人工智能驱动下初中信息科技课程情境构建路径探析

基于人工智能的初中信息科技教学中情境创设策略

[摘要]人工智能技术的发展为初中信息科技课程教学提供了更多的便利，可以将抽象的、难以理解的理论知识转化为与生活实际相联系的直观化场景或内容，拓展学生的学习资源。初中信息科技教学注重理论知识与实践环节的结合，推动学生能力与素养的综合发展。基于人工智能技术展开初中信息科技学科情境创设，借助AI构建智能体丰富情境创设资源，依托智能思维导图与虚拟仿真创设情境，结合项目式学习设计情境任务，通过智能评价与习题推送助力学生个性化发展，以人机互动提升情境教学趣味性，优化初中信息科技教学效果，强化学生信息素养培育。

[关键词]人工智能；信息科技；情境创设；虚拟仿真；项目式学习

关于人工智能技术在教育教学中的应用已经有了不少研究，有的学者注重数字化资源的挖掘和利用[1]，有的学者注重教学方式的优化和关键平台的构建等[2]。基于人工智能技术的教学情境创设，可以打破时空限制，给学生提供更丰富的教学情境资源，提高情境创设的有效性和真实性。智能作业评价能指导学生形成自我反思，为能力优化提供依据。因此，基于人工智能技术研究，初中信息科技教学中情境创设的策略具有重要性和可行性。

基于人工智能技术，创设初中信息科技教学情境，其优势体现在以技术为载体、以资源为基础、以评价为落地检验与教学优化导向，促进技术与教学之间的良性循环。技术应用可以动态更新教学资源，为评价提供便利；应用资源产生的学习行为和结果可以为评价提供依据；评价能促进技术更迭和资源优化。

（一）技术赋能

应用人工智能技术创设初中信息科技课堂教学情境，可以实现技术赋能，发挥虚拟仿真技术的优势，给学生创造更加真实的学习场景，调动学生的生活经验和知识基础，投入场景中解决实际问题[3]，提高情境教学的实效性与学生的学习效果。教师可以基于虚拟仿真实验平台搜索实践案例或设定实践案例，通过真实数据和相关参数提供实践素材，既能补充教学资源，也能增强学生的实验沉浸感。实验过程中学生可以结合需求随意调整参数，获得实验结论。同时学生在虚拟情境下所获得的最优方案可以自动导出，提供学习参考。在虚拟场景中，学生会通过虚拟教学助手的辅助和评价逐渐完善实验方案，优化观察、建模、验证等学习全过程，强化能力和素养培育。

（二）资源赋能

初中信息科技教学期间，教师希望通过情境创设来拓展学生学习的广度和深度。然而教材资源有限，教师需要拓展资源。以往教师主要依靠互联网和数据库等搜索资源，缺乏针对性和具体性，且花费较多时间梳理、整合与归纳，效率低下。而借助人工智能技术，可以提高资源的针对性、全面性，节省备课时间。以往教师在创设教学情境时所使用的资源多以图片或视频的形式展现，在人工智能技术的支持下，教学情境的创设可以通过动图、智能体等吸引学生的注意力。学生依据智能体的引导或指定指令执行学习任务，能提高实践活动参与的有效性，进一步发展自身的信息科技能力与素养。

（三）评价赋能

通过智能评价，可以实现即时性反馈和总结性反馈。及时反馈体现在利用人工智能技术实时监控学生的课堂学习状态，结合学生不足及时提出建议。总结性反馈则是结合学生的课堂发言、提问频率、实验参与程度、实验创新能力和实验结果准确性、作业情况等进行综合性分析，学生可以在智慧教学平台中了解自己的学习问题和成果，并进行有针对性的调整，教师也可以依据此更新技术应用方法或修改教学方案。

初中信息科技教师利用人工智能技术创设教学情境，以信息意识、数字化学习与创新等素养培育为主线，贯穿资源开发、情境创设、项目实施、智能评价全流程。教学遵循学生主体性原则，实现与技术的深度融合，如学生参与技术支撑下的项目探究活动，教师利用智能评价结果布置与学生能力发展相适应的个性化作业等。

（一）情境创设资源的拓展

基于人工智能技术开展初中信息科技教学，情境创设时教师可以结合学生的需求和教材内容拓展辅助学习资源，确保学生高效理解所学内容，为后续深入探究和应用奠定基础。创设情境的过程中教师可以借助豆包（Doubao）AI构建智能体，智能体实时监督学生的理解情况。当智能体识别出学生的学习广度不足时，及时丰富情境内容。

以苏科版初中信息科技“物联网的起源”为例，创设“物联网起源”情境，教师在情境中增加历史场景和科技发展场景。学生利用VR设备进入观察情境进行学习，认识早期射频识别技术，明确物体与互联网、物体与物体之间的关系，实现初步认知。教师将“1991年剑桥大学科学家们编写程序”的案例，利用豆包AI制作智能体，以说书人的口吻讲述该故事，增强课堂趣味性。如以“话说上世纪90年代初，英国剑桥大学有个特洛伊计算机实验室，里头的科学家们个个都是搞技术的高手，可偏偏被一件小事愁坏了……”为开头，中间加上拍板的声音，提升课前情境导入的效果。最后智能体讲述道：“有个专门的‘特洛伊咖啡壶’网站，居然吸引了近240万人点击围观。说出来你可能不信，咱们现在常见的网络摄像头，不管是市场开发、技术应用，还是后来的各种网络扩展，追根溯源，皆源于此。”此外，教师也可以借助人工智能技术实现虚拟仿真平台的搭建，基于“起源”这一主题，给学生构建个性化资源框架，使学生快速了解早期技术原理，掌握当时的技术逻辑。

（二）虚实结合的情境创设

初中信息科技课程中有许多较为抽象的概念，若缺乏实际操作，会影响学生对信息科技知识的理解。教师应结合人工智能技术给学生构建虚实结合的实践情境，通过演示和实际参与，完善学生的思维体系，提高动手能力、想象能力和创新能力。

以苏科版初中信息科技“物联网概念与历史发展”为例，教师结合人工智能技术构建智能思维导图，罗列出2005年、2010年及2020年之后物联网的发展情况。学生通过点击思维导图中的时间节点，查询技术特点、典型案例等详细信息。当学生接触到早期智能家居雏形时，可以在教师构建的虚拟仿真平台上了解其技术原理，通过鼠标操作或触屏操作使用智能家居，了解其传感精度。教师组织学生实地考察各小区的AI智能门禁，了解智能终端设备，直观体会人脸识别技术的先进性，明确物联网技术应用场景的多样性，通过体验智能服务，初步建立“技术+平台”的管理思维模式。实体体验后，学生回到教室，教师结合人工智能技术构建早期门禁卡的虚拟情境，并利用人工智能技术生成新旧人脸识别技术进化的对比表，进而将内容拓展为生物识别技术与“物联网+门禁”的发展，组织学生实践构想，借助实体材料制作简易模型，提高学生知识与实践的转化能力。最后，教师结合学生的学习过程组织分享，帮助学生形成系统化的知识体系。

（三）主题情境下项目设计