【摘 要】本文探討了初中信息科技教學中實施人工智能教育的途徑與策略。通過強化學生非結(jié)構(gòu)化思維、開展項目式教學活動、趣味化引入編程教育體系等方法，旨在提升學生對人工智能的理解與應用能力，培養(yǎng)他們創(chuàng)新思維和解決問題的能力，為初中信息科技教育與人工智能教育的融合提供有效指導。

【關(guān)鍵詞】初中教學；信息科技；人工智能；途徑與策略

【中圖分類號】G434 【文獻標志碼】A

【論文編號】1671-7384（2024）011-062-02

在科技日新月異的當下，人工智能猶如一顆璀璨的新星，引領(lǐng)著時代的變革與進步。它不僅重塑了我們的生活方式、工作模式，還對教育領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠的影響。初中信息科技課堂作為培養(yǎng)學生科技素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的重要陣地，引入人工智能教育已成為必然趨勢。這不僅是順應時代發(fā)展的需要，更是為學生開啟未來科技之門的關(guān)鍵鑰匙[1]。

初中生正處于好奇心旺盛、思維活躍的成長階段，在這個時期開展人工智能教育，能夠激發(fā)他們對未知世界的探索欲望，培養(yǎng)其邏輯思維和解決問題的能力。然而，在初中信息科技教學中實施人工智能教育并非坦途。缺乏系統(tǒng)完善的課程體系、適配的教學設(shè)備不足、專業(yè)師資力量薄弱等問題，都給這一教育實踐帶來了重重挑戰(zhàn)。正因如此，深入研究如何在初中信息科技教學中實施人工智能教育的途徑與策略，顯得尤為重要。這不僅有助于解決當前教育教學面臨的困境，更能為學生提供高質(zhì)量的人工智能教育，讓學生在科技的浪潮中站穩(wěn)腳跟，茁壯成長。

強化學生的非結(jié)構(gòu)化思維，幫助學生了解信息技術(shù)

非結(jié)構(gòu)化思維是理解和應對人工智能中復雜、多樣問題的關(guān)鍵之一。在初中信息科技教學中，強化學生的非結(jié)構(gòu)化思維能幫助他們更好地掌握人工智能知識，提升解決實際問題的能力，適應信息技術(shù)的發(fā)展需求。作為教師，在初中信息科技教學中實施人工智能教育時，應注重強化學生的非結(jié)構(gòu)化思維，幫助學生了解信息技術(shù)。

以蘇科版初中信息科技八年級上冊第三單元“智能處理與應用”第5課“圖像識別技術(shù)的應用”為例，在教學過程中，教師首先要通過展示豐富多樣且有趣的圖像識別應用案例導入課程，如利用智能手機的人臉解鎖功能、超市的自助結(jié)賬系統(tǒng)通過商品圖像識別進行結(jié)算、警方通過監(jiān)控圖像識別追蹤犯罪嫌疑人等，引發(fā)學生的濃厚興趣，并提出相關(guān)問題——圖像識別是如何做到快速準確的，進而再詳細講解圖像識別技術(shù)的基本概念和原理，強調(diào)圖像數(shù)據(jù)的非結(jié)構(gòu)化特點，并與結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如表格數(shù)據(jù)，進行鮮明對比。教師可以展示一個包含學生成績的表格，解釋其結(jié)構(gòu)清晰、規(guī)則明確的特點，再展示一張包含多種物體的復雜圖像，說明圖像中物體的形狀、顏色、大小等特征的不確定性和復雜性。

教師進行案例分析，如以人臉識別為例深入講解其工作流程，從攝像頭采集人臉圖像，到圖像的預處理去除噪聲、增強特征，再到提取人臉的關(guān)鍵特征點，如眼睛、鼻子、嘴巴的位置和形狀，最后進行特征匹配和識別。在此過程中，教師讓學生思考可能遇到的非結(jié)構(gòu)化問題，如不同光照條件下人臉的陰影、佩戴眼鏡或口罩對識別的影響、表情變化導致的面部特征改變等。之后，學生進行實踐操作，親身體驗圖像識別實驗，使用簡單的圖像識別軟件，對不同場景下的動物圖像進行識別，觀察識別結(jié)果并分析原因。最后，教師總結(jié)回顧本節(jié)課的重點內(nèi)容，再次強調(diào)非結(jié)構(gòu)化思維的重要性，并布置課后作業(yè)拓展思考，如讓學生調(diào)研當前最先進的圖像識別技術(shù)及其應用領(lǐng)域，思考如何進一步優(yōu)化圖像識別算法以應對更復雜的場景。通過這樣精心設(shè)計的教學過程，逐步強化學生的非結(jié)構(gòu)化思維，使學生能夠更好地理解和應用人工智能技術(shù)。

開展項目式教學活動，以人工智能為項目主題

項目式教學是一種有效的實踐方式，能讓學生在實際操作中深入理解人工智能，培養(yǎng)其創(chuàng)新和解決問題的能力。以蘇科版七年級下冊第二單元“智能機器人”第6課“設(shè)計智能機器人的任務(wù)”為例，教師播放一段豐富多彩的智能機器人工作的視頻進行導入，如工廠中精準焊接的工業(yè)機器人、餐廳里送餐的服務(wù)機器人、醫(yī)院中消毒清潔的防疫機器人等，以此引發(fā)學生的思考。教師可以詳細講解智能機器人的組成部分，包括各種傳感器（如視覺傳感器、觸覺傳感器、距離傳感器等）、控制器（如微處理器、單片機等）和執(zhí)行器（如電機、舵機等），以及它們的工作原理。同時，結(jié)合實際案例，深入闡述人工智能在智能機器人中的廣泛應用。然后，教師布置項目任務(wù)，將學生分成若干小組，每個小組可以從校園、社區(qū)、家庭等不同場景中選擇其一。選擇校園場景的小組，設(shè)計一個能夠協(xié)助教師進行圖書管理的智能機器人；選擇社區(qū)場景的小組，可以構(gòu)思一個能夠進行垃圾分類并運輸?shù)闹悄軝C器人；選擇家庭場景的小組，可以設(shè)想一個能夠照顧老人生活起居的智能機器人。教師為各小組提供豐富的資源和工具，如相關(guān)的編程軟件、技術(shù)手冊、模型材料等。

在實踐操作環(huán)節(jié)，教師讓各小組根據(jù)之前的設(shè)計方案，使用編程軟件對智能機器人進行編程，并連接硬件設(shè)備進行調(diào)試和優(yōu)化。在這個過程中，學生不斷嘗試、改進，解決遇到的諸如程序錯誤、傳感器不靈敏、執(zhí)行器動作不準確等問題。最后，教師進行總結(jié)回顧，再次強調(diào)智能機器人設(shè)計中的關(guān)鍵知識點和技術(shù)要點，突出項目式學習對于掌握人工智能知識的重要性。同時，教師布置課后作業(yè)拓展，讓學生進一步完善自己小組的設(shè)計方案，或者思考如何將智能機器人的應用拓展到更廣泛的領(lǐng)域。這樣精心設(shè)計的項目式教學活動，以人工智能教育為核心，能夠讓學生在親身實踐中深入理解和應用人工智能知識，全面提升綜合能力。

引入趣味化編程教育體系，培養(yǎng)學生的計算思維

趣味化編程，能夠激發(fā)學生對編程的興趣，為學生理解和應用人工智能打下基礎(chǔ)，幫助學生提升邏輯思維和解決問題的能力。以蘇科版八年級下冊第四單元“Python編程基礎(chǔ)”第3課“有趣的猜數(shù)字游戲”為例，教師可以在課堂上與學生玩猜數(shù)字游戲。教師心中想一個1到100之間的數(shù)字，讓學生輪流猜測。每次猜測后，教師給出提示“大了”“小了”或“猜對了”。通過幾輪猜測，學生充分體驗到了游戲的樂趣。這時，教師引發(fā)學生思考：如果讓計算機來和我們玩這個游戲，它會怎么實現(xiàn)呢？這成功激起了學生對計算機實現(xiàn)該游戲的強烈好奇心。接著，教師詳細講解Python編程的基本環(huán)境，包括如何安裝Python解釋器、選擇合適的編程工具（如IDLE、PyCharm等），以及運行Python程序的方法。同時，教師深入淺出地介紹Python編程的基礎(chǔ)知識，如變量的概念、數(shù)據(jù)類型，重點講解條件判斷語句的邏輯和用法。在編程環(huán)境中，教師可以逐行敲出實現(xiàn)猜數(shù)字游戲的核心代碼，每寫一行代碼就詳細解釋其作用和原理。如創(chuàng)建一個變量來存儲要猜測的數(shù)字，使用隨機數(shù)函數(shù)生成一個1到100之間的隨機數(shù)；通過循環(huán)讓玩家不斷輸入猜測的數(shù)字，并使用條件判斷語句根據(jù)輸入與隨機數(shù)的大小關(guān)系給出相應的提示。之后，教師可以讓學生自己動手實踐操作，讓他們可以模仿教師的示例，在自己的電腦上編寫猜數(shù)字游戲的代碼。這種趣味化的教學方式，可以營造輕松愉快的學習氛圍，讓學生在不知不覺中學習編程知識，為進一步的人工智能教學作好充分的鋪墊。

總之，在初中信息科技教學中實施人工智能教育是時代發(fā)展的需求，也是培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)的重要舉措。教師需要通過不斷探索和實踐有效的途徑與策略，激發(fā)學生的學習興趣和創(chuàng)新能力，為學生的未來發(fā)展打開更廣闊的天地。同時，教師應不斷更新教育理念，提升自身專業(yè)素養(yǎng)，以便更好地引導學生在人工智能的世界中探索前行，為培養(yǎng)適應未來社會的創(chuàng)新型人才貢獻力量。

參考文獻

黃桂琳. 信息科技課程標準下的初中人工智能教學實踐探究[J]. 信息系統(tǒng)工程，2024（5）： 80-83.