制等，激发学生的兴趣，引出这节课的主题。其次，教师利用PPT展示常见的物联网识别技术，如射频识别（RFID）、二维码、传感器等，介绍它们的工作原理和特点，并结合实际生活中的例子，如超市商品的扫码、公交卡的使用等，帮助学生理解这些技术的应用场景。再次，教师利用虚拟现实（VR）技术，创建一个虚拟的超市场景，让学生戴上VR设备，模拟购物过程，体验商品扫码识别的工作流程。最后，教师再借助增强现实（AR）技术，展示一个智能工厂的模型，当学生用手机或平板扫描模型时，会出现各种传感器的标识和工作原理介绍，进而让学生更直观地了解传感器在工业生产中的作用。此外，教师将学生分成小组，为每组提供一套物联网识别技术实验套件，包括RFID标签、读卡器、二维码生成器等，要求各小组设计一个简单的物联网识别技术应用方案，如校园图书管理系统、班级考勤系统等，并进行实际操作和演示，增强学生的应用能力。

（二）依托人工智能主题，开展竞赛游戏

以人工智能为主题的竞赛游戏，能够营造出充满竞争和挑战的学习氛围。在竞赛过程中，学生的好胜心被激发，他们能全身心地投入人工智能知识和技能的学习中。比如，图像识别的竞赛游戏，可以锻炼学生对图像特征的分析和理解能力，同时培养学生运用人工智能算法进行快速准确判断的能力。通过竞赛游戏，学生能够在团队合作中学会相互学习和协作，从而增强学习的动力和自信心［2］。

比如，在“算法与生活”的教学中，教师首先展示一些生活中常见的需要按照一定步骤解决的问题，如做一道菜、选择从家到学校的路线等，引出算法的概念，激发学生的兴趣。其次，教师结合PPT和实际案例，讲解算法的定义、特点和作用，并介绍常见的算法表示方法，如流程图、自然语言等。再次，教师将学生分成若干小组，并讲解竞赛游戏的规则，即教师给出一系列生活中的任务，如安排一次班级活动的流程、规划一次周末旅行的行程等，请各小组在规定时间内设计算法，并以流程图的形式展示。最后，每个小组派代表上台讲解自己的算法设计思路。当学生进行展示后，教师再对每个小组进行评价和评分，以维持学生的学习热情。

二、提升实践能力

在初中信息技术教学中培养学生的实践能力，有助于学生将理论知识转化为实际操作技能，提高知识应用能力。同时，实践能力的培养，也能激发学生的创新意识和创造力，提升学生的综合素养，增强学生在未来社会中的竞争力。在带领学生学习人工智能技术时，教师可以通过展开项目学习活动，让学生在真实的情境中面对具体问题，促使他们主动运用所学知识和技能去解决实际挑战，从而有效强化实践能力。此外，教师也可以开设实践操作课程，为学生提供亲自动手操作的机会，让他们能够直接接触和运用人工智能相关的设备和软件。

（一）展开项目学习活动

项目式学习是一种以学生为中心的教学方法。教师在指导学生学习人工智能技术时，设计学习项目，能够让学生在真实的情境中面对具体的问题和需求，促使学生主动运用所学知识去解决实际问题。由于学生自身的能力有限，因此在设计项目后，教师可以为学生搭建小组，并有意识地介入学生探究项目的过程，以便促使学生迅速将理论知识与实际操作紧密结合起来，提高综合应用能力和解决复杂问题的能力，培养创新精神和实践能力［3］。

例如，在“简单程序设计”的教学中，教师首先展示一些用程序实现的有趣功能，如自动生成图形、解决数学问题等，引发学生对程序设计的兴趣，从而引出这节课的主题。其次，教师介绍所选程序设计语言，如Python的特点和优势，并讲解基本的数据类型、变量、运算符等基础知识。同时，教师结合实例，讲解顺序结构、选择结构（if语句）和循环结构（for循环、while循环）等控制结构。再次，教师提出“设计一个程序，计算班级同学某次考试成绩的平均分，并找出最高分和最低分”的学习项目，将学生分成小组，指导学生进行小组讨论，分析问题，设计算法。在学生探究项目时，教师要在各小组间巡视，倾听学生的讨论，给予必要的指导和提示。最后，学生根据设计的算法，开始编写程序代码。

上述案例中，教师通过为学生设计项目并引导他们进行探究，充分调动学生学习的积极性和主动性，激发他们对程序设计的兴趣和热情，锻炼学生的问题解决能力和逻辑思维能力。

（二）开设实践操作课程

开设专门的实践操作课程，对于提升初中生的实践能力至关重要。在实践操作中，学生能够亲身体验人工智能技术的实际应用和操作流程，真正了解数据预处理、模型选择与调整、训练过程的优化等关键环节，培养数据处理能力和模型构建思维。同时，操作智能机器人套件也能使学生熟悉硬件组装和编程控制的基本技能，锻炼学生的动手能力和空间想象力，让学生在实际操作中发现问题、解决问题，真正培养学生的自主学习能力和独立思考能力，加深学生对人工智能技术的理解和掌握［4］。

比如，在“模块及其运用”的教学中，教师首先展示一段使用模块编写的复杂程序，并与未使用模块的相同功能程序进行对比，让学生直观感受模块带来的便捷性。其次，教师讲解模块的概念、作用和分类，介绍几种常见的模块，如数学模块、随机模块等，并演示其基本用法。最后，教师将学生分组，并布置如下实践任务。

任务一：使用数学模块计算一系列复杂的数学表达式。

任务二：利用随机模块生成一组随机数，并根据随机数进行相关的操作，如抽奖程序。

任务三：综合运用多个模块，设计一个简单的游戏程序。

结合上述任务，学生在小组内进行讨论和分工，开始实践操作。在完成实践任务后，每个小组再派代表展示他们的实践成果，并讲解程序的设计思路和模块的运用方法。

显然，教师通过开设实践操作课程，有效训练了学生的动手能力和实践操作技能，让学生在实践中逐步学会分析问题，并能够运用模块解决实际问题，提高编程效率，从而进一步感受信息技术的独特魅力。

三、培养创新思维

教师对学生进行创新思维的培养，能引导学生不断挖掘自身的创新潜能，释放创新动力。在课堂中引入人工智能技术后，教师要积极地为学生搭建能够充分释放创新思维的平台，鼓励学生摆脱传统思维的束缚，大胆地提出独特的想法和见解，让他们的创造力得以自由驰骋。同时，教师也要有意识地为学生搭建合作互动的舞台，引导学生从不同的角度去讨论和思考问题，尝试多种创新的途径和方法，进一步完善

和拓展自己的创新思路，培养更加敏锐和活跃的创新思维。

（一）鼓励创新，释放创新思维

创意设计活动对培养学生的创新思维具有重要意义。教师通过鼓励学生设计基于人工智能的创意应用方案，能够激发学生的想象力和创造力。在这个过程中，学生需要突破传统思维的束缚，从不同的角度思考问题，提出新颖独特的想法。而教师也要做好指导和评价工作，为学生提供反馈和启发，帮助学生不断完善自己的创意，真正强化学生的创新意识和创新能力［5］。

例如，在“走进程序设计”的教学中，教师先讲解程序设计的基础知识和关键概念，并通过实际的程序示例，让学生直观理解程序设计的过程。随后，教师提出创意设计主题：“设计一个具有个性化功能的小程序，如设计一个能够根据用户输入生成个性化问候语的程序，或是一个能够自动记录学习时间并给出提醒的程序。”在学生构思时，教师要进行巡视，鼓励学生大胆想象，提出独特的想法，并给予其适当的引导和启发。

上述案例中，教师通过引入创意设计活动，不仅能够帮助学生掌握简单的程序设计语言的基本语法和结构，也能有效激发学生的创新思维，使其真正掌握将创新思维转化为实际程序设计的方法。

（二）合作互动，碰撞别样思维

在提出具有挑战性和启发性的创新要求后，教师要通过对学生的细致观察，依据学生的特点和能力，组织合作互动小组；在小组中，鼓励学生充分交流，交换彼此的设想。这样，每个学生都带着自己独特的视角和初步的构想参与讨论，在相互倾听、质疑、补充和完善的过程中，实现思想的深度碰撞与融合，从而激发新的灵感，突破个人思维的局限，碰撞出别具心裁的、令人惊喜的创新设想。

比如，在“循环结构程序设计”的教学中，教师为学生布置“设计一个程序，打印出指定行数的等腰三角形图案”的创意设计任务后，便可以基于对学生信息素养的判断，将学生分成若干小组，确保每个小组内成员的水平层次有所不同，以实现互补和互助。之后，组内成员开始讨论问题，交流各自的想法和思路。在敲定创意后，小组成员共同编写程序代码，尝试实现创意设计。当学生完成程序编写后，教师也要搭建平台，让每个小组进行展示。

上述案例中，教师通过为学生搭建小组并促进组内互动，能够提升学生的课堂参与度，让学生在交流中碰撞出别样的思维火花，共同完成创意设计，从而更好地挖掘学生的创新潜能，增强创新能力。

结语

总而言之，基于人工智能的初中信息技术课堂教学，为学生打开了一扇通向未来科技世界的大门，不仅丰富了教学手段，提升了教学效果，也激发了学生的学习热情和创新潜力，培养了学生适应未来社会发展的关键能力。在未来，教师应继续探寻人工智能技术在信息技术教学中的深入应用，以便有效培养新一代具有科技素养和创新精神的人才。

【参考文献】

［1］李德勇.新课标、新教材初中信息技术大单元教学分析［J］.家长，2023（30）：65-67.

［2］温虎.基于核心素养视域下的初中信息技术有效教学分析［J］.学周刊，2023（33）：133-135.

［3］赵象青.初中信息技术教学中人工智能的融入路径探究［J］.信息系统工程，2023（11）：157-160.

［4］成霞.人工智能视域下初中信息技术课程教学创新探索［J］.中学科技，2023（23）：6-8.

［5］赵统顺.沉浸式德育：指向立德树人的信息技术支架式教学［J］.中国信息技术教育，2023（19）：63-65.