人工智能赋能高中信息技术课程教学探索

摘要：人工智能技术的快速发展对高中信息技术教育变革提出新要求。为培养智能时代创新人才，亟须探索人工智能赋能信息技术课程教学的有效路径。本研究从智适应学习、课程体系重构、虚拟仿真实验、教研社区建设四个维度，通过理论分析和实证研究，系统探索“AI+信息技术”的课程教学创新模式。研究构建了人工智能驱动的高中信息技术课程教学框架，开发了融合前沿技术的课程内容体系和沉浸式实验教学方法，探索了智慧教研新范式。研究结论可为推动信息技术教育变革、提升人才培养质量提供理论指导和实践参考。

关键词：人工智能；高中信息技术；课程教学；策略探究

引言：当前，以人工智能、大数据、云计算等为代表的新一代信息技术加速演进，深刻重塑社会经济形态和教育生态。党的二十大报告明确提出“加快建设教育强国，推动教育现代化”，强调推进教育数字化。国务院印发的《“十四五”数字经济发展规划》指出，要发展智能教育，推动人工智能、虚拟现实/增强现实（VR/AR）、大数据等新兴技术在教育领域的融合创新和应用，新课标明确要求引导学生理解人工智能对个人发展、经济发展、社会发展的深远影响，培养数字化学习与创新能力。可见，探索人工智能与高中信息技术教育的深度融合，已成为新时期教育变革的战略选择。

一、构建智适应学习系统，实现个性化教学

智适应学习系统通过动态分析学生的学习行为和认知特点，利用机器学习算法不断优化学习路径和资源推送策略，为每个学生提供独特的学习体验。这种智能化、个性化的教学模式有助于提高学习效率，激发学习兴趣，促进学生自主学习能力的发展。将智适应学习系统引入高中信息技术课程教学，对于深化教育教学改革、培养创新型人才具有重要意义。

以《数据的计算》为例，首先系统通过分析学生在WPS表格操作过程中的数据和练习完成情况，诊断学生在数据处理、公式编写、函数使用等方面的学习困难，并提供针对性的学习建议和资源推荐。其次，系统根据学生的认知水平和学习进度，动态生成个性化的数据分析任务，如销售数据统计、学生成绩分析等实际应用场景，引导学生进行探索性学习和创意实践。再次，系统利用智能评估技术对学生的表格设计和数据处理方案进行分析，给出优化改进的反馈意见，如推荐更高效的函数组合或数据可视化方式。同时，系统还可以采用协同过滤算法，为学生推荐学习伙伴，促进协作学习和交流分享，共同解决复杂的数据处理问题。最后，系统通过知识图谱技术对教材内容进行语义关联挖掘，将WPS表格的数据计算与Python数据分析、数据库查询等相关知识点建立联系，拓展学习资源的广度和深度，帮助学生构建完整的知识体系。智适应学习系统在信息技术课程教学中的应用，能够实现因材施教、启发创新，对于提升教学质量和学生综合素养具有积极作用。

二、融入人工智能前沿技术，升级课程内容体系

人工智能技术的飞速发展对信息技术教育提出了新的要求和挑战，为了培养适应人工智能时代需求的创新型技术人才，亟须将人工智能前沿技术及时融入高中信息技术课程体系，升级教学内容和方法，从课程目标、内容选择、教学策略等维度，探索构建“AI+信息技术”的课程新范式，深化信息技术教育教学改革，提升学生的人工智能素养和创新实践能力[1]。

以《数据分析与人工智能》为例，阐述融入人工智能技术的教学创新策略。知识点方面，在讲授数据分析的基本概念和方法时，可引入人工智能数据处理的案例，如推荐系统、情感分析、图像识别等，拓展数据分析的应用场景，帮助学生理解人工智能如何利用数据进行决策和预测。在数据建模环节，可融入Python编程实现简单的机器学习算法，如线性回归、决策树和基础神经网络等，引导学生探索运用数据挖掘技术解决实际问题的新思路。教学策略上，采用项目式学习，设计数据分析与人工智能应用项目，如基于Python的天气预测系统、文本分类器或简单的图像识别应用等，引导学生综合运用数据清洗、特征提取、模型训练等技术，完成项目需求分析、数据处理、算法实现等环节，在真实任务情境中体验数据分析和人工智能应用开发的完整过程。教学评价上，构建融合过程性评价和终结性评价的多元评价体系，评估学生对数据分析方法和人工智能基础技术的掌握程度、数据思维能力、创新应用能力等核心素养的达成情况，形成科学的评价反馈机制。高中信息技术课程与人工智能技术的深度融合，有助于拓宽技术视野，培养计算思维，提升学生在人工智能时代的数据分析能力和问题解决能力。

三、搭建沉浸式虚拟实验平台，强化动手实践体验

高中信息技术课程应紧跟技术发展前沿，将虚拟现实、增强现实等沉浸式技术引入教学实践，搭建沉浸式虚拟实验平台，为学生提供身临其境的动手实践体验。沉浸式虚拟实验突破了传统实验教学的时空限制，让学生在仿真环境中探索信息技术前沿问题，加深对抽象概念和复杂系统的直观理解。同时，虚拟实验平台的交互性和灵活性，有助于激发学生的学习兴趣，培养探究精神和创新意识。将沉浸式虚拟实验引入信息技术课程，对于提升实践教学质量、培养学生核心素养具有重要价值。

以《数据库与数值计算》为例，探讨沉浸式虚拟实验平台的教学应用。在数据库设计环节，开发基于AR技术的Access数据库可视化实验，学生可在增强现实环境中直观操作数据库对象，通过三维立体方式展示表结构、关系模型和查询流程，加深对数据库概念和原理的理解。在数值计算模块，搭建基于Python和Access的数据处理虚拟实验平台，学生通过编写SQL查询语句和Python计算脚本，实现复杂数据的提取、统计和分析，探究大数据处理的基本方法[2]。针对数据可视化的教学，开发沉浸式数据分析实验室，学生可在虚拟环境中导入Access数据库中的数据集，通过交互式操作进行多维数据探索、统计分析和预测建模，直观体验数据科学的研究过程。在综合实践项目中，学生运用Access数据库存储和管理数据，结合Python进行数值计算和分析，开发如智能校园管理系统、社区数据分析平台等应用，并通过虚拟仿真技术进行系统功能测试和性能优化，在设计性实验中强化数据处理和编程实践能力。沉浸式虚拟实验教学的成效评估，需要构建融合知识应用、实践操作、创新设计等维度的多元评价，形成有针对性的改进措施，促进数据库教学和数值计算实践的持续优化。

四、结束语

综上所述，本研究探索了人工智能技术赋能高中信息技术课程教学的有效策略。通过构建智适应学习系统、升级课程内容体系、搭建沉浸式虚拟实验平台、建设智慧教研社区等多维度的实证分析，揭示了人工智能技术应用于信息技术教育的路径和价值。未来研究还需进一步拓展人工智能与信息技术教育融合的广度和深度，探索人工智能思维与计算思维的协同培养策略，推动教育评价的智能化与个性化改革，构建人工智能时代的信息技术教育新生态，最终实现信息技术教育从知识传授向能力培养、从工具应用向智慧创新的范式革新，为培养德智体美劳全面发展的创新型科技人才奠定基础。

参考文献：

刘超.生成式人工智能赋能高中信息技术教学[J].中国信息技术教育， 2024（16）：46-49.

蔡宝来.人工智能赋能课堂革命：实质与理念[J].教育发展研究， 2019， 39（2）：5.