基于计算思维的初中信息技术人工智能单元教学策略与实践分析

基于计算思维的初中信息技术人工智能单元教学策略与实践分析

赵春花

山东省邹平经济技术开发区实验学校

摘要：人工智能也被称作机器智能，通常理解为用来描述模仿人类与其他人类思维相关联的“认知”功能的机器，如“学习”和“解决问题”。其反映数字时代正确育人方向，能帮助学生学会数字时代的知识积累与创新方法，引导学生用信息科技解决问题。在初中信息技术人工智能单元的教学中，教师要讲解其中原理，指导学生利用人工智能分析和解决问题。

关键词：计算思维；初中信息技术；人工智能

引言

数字化时代,人们的生产生活都会用到计算思维,例如程序设计、数学建模等。从信息技术学科的纵向发展来看，教学方向是从学科知识开始,然后逐渐向学生个人能力和素养迈进的。学科知识是学生需要了解、掌握的硬性内容,而能力和素养是构成学生发展的内在因素，会体现在学生的实践行为当中,具有灵活性和适应性的特点。作为初中信息技术教师，要高度重视学生的能力和素养发展,以培养适应时代发展的创新型人才。

1培养计算思维的意义

计算思维可以帮助学生采用程序化的方法分析、解决问题,使学生具备科学、严谨的思维习惯,促进长远发展、全面发展。计算思维不但在信息技术学科有重要作用,在数学学科中也占据比较重要的地位,从这一点上也可以看出计算思维的重要性。信息技术学科的教学目标是培养综合素质较高的创新型人才,计算思维可以使学生思考问题更加缜密,转变学生分析问题的视角,让学生实践起来更加顺利,促进学生综合素质和实践技能发展。初中信息技术学科教师要有意识、有目的地帮助学生理解与计算思维相关的概念,让学生不断提高思维水平,并且能够在现实生活中运用。

2基于计算思维的初中信息技术人工智能单元教学策略与实践

2.1加强基础理论教学，打好实践活动基础

初中信息技术人工智能单元教学，一般要分为人工智能理论教学和人工智能实践教学。教师可以根据人工智能理论知识，引入人工智能在生活中的应用产品资料，创设人工智能服务于生活的设计情境，指导学生参与产品体验、观察和记录、总结与提炼等，这样可以将人工智能的抽象概念转变为具体形象的内容，为实践活动打好基础。

例如，关于人工智能基础理论，教师需要提前准备丰富的图文课件与微视频等资源，将人工智能的概念、研究方法、学科角度、能力角度等内容融入其中，推送导学案，方便学生课前自学。同时，教师应在课堂上创设生动情境，让学生初步熟悉人工智能。例如，人工智能的研究方法分为结构模拟、功能模拟、行为模拟，教师可以用手机软件演示人脸识别、语音识别，并提问：这些属于人工智能的哪类研究？让学生基于具体应用理解基础理论。教师还可以展示人工智能其他方面的应用场景，如无人驾驶汽车、图像识别等，让学生更好地认识人工智能的价值，增强学生对人工智能的认知程度。教师还可以基于这些背景提问：人工智能如何实现以上功能？引发学生思考，引入开源硬件与开发环境的概念，让学生认识到在开源电路图、固件、软件、元件列表、器件列表、印刷版图、编程的支持下，可以实现某些功能。教师要重点讲解MakeCode集成开发环境、MakeCode的变量与赋值、MakeCode随机数的产生与应用等的概念，让学生初步体验应用，如数码骰子猜数游戏等。

2.2基于导图引导思路，指导做好程序设计

在初中信息技术人工智能单元的教学中，教师还要引入思维导图、流程导图等，基于导图，引导学生建立基本的思路，帮助学生理清编程的思路，指导其做好程序设计，在潜移默化中培养学生的计算思维。教师要提前布置任务与分发套件，指导学生进行基本设计与操作，在让学生熟悉相关操作之后，再指导学生完善各方面的操作，做好对应的程序设计，提高课程教学的效率。

例如，针对“搭建救援机器人”的教学，完成上述的步骤后，教师要为学生分发机器人套件，要求学生根据教材安装机器人的步骤，试着对这些机器人的套件进行操作，提醒学生不要插反扩展板，要将LED屏和超声波传感器装在同一侧，并检查各个部件是否连接牢固。教师根据学生自行操作的情况，明确主要任务：搭建装有超声波传感器的micro:bit机器小车，从指定位置出发，自动识别和避开障碍，到达指定位置后执行救援。关于机器人小车运用电机驱动轮子，并实现行走和救援等功能，教师应指导学生设计总体程序：设计简易救援现场；搭建机器人小车；测试电机；调试小车的直角转弯；编写程序，到达两个救援地点去完成任务；优化程序，完成全部的救援任务。

2.3引入网络资源，优化教学设计

人工智能技术的发展，为初中信息技术教学提供了相应的技术支撑，教师借助人工智能，能够提高学生学习效率，实现高效课堂的构建。初中信息技术教师应以教材内容为基础，有效引入网络资源，丰富课堂教学内容；有效融入人工智能技术，加深学生对人工智能的认识。同时，教师需要收集有关人工智能的教学内容，将其和教材内容结合，创新课堂教学模式，打造多样化初中信息技术课堂。以开源硬件与编程工具应用为例，在之前的学习中，学生已经掌握开源硬件的概念，在本节课程中，教师可以将编程工具常用方法作为教学的重点，加深学生对开源硬件的理解，同时让学生掌握编程工具的功能和模块设计，提高学生的编程设计能力。为了提高课堂教学效率，教师需要为学生构建学习平台，帮助学生掌握编程工具。同时，教师要向学生展示编程控制机器人做动作的视频，让学生了解编程在人工智能技术发展中的重要作用，重视编程知识学习。此外，教师还可以引入一些科研案例，如围棋机器人阿尔法的故事。教师通过收集这些案例辅助课堂教学，能使枯燥的信息技术课堂变得生动有趣，让学生在了解编程重要性的同时，激发学习兴趣，为之后教学活动的开展奠定基础。

结束语

综上所述，在初中信息技术开发人工智能课程的背景下，教师需要明确计算思维等核心素养的内涵，将计算思维贯穿于单元设计的各个环节，形成多元化的教学策略，引领学生体验情境、分析需求、设计程序、合作探究、分享交流等。在具体教学中，我们遇到了资源不足、较难统筹过程等问题，因此，需要重点优化。相关教师要根据基本学情落实相关教学策略，以此增强人工智能单元教学效果，更好地培养学生计算思维等核心素养。

参考文献

[1]张秀苹.初中信息技术课程中人工智能教学的优化策略[J].真情,2020(01):221.

[2]侯冬梅.中学信息技术教学渗透人工智能教育的策略探究[J].中国现代教育装备,2021(24):58-60.