新課程改革背景下人工智能技術在中小學信息科技教學中的應用研究

摘" 要：面對新課程改革，為進一步推動中小學信息科技學科教學質量的提升，應積極探索人工智能技術在教學中的應用。首先，分析應用人工智能技術推動中小學信息科技學科教學的動因。其次，采用案例法，從學習方式、教學手段、教學內容和教學評價四個方面分析人工智能技術的實踐應用。最后，對應用人工智能技術促進信息科技學科教學改革提出建議。在中小學信息科技學科教學中運用人工智能技術，能有效應對教學條件發展不均衡、課程內容設置差異大、教師對人工智能技術認識不足、學生個性化和差異化學習需求無法滿足等問題，對促進中小學信息科技學科教學改革具有重要意義。

關鍵詞：新課程改革；人工智能技術；中小學；信息科技；核心素養

文章編號：1671-489X（2025）01-00-04

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.01.0

0" 引言

2022年4月，教育部發布《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》，將中小學信息課程名稱定名為“信息科技”，并加入與人工智能（AI）技術相關的課程內容，包括“人工智能與智慧社會”“互聯智能設計”等[1]。將人工智能相關技術充分應用到信息科技學科教學實踐，對豐富教學內容、拓展教學思路、滿足學生教學需求、提升教育質量等具有重要作用。目前，將人工智能技術融入教育教學實踐已成為研究領域關注的焦點。隨著人工智能技術在教學領域的應用不斷拓展和深化，對人工智能教育應用[2]的研究逐漸展開，為人工智能技術在中小學信息科技學科教學中的應用研究提供了理論基礎。

那么，運用人工智能技術推動中小學信息科技學科教學的動因有哪些？人工智能技術的應用會給信息科技學科教學改革注入哪些新活力？本文將圍繞這些問題進行探討，并給出應用人工智能技術促進信息科技學科教學改革的建議，希望對一線教師教學提供一定的實踐指導作用。

1" 應用人工智能技術推動中小學信息科技

學科教學的動因

應用人工智能技術推動中小學信息科技學科教學是互聯網環境下教學轉型的新樣態。基于人工智能技術的教學可以為學生提供個性化的學習機會，重視學生的個性差異，提高學生對信息科技學科的學習興趣。從學校、教師和學生三個方面，分析將人工智能技術融入信息科技學科教學存在的問題，結合現狀歸納教學問題產生的原因，總結應用人工智能技術推動信息科技學科教學的必要性。

1.1" 將人工智能技術融入信息科技學科教學存在的問題

1.1.1" 學校層面

1）教學條件發展不均衡。人工智能技術應用于中小學信息科技學科教學需要良好的教學設備支持。然而，部分學校，尤其是偏遠地區的學校，受經濟條件和教學環境限制，在教學中應用人工智能技術存在一定的障礙。同時，教學基礎設施不完善，如缺少人工智能技術支持的指紋識別、語音識別、文字識別、VR視頻等技術，學生因缺乏親身體驗，無法留下深刻印象，無法真切感受人工智能已經融入生活的各個方面。

2）課程內容設置差異大。不同學校對于人工智能課程的內容（如圖像識別、語音合成、語音識別、人工智能編程等重點內容）設置存在較大差異，導致學校全面開展應用人工智能技術的學科教學比較困難。

3）人工智能技術教學平臺不成熟。很多學校雖然嘗試開設人工智能課程，借助人工智能技術實現智能化教學，提高學生的學習效率和興趣，但是很難找到專供學生體驗、適合中小學的人工智能技術教學平臺。

1.1.2" 教師層面

1）教學觀念轉變不及時。在傳統教學模式中，教師教學的主要任務是教授學生知識，教會學生一些計算機基本技能[3]。目前，在新課程改革背景下，一些教師仍然沿用傳統的教學觀念和教學方法，對新頒布的《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》理解不準確，學生主體地位很難體現，導致學生學習缺乏積極性和主動性。這種被動學習導致學生學習質量和效率不佳，影響教學質量和效率的提高。總之，傳統的教學理念已經不能滿足新課程改革背景下學生個性化學習的需求。

2）專業理論和教學培訓不足。由于教學過程缺乏案例研究，教師在備課時沒有足夠的案例參考，只能依靠自己探索，導致教學難度較大。部分教師難以精準掌握人工智能技術教學的理論知識，無法引領學生科學、深入探究相關內容。同時，中小學信息科技教師大多缺乏人工智能技術的相關培訓，對人工智能技術的了解較為片面，無法很好地將人工智能技術應用于學科教學，導致教學內容不明確，阻礙人工智能技術在學科教學中的應用。

3）對人工智能技術的了解不深入。由于人工智能是一個新興行業和領域，很多中小學教師對人工智能技術的了解不深，對前沿應用缺乏實踐經驗，導致人工智能技術教學在信息科技學科中的開展不順利。

1.1.3" 學生層面

一方面，中小學生在課堂行為上往往展現出較強的表現欲望，同時在自我控制能力方面相對較弱，容易在課堂上交頭接耳、做小動作等，影響學習效果。另一方面，學生興趣愛好、學習習慣、自身能力各不相同，學習接受程度也有所不同。根據面向核心素養的教學設計理論，對中小學生一般特征進行分析可知，小學生在情感方面的自居作用、模范趨勢的自我意識有較快發展，學習動機傾向興趣型。同時，信息科技學科學習內容專業性較強、知識分散，學生處于被動的學習狀態，容易喪失學習興趣[4]。到了中學階段，學生思維能力迅速發展，自我意識逐漸明確，抗誘惑能力日益增強，抽象邏輯思維能力占有優勢。但是，中學生在很大程度上還屬于經驗型學習者，需要感性經驗的直接支持。但目前信息科技學科教學中實踐機會較少，導致教學內容滯后，影響學生對信息科技的理解和掌握，影響教學質量和學習效果。

1.2" 在信息科技學科教學中應用人工智能技術的必要性

1.2.1" 信息科技學科教學應用人工智能技術是時代發展的必然要求

人工智能技術作為全新、系統的教育技術應用，能夠在一定程度上提高教育質量，還可以促進學生更好地適應未來社會的發展，增強學生綜合素養。與普通的信息技術相比，人工智能技術的獨特性有助于信息科技學科培養適應未來社會需求的人才。

1.2.2" 信息科技學科教學應用人工智能技術是新課程改革的必然要求

隨著新課程改革的不斷深入，各級教育部門對中小學生課程學習越來越關注，要求必須實現學生德智體美勞全面發展[5]。人工智能技術是學校基礎教育改革大力發展的對象，不僅可以提高學生學習信息科技的興趣，還可以培養學生的創新思維，提高邏輯思維能力。在部分農村、偏遠山區學校，人工智能技術的應用有利于推動學生思維創新，提升學生的學習積極性，開闊學生視野，對學校基礎教育教學質量的提升具有顯著作用。城區學校具備良好的教學條件，人工智能技術在信息科技學科教學中的應用要拓展學習內容，如人臉識別、學生動作識別等，都是人工智能技術在中小學信息科技學科教學中的典型應用。

1.2.3" 信息科技學科教學應用人工智能技術是提升教學質量和增強學習效果的必然要求

對教師來說，將人工智能技術運用到信息科技學科教學中，能夠極大地節省教學時間，緩解教學壓力，快速解決教學問題，提高教學質量。教師通過人工智能技術可以對學生的學習情況進行有針對性的分析，為學生提供及時、有效的學習指導。

對學生來說，他們可以直觀地感受人工智能技術給學習帶來的便利，產生真實客觀的學習體驗。學生通過學習和掌握生活中的人工智能技術應用，體會人工智能技術為人們的學習、工作和生活帶來的便捷，感受人工智能技術的發展給人類社會帶來的深刻影響，從而有效提升學科核心素養。

2" 人工智能技術在信息科技學科教學改革

中的應用

在H市D中學信息科技學科的教學實踐和學校教學改革過程中，教師結合案例講解人工智能技術，積累了豐富的優質教學案例，促進了信息科技學科的教學改革。同時，人工智能技術帶來的個性化學習改變了傳統教學模式，推動了信息科技學科的教學改革。一方面，大數據挖掘和智能分析將學生分析、學習需要分析等與教學目標、教學手段進行匹配；另一方面，智能互動終端采集學生學習的實時數據，方便教師動態調整教學內容和教學方法。通過對學生線上線下學習數據的收集和分析，能夠準確、全面地評估學生對每一個知識點的掌握情況，為每一位學生構建知識圖譜，提高學生對知識點查缺補漏的精準性，實現傳統授課模式下難以開展的個性化教學。人工智能技術對中小學信息科技學科教學模式的變革，具體體現在學習方式、教學手段、教學內容和教學評價四個方面。

2.1" 學習方式由被動到主動

中小學階段的學生已經具備一定的學習經驗，在學習過程中有自己的想法和認知。人工智能技術應用于信息科技學科教學中，教師結合學生學習的不同經歷，充分尊重學生差異，讓每一位學生都展現出自己不同的學習能力和學習興趣。同時，教師在運用人工智能技術構建課堂學習環境時，充分尊重每一位學生的個性需求，保證學生主動、積極地參與人工智能課堂學習，真正實現學習方式由被動到主動的轉變。

在“AI寫詩——在線助力學習體驗”一課中，基于真實的情境——寫詩，引導學生經歷“發現問題—提出問題—分析問題—解決問題”的過程。教師通過寫、讀、賞、畫、思、悟、辨等環節，引導學生在體驗AI寫詩的同時，思考和理解AI寫詩的過程，并遷移到其他問題的解決上。AI寫詩人工智能技術在信息科技課堂上的應用，促使學生的學習方式由被動轉變為主動，極大地提升了學生探索、學習信息技術的積極性，讓課堂變得更加生動有趣，取得很好的教學效果。

2.2" 教學方式由單一到多元

人工智能技術的應用給中小學信息科技學科教學帶來許多教學方式的變革，包括人工智能的教學自動化[6]、精準診斷、自適應學習[7]、個性化學習等[8]。人工智能技術的不斷進步與發展，為教師的教學提供了多種選擇，例如，智能導學系統為學生提供的智能輔導功能，可以極大地提高教學質量。智能導學系統是借助人工智能技術，讓計算機扮演虛擬導師向學生傳授知識、提供學習指導的適應性學習支持系統[9]。借助信息技術智能系統，將人工智能技術嵌入學校機房電腦中，并通過互聯網和大數據等技術實時追蹤、搜集并處理數據。學生在機房學習過程中，信息技術智能系統會自動判斷學生操作是否正確、基礎知識的掌握是否牢固等情況，進而提出輔導建議。信息技術智能系統幫助信息科技教師擺脫重復的機械勞動，更好地實現教學方式從單一到多元的轉變。

跨學科項目化教學是信息科技課主流的一種教學方式，基于生成式人工智能技術的跨學科教學可以促進信息科技學科教學方式從單一到多元的轉變。例如，在“人人都是藝術家”的項目教學中，基于生成式人工智能技術開展跨學科項目化教學。

首先，根據項目要求確定漫畫故事，學生通過賞析中外優秀作品，了解漫畫的創作方法，確定自己的風格；

其次，基于生成式人工智能應用網站開始創作劇本、繪制畫面；

再次，通過明確小組成員分工，協同制作漫畫，成員體驗不同生成式人工智能算法下的作品差異性，利用云存儲實現小組協作辦公；

最后，評價漫畫作品的藝術性，探究技術與藝術的關系，完成基于生成式人工智能技術的跨學科學習。

2.3" 教學內容由單調到多彩

中小學信息科技的教學內容應與學生的日常生活息息相關，如果教學內容都是書本上的基礎知識，沒有和學生的生活實際相聯系，信息科技學科的教學會非常枯燥，會導致無法充分培養學生信息科技學科核心素養。

在教學中，教師可以借助圖片、視頻等展示生活中的智能產品，如智能家居等。學生通過觀看圖片或視頻資料，能夠更形象地認識到人工智能技術在生活中的應用，增強對人工智能技術的了解和認識。教師結合教材內容，將實際生活與教學內容相結合，如在教學“個性水杯展”時，引入實際生活中的智能產品，引導學生認識智能產品背后的原理。通過這種生動的教學方式，學生不僅能夠更好地完成學習任務，還可以提升信息科技學科核心素養。同時，教師從學生的實際生活出發，講述人工智能技術的發展，如從數字密碼到指紋鎖、聲音鎖、面部鎖的發展過程，讓學生在信息科技課堂上直觀感受人工智能技術給生活帶來的便利。

2.4" 教學評價由同質到個性

在信息化教育推進過程中，信息科技教師應制定更合理的教學計劃和目標，與學生建立起更緊密的互動關系。這就需要教師及時了解學生對課堂學習內容的接受情況。人工智能技術應用于學科教學之后，借助智能化反饋平臺能夠實現智能、個性、及時的學習評價，教師可以隨時查看每個學生的學習情況，及時幫助學生解決學習中的難題。這樣一來，教師和學生之間就可以建立實時、高效、全面的信息傳遞機制，優化課堂教學機制，實現教學評價由同質向個性的轉變。

教師在課堂中引入智能測評方法，可以自動生成評估報告。如在教學“機器人奶茶店——探秘函數”時，教師可以全面分析學生的表現，包括學生對程序性知識和操作性知識的掌握情況、動手操作情況等。教師在學生完成機器人奶茶店的項目后，利用智能技術為學生提供整體性的評估，針對具體的項目學習環節為學生提供個性化的評價和指導反饋，從而取得理想的教學效果。

3" 應用人工智能技術促進信息科技學科教" "學改革的建議

針對人工智能技術融入中小學信息科技學科教學存在的問題，需要進行理性反思。本文結合人工智能技術在中小學信息科技學科教學中的應用情況，從專業知識研究層面和教學實踐層面為教學改革提供一些建議。

3.1" 專業知識研究層面

3.1.1" 學習人工智能技術相關的專業知識

將核心素養培養和人工智能技術融入信息科技學科教學中，加深學生對人工智能技術的了解與掌握。定期組織教師培訓，鼓勵教師適應信息科技的快速發展，了解信息科技發展歷程，深入領會發展特點，及時關注發展動態，增強積極應變意識。在把握育人要求和學科原理基礎上，注重體現最新科技成果，優化教學內容，更新教學手段，創新教學模式。

3.1.2" 深入研究人工智能技術在信息科技學科教學中的應用

充分認識人工智能技術在中小學信息科技學科教學中的價值，在教學中借助網絡工具獲取更多關于人工智能技術應用于學科教學的資料，并進行深入研究，培養研究意識、開闊技術視野、關注信息科技發展趨勢，促進信息科技學科教學方法的研究與創新。

3.1.3" 共享教學和研究成果

通過跨校教學交流，學習其他學校教師的優秀教學方法，如巧妙利用免費的人工智能技術體驗平臺，為學生帶來人工智能啟蒙教學等。通過案例研究，為教學提供具體的策略和解決方案。建立教學和研究成果共享機制，促進信息科技學科教學均衡發展，提升教學質量，推動學科改革。

3.2" 教學實踐層面

教師可以通過觀摩發達地區學校的課堂教學，或者在日常聽課、評課、備課等環節開展對人工智能技術應用于教學的探討，提升教學水平，促進信息科技學科教學改革。觀摩發達地區學校的公開課，學習這些學校的教師如何運用人工智能技術開展信息科技學科教學；通過積極參與日常聽課活動來提升教學能力，提前與其他教師溝通并認真參與聽課，取長補短；課后寫好評課記錄，結合實際進行教學反思，發現并解決教學問題，不斷積累教學經驗；在集體備課或者個人獨立備課時，要有意識地準備具有豐富性、趣味性和協作性等特點的探索式活動，拓展學生思維。同時，教師應設計生活化的應用實例，應用人工智能技術創設智能教學場景，充分發揮人工智能技術的作用，引導學生進行操作，讓學生能夠帶著問題意識去探究、學習，并有效引入新課題，激發學生的學習興趣，提高教學效率，積極推動教學改革。

4" 參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部.義務教育信息科技課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022：11.

[2] 方旭，錢小龍.我國人工智能教育應用發展對策研究[M].北京：人民出版社，2021.

[3] 王建華，惠清.人工智能技術在小學數學課堂教學中的深度應用[J].小學教學參考，2023（5）：1-3，20.

[4] 岳靚麗.人工智能技術在信息技術教學中的使用[J].科技風，2021（30）：7-9.

[5] 季茂生，車英子.北京市中小學人工智能技術應用的現狀、問題及建議[J].中小學信息技術教育，2022（5）：5-7.

[6] 張志禎，張玲玲，李芒.人工智能教育應用的應然分析：教學自動化的必然與可能[J].中國遠程教育，2019（1）：25-35，92.

[7] 謝幼如，邱藝，劉亞純.人工智能賦能課堂變革的探究[J].中國電化教育，2021（9）：72-78.

[8] 胡小勇，孫碩，楊文杰，等.人工智能賦能教育高質量發展：需求、愿景與路徑[J].現代教育技術，2022， 32（1）：5-15.

[9] 朱莎，余麗芹，石映輝.智能導學系統：應用現狀與發展趨勢：訪美國智能導學專家羅納德·科爾教授、亞瑟·格雷澤教授和胡祥恩教授[J].開放教育研究，2017，23（5）：4-10.