人工智能教育在高中信息技术课堂的创新路径探索

一、引言

人工智能作为新一轮科技革命和产业变革的核心驱动力，正深刻改变着人类的生产生活方式。在教育领域，将人工智能教育融入学科教学已成为全球趋势。高中阶段是学生思维能力与创新意识快速发展的关键时期，信息技术课堂作为开展人工智能教育的重要载体，承担着培养学生数字素养与科技思维的重任。然而，当前高中人工智能教育仍存在课程体系不完善、教学方法单一、实践资源不足等问题。探索人工智能教育在高中信息技术课堂的创新路径，对推动教育教学改革、培养适应未来社会发展的创新型人才具有重要现实意义。

二、人工智能教育在高中信息技术课堂的创新理论基础

（一）建构主义学习理论

建构主义认为，学习是学生在一定情境下，借助他人帮助，利用学习资源主动建构知识意义的过程。在人工智能教育中，教师可创设真实的问题情境，如利用人工智能技术解决校园垃圾分类问题，引导学生通过实践操作、小组协作，自主探索人工智能算法原理与应用方法，从而构建知识体系。

（二）项目式学习理论

项目式学习强调以项目为核心，学生在完成项目的过程中掌握知识与技能。在高中信息技术课堂中，设计人工智能主题项目，如开发简易人脸识别系统、智能语音助手等，让学生经历需求分析、方案设计、编程实现、测试优化等完整流程，培养学生的问题解决能力与团队协作精神。

（三）计算思维培养理论

计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解的思维方式。人工智能教育与计算思维培养紧密结合，通过算法设计、数据处理、模型构建等教学内容，引导学生掌握分解问题、抽象特征、算法设计与优化等计算思维方法，提升学生的数字化学习与创新能力。

三、人工智能教育在高中信息技术课堂的创新路径

（一）构建系统化课程体系

分层设计教学内容：根据高中生认知水平与知识基础，将人工智能教学内容分为基础层、提高层与拓展层。基础层涵盖人工智能基本概念、常见应用场景等；提高层涉及简单算法原理，如机器学习中的线性回归、决策树等；拓展层引导学生尝试利用开源工具进行小型人工智能项目开发。

整合多学科知识：打破学科壁垒，将人工智能教育与数学、物理、生物等学科知识相融合。例如，在讲解神经网络算法时，结合数学中的函数知识；在设计智能农业监测项目时，融入生物传感器与环境科学知识，拓宽学生知识视野。

开发校本课程资源：学校组织教师团队，结合本校实际与学生兴趣，开发具有特色的人工智能校本课程。收集整理适合高中生的教学案例、实践项目，编写校本教材，同时引入在线课程资源，如 Coursera 上的人工智能入门课程，丰富教学内容。

（二）创新教学模式与方法

情境化教学：创设贴近生活的教学情境，激发学生学习兴趣。如在讲解自然语言处理技术时，以智能客服、智能翻译为情境，让学生感受技术的实用性；在机器学习教学中，以预测股票走势、分析疾病数据为情境，引导学生理解算法应用价值。

小组协作学习：将学生分成小组，共同完成人工智能项目。小组内成员分工明确，分别负责需求分析、代码编写、测试优化等任务，通过协作交流，培养学生沟通能力与团队合作意识。例如，在开发智能交通流量监测系统项目中，小组成员协作完成数据采集、模型训练与系统调试工作。

跨学科项目实践：开展跨学科人工智能实践活动，如与生物学科合作，利用图像识别技术研究植物病虫害；与艺术学科合作，通过生成对抗网络创作数字艺术作品。让学生在跨学科实践中，体会人工智能技术的综合性与创新性。

（三）优化教学评价机制

多元化评价指标：建立涵盖知识掌握、实践能力、创新思维、团队协作等维度的评价指标体系。不仅关注学生对人工智能理论知识的理解，更注重学生在项目实践中的表现，如问题解决能力、代码编写质量、创新想法等。

过程性与终结性评价结合：过程性评价贯穿教学全过程，通过课堂表现记录、项目阶段性报告、小组互评等方式，及时反馈学生学习情况；终结性评价在课程结束后进行，以项目成果展示、理论测试等形式，全面评

估学生学习成果。

个性化评价反馈：根据学生个体差异与学习特点，提供个性化评价反馈。对于基础薄弱学生，重点鼓励其在实践中的进步；对于能力较强学生，提出更高层次的学习建议，如引导其参与人工智能竞赛，进一步提升能力。

四、人工智能教育创新路径实施的保障措施

（一）加强师资队伍建设

专业培训与进修：学校定期组织教师参加人工智能教育专题培训，邀请高校专家、企业工程师进行讲座与指导。鼓励教师参加线上课程学习，如中国大学 MOOC 平台上的人工智能教学法课程，提升教师专业知识与教学能力。

教研活动与交流：开展校内人工智能教育教研活动，组织教师集体备课、教学观摩与研讨。积极参与校际交流活动，学习其他学校先进教学经验，共同探讨教学中的难点问题，促进教师专业成长。

（二）完善教学资源建设

硬件设施配备：学校加大投入，建设人工智能实验室，配备高性能计算机、传感器套件、机器人设备等硬件资源。搭建在线实践平台，如TensorFlow 官方学习平台、阿里云人工智能实训平台，为学生提供便捷的实践环境。

软件资源开发：鼓励教师开发教学软件、教学课件，收集整理开源代码、数据集等资源。与企业、科研机构合作，引入真实项目案例与前沿技术资源，丰富教学素材。

（三）建立协同育人机制

家校合作：通过家长会、家长学校等形式，向家长宣传人工智能教育的重要性，争取家长支持。鼓励家长引导学生在课外关注人工智能领域动态，参与相关学习活动，如参观人工智能企业、参加科技展览等。

校企合作：学校与人工智能企业建立合作关系，邀请企业工程师走进课堂，开展讲座与实践指导；组织学生到企业参观实习，了解行业发展现状与技术应用场景。同时，企业可提供实习岗位与项目资源，为学生实践学习创造条件。

五、结论

在高中信息技术课堂中融入人工智能教育的创新举措，是顺应时代进步和推进教育革新的关键步骤。通过构建系统化的课程体系、创新教学模式与方法、优化评价机制，并配合师资力量的建设、教育资源的完善以及协同育人的保障措施，可以显著提高人工智能教育教学的质量，培育学生的人工智能素养和创新能力。在未来教育的实践中，持续探索和完善创新路径，推动人工智能教育在高中信息技术课堂的深入发展，对于培养适应智能时代需求的高素质人才具有重要意义。这一过程不仅需要教育工作者的积极参与和创新思维，还需要社会各界的支持与合作，包括政府政策的引导、企业的技术投入以及家庭的教育配合。通过多方共同努力，可以为学生打造一个全面、立体、互动性强的学习环境，使他们能够更好地理解和掌握人工智能技术，从而在未来的社会和职场中占据有利地位。

参考文献

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[2] 狄里夏提·阿里木江. 高中人工智能课程的设计[D]. 西南大学,2023.

[3] 宋俊毅 . 高中人工智能探究式教学案例设计与实践研究 [D]. 沈阳师范大学 ,2023.