科学思维导向的初中信息技术与人工智能的融合策略

人工智能身为新一代信息技术的核心动力，正重塑着教育教学模式，初中阶段属于培养学生科学思维的关键阶段，把人工智能元素融入信息技术课程，可有效提高教学效果，当前国内外诸多学校已展开相关实践探索，收获了积极成果，依据初中生认知特点以及学科教学规律，设计科学合理的融合策略相当关键。充分借助人工智能技术特性，创新教学方式方法，使学生在实践体验里培养计算思维、数据思维、创新思维等现代科学思维能力，已然成为信息技术教育改革的关键方向。

一、科学思维与人工智能教育融合基础

科学思维是现代信息技术得以发展的关键基础，着重培养逻辑性、系统性以及创新性的思维方式，在人工智能迅速发展的当下，初中信息技术课程急需融入智能技术元素，构建起科学思维培养体系，国际编程教育协会的数据说明，运用可视化编程工具进行学习的学生，其逻辑推理能力得到了较大提升。科学思维与人工智能教育的融合关系主要呈现在三个方面：思维训练模式有互补性、学习过程存在交互性以及知识构建有递进性，把机器学习基础概念、神经网络运行原理等知识点纳入课程内容，引领学生掌握计算思维方法，采用项目式学习形式，使学生在智能应用开发过程中培育抽象思维和创新能力，依据认知规律设计循序渐进的教学内容，帮助学生构建系统化知识结构[1]。

二、面向科学思维培养的教学策略设计

（一）算法思维训练路径优化

将算法思维训练融入初中信息技术课程，要依据学生认知特点设计合适的学习路径，先从简单的顺序结构算法起步，运用图形化编程工具如Scratch 平台开展基础训练，以此让学生明白程序设计的基本概念，接着逐渐引入分支结构和循环结构，设计趣味性较高的游戏开发项目，培育学生的逻辑推理能力，引导学生试着编写简单的人工智能应用，像图像识别小程序、智能对话机器人等，在实践中掌握算法设计方法。教学实践显示，学生完成多个层次递进的编程任务后，问题分析和解决能力有了提升，对算法设计产生了浓厚兴趣。

（二）数据分析能力培养方法

数据分析能力属于科学思维的关键构成部分，培育学生识别、处理以及运用数据的能力有重大意义，设计数据可视化实验，促使学生运用智能分析工具去处理实际生活里的数据集，像天气变化、运动记录等，于数据分析进程中，引领学生掌握提出问题、收集数据、建立模型、得出结论这样的科学研究方法，结合人工智能应用案例，让学生领会机器学习里的数据训练过程，感受数据于智能决策中的关键作用，借助小组协作方式开展数据挖掘项目，培育学生的团队合作精神以及创新思维能力[2]。

（三）智能应用实践教学设计

智能应用实践教学运用“体验-剖析-创新”这种递进式教学模式展开，促使学生于动手实践期间深入领会人工智能原理，细致地设计智能语音助手、计算机视觉以及自然语言处理等主题实验，以此激发学生的探索兴趣，借助开源人工智能教育平台，指导学生完成智能应用的开发以及测试工作，培育学生综合运用知识去解决实际问题的能力，鼓励学生依据生活需求提出创新性的解决方案，设计出有实用价值的智能应用原型，依靠项目展示与评价活动，提升学生的表达交流能力以及创新思维水平。

三、人工智能融入信息技术课程实践

（一）模块化教学内容构建

按照初中生的认知特点，人工智能知识点被划分成基础概念、技术原理、应用开发这三个呈递进关系的模块，在基础概念模块里，机器学习基本原理、神经网络结构等核心内容被融入其中，以此协助学生构建起对人工智能的系统认知，技术原理模块着重讲解语音识别、图像处理等典型应用背后的技术实现方法，培养学生的科学剖析能力。应用开发模块主要以项目实践作为主导，引导学生借助人工智能教育平台去完成智能应用设计，提升实践创新能力，各模块之间重视知识的衔接以及能力的递进，最终形成一套完整的学习体系。

（二）交互式学习场景创设

根据智能技术的特性，搭建出多种多样的交互式学习场景，以此提升课堂教学成效，设计智能对话训练环节，促使学生感受自然语言处理技术的应用流程，开发虚拟实验室功能，为学生开展人工智能算法的可视化实验提供支持，引入智能评测系统，达成学习过程的即时反馈以及个性化指导，借助人机交互、生生互动等诸多方式，营造出沉浸式学习氛围，激发学生主动探索的欲望，培育创新思维与实践能力[3]。

（三）智能工具辅助教学应用

精心挑选适合初中生运用的人工智能教育工具，以此辅助课堂教学的顺利开展，借助图形化编程平台来展开算法设计训练，降低编程学习的难度，运用智能评测系统对学生作品给予实时分析，并提供个性化的改进建议，开发在线协作空间，用以支持学生进行项目讨论以及成果展示，运用智能推荐技术，为学生提供个性化的学习资源，契合学生差异化的学习需求。借助综合应用多种智能工具，提高教学效率并提升学习效果。

四、结语

以科学思维为导向的初中信息技术与人工智能融合教学，为创新人才的培育开拓了新的途径，借助对课程内容加以优化、对教学方法给予创新、对智能工具进行应用等多维度的融合方式，可切实提高学生的科学思维能力，在实践探索过程中可以发现，学生对于算法设计、数据分析以及智能应用等内容呈现出了浓厚的兴趣，其逻辑推理能力和创新意识也有了较大的提升。未来还需要不断深入融合策略的研究，研发出更多契合初中生认知特点的教学资源，使科学思维教育在信息技术课程里发挥出更为关键的作用。

参考文献

[1]杨燕兰.初中信息技术课程与人工智能教育的整合策略探索[J].漫科学(科学教育),2024,(12):40-42.

[2]林俊清.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[J].名师在线（中英文）,2022,(36):13-15.

[3]沙琦波.信息技术与教学深度融合:初中科学教学方式的变革[J].全球教育展望,2024,53(05):147-160.