初中计算机课堂中的人工智能基础教学设计研究

熊学文

赤峰市松山区教育教学研究中心 024005

摘要：在智能时代与义务教育信息科技课程改革双重背景下，人工智能基础教学成为初中计算机课堂转型的核心内容，教师实施科学化、适配性的教学设计能有效破解初中AI教学落地难题，培养学生计算思维、信息素养与创新意识，落实启蒙性、普及性AI育人目标，为初中计算机课堂人工智能教学实施提供可参考的设计思路与实践依据，助力信息科技课堂高质量转型。

关键词：初中计算机课堂；人工智能；基础教学

初中阶段是学生科技素养启蒙、思维能力发展、学习兴趣定型的关键时期，人工智能基础教学并非专业技术传授，而是立足启蒙定位，帮助学生感知AI技术、理解应用逻辑、树立正确科技伦理。当前初中计算机课堂AI教学仍处于起步阶段，普遍存在内容专业化、教学形式化、实践浅层化、学情适配性弱等问题，难以发挥课程育人价值。教师开展针对性、系统化的人工智能基础教学设计研究可以回归学生认知规律与课堂教学实际，优化教学内容、工具、案例与实施流程，成为落实课程标准、提升课堂实效、培育学生核心素养的迫切需求。

一、初中计算机课堂中的人工智能基础教学的意义

（一）培养计算思维，适应智能时代发展

教师在初中计算机课堂开展人工智能基础教学可以引导学生摆脱具象化、经验化的惯性思维，逐步形成抽象分解、算法设计、模型构建、问题优化的系统化思维方式，学生从中可以逐步理解数据采集、特征提取、逻辑判断、自动执行、反馈优化的基本逻辑，将复杂生活问题拆解为可处理、可运算、可解决的简单问题，并迁移到数学、物理、生物等学科学习与日常生活决策中，帮助学生形成理性、严谨、高效的思维习惯，为学生适应智能社会发展、应对未来技术变革、参与数字化创新奠定坚实的思维基础。

（二）激发科技兴趣，助力早期职业启蒙

相较于传统计算机教学的指令性、重复性操作，人工智能基础教学聚焦智能技术的新奇应用与逻辑奥秘，更容易引发学生的好奇心与探究欲，唤醒学生对前沿科技的关注与热爱。同时，初中阶段是学生职业认知萌芽、兴趣方向初步确立的关键时期，人工智能基础教学兼具科技性、实践性与时代性，可以帮助学生提前了解智能科技领域的发展方向、应用场景与职业内涵，打破科技职业的陌生感与距离感，学生借助系统的AI启蒙教学可以初步感知人工智能与计算机科学、软件工程、数据分析、智能设计、数字媒体等相关职业的内在关联，形成对科技类职业的初步认知与正向认同，为未来学科选择、职业规划埋下兴趣种子。^[1]

（三）提升信息素养，增强社会适应力

教师在计算机课堂开展人工智能基础教学可以全面完善学生的信息素养结构，帮助学生掌握智能工具的基本使用逻辑，提升数字工具应用能力，适应智能化社会生活节奏，并引导学生建立正确的数据意识、信息安全意识与科技伦理意识，理性看待人工智能的技术价值与潜在风险，具备辨别信息、保护隐私、规范使用智能工具的基本能力。学生在信息爆炸、智能技术泛在的环境下不再是被动的技术接受者，而是具备理性认知、自主判断、规范行为的数字公民，切实提升学生在智能社会中的生存能力、适应能力与责任意识。

（四）丰富课程体系，推动跨学科融合

传统初中计算机课程长期处于边缘化、单一化、技能化状态，课程内容陈旧、学科边界固化、育人价值薄弱，难以适配新时代育人要求，AI教学为计算机课程注入前沿科技内容，打破传统课程以软件操作、基础理论为主的陈旧格局，实现课程内容的时代化更新，推动计算机课程从技能训练型向素养培育型、从单一知识型向综合探究型转型，完善课程育人结构。人工智能天然具备跨学科属性，其内容融合数学逻辑、物理原理、工程思维、艺术设计、伦理道德、社会科学等多学科知识，可以有效打破学科壁垒，推动计算机学科与数学、语文、道德与法治、美术、劳动等学科的深度融合。^[2]

二、初中计算机课堂中的人工智能基础教学的现状

（一）教学内容过于抽象，脱离学生认知水平

部分教师实施的人工智能教学内容直接照搬高中、高校人工智能专业知识，大量堆砌算法、神经网络、机器学习、深度学习、数据模型等专业术语，偏重理论原理阐释与技术概念讲解，缺乏从具象到抽象、从感性到理性的梯度设计。教学内容编排未遵循初中生认知逻辑，跳过生活感知、现象体验、直观理解的基础环节，直接进入抽象理论与专业概念，超出学生现有认知负荷与理解能力，再加上内容筛选缺乏基础性、启蒙性、适配性意识，混淆了“专业教学”与“基础启蒙”的定位，将人工智能高阶段知识前置化、简易知识复杂化，既无法让学生真正理解核心内涵，也容易让学生产生畏难情绪与抵触心理。

（二）教学工具门槛较高，学生参与度不足

部分课堂直接使用面向专业学习者的代码开发工具、专业AI软件与编程环境，要求学生具备扎实的代码编写、环境配置、语法逻辑基础，而初中生普遍缺乏系统编程训练，信息技术操作能力参差不齐，难以适应高门槛工具的操作要求。高门槛教学工具将大量时间耗费在代码记忆、语法纠错、环境调试上，挤占了学生认知AI原理、体验技术逻辑的核心学习时间，导致学生因操作障碍放弃实践探究，课堂沦为少数能力突出学生的展示场，多数学生只能被动旁观，全员参与、全员体验的教学目标完全落空。^[3]

（三）缺乏贴近生活的案例，学习动机不强

部分教师开展的人工智能教学普遍存在内容去生活化、案例虚拟化、意义空洞化的问题，教学过程聚焦专业理论与技术本身，完全脱离学生的校园生活、家庭生活与社会生活经验，学生无法感知人工智能的现实价值与应用意义，仅将其视为陌生、空洞、无用的理论知识，内在学习动机严重不足。教学案例选择缺乏生活化、真实性、情境性，多为抽象化、专业化的技术案例，与学生日常接触的智能出行、在线学习、语音助手、人脸识别、智能导航等生活场景完全割裂，无法建立知识与生活的关联。学生看不到AI知识的实用价值，感受不到技术与自身生活的联系，只能被动接受理论灌输，缺乏探究欲望与学习主动性。

（四）实践活动单一，缺少项目式学习支撑

目前初中计算机AI教学仍延续传统理论讲授模式，实践活动形式极度单一，普遍停留在教师演示、学生模仿、简易操作的浅层阶段，缺乏系统化、探究式、全过程的项目式学习支撑，学生无法完整经历AI认知、探究、实践、优化的学习过程。课堂实践多为碎片化、指令性、一次性操作任务，缺乏真实情境、核心任务、持续探究、合作共创的项目式学习设计，学生只完成局部、零散的操作练习，未形成完整的学习闭环，项目式学习所需的情境创设、任务分解、合作探究、成果展示、反思优化等环节完全缺失，实践活动重形式、轻过程，重操作、轻思维，重结果、轻素养，无法调动学生的探究意识与创新能力，难以培育计算思维、问题解决能力与合作能力，人工智能教学停留在表层知识识记层面，无法实现核心素养培育目标，也背离了人工智能教育的本质初衷。^[4]

三、初中计算机课堂中的人工智能基础教学的策略

（一）构建“概念具象化”的教学内容体系，符合学生认知

初中学生的认知发展仍处于从具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的关键阶段，对人工智能领域的专业概念、抽象原理、技术逻辑缺乏前置认知基础，直接讲授算法、模型、神经网络、机器学习等专业术语极易让学生产生畏难情绪，丧失学习兴趣。教师在课堂上组织“概念具象化”教学内容体系要摒弃传统学科化、理论化、术语化的内容编排方式，将人工智能复杂抽象的核心概念、技术原理、运行逻辑转化为学生可感知、可理解、可联想的生活化内容、直观化表达、通俗化解读，实现“复杂知识简单化、抽象概念具象化、专业术语通俗化”。教师可以遵循“从生活到技术、从现象到原理、从感知到理解”的内容组织逻辑，先呈现学生生活中熟知的AI应用场景，再拆解背后的技术逻辑，最后提炼核心概念，将抽象知识点与生活场景、直观现象、简易实验深度绑定，弱化理论推导、强化直观感知，让学生借助已有生活经验理解AI知识，逐步建立对人工智能的完整认知，实现教学内容与学生认知水平的精准适配，为深度学习奠定基础。

例如教师在初中人工智能入门单元教学中结合“人工智能”核心概念，摒弃“模拟人类智能的技术科学”等专业定义，先呈现人脸识别解锁手机、语音助手对话、作业拍照搜题、智能美颜、网课语音转文字等学生日常高频使用的场景，让学生直观感知“AI就是让机器像人一样看、听、说、思考、做事的技术”，再逐步提炼概念内涵。同时在学习“机器学习”这一难点内容的时候，教师可以将其具象化为“学生刷题学习”的过程，机器运用大量数据练习，总结规律，最终实现自主判断，彻底拆解抽象原理，依据“计算机视觉”“自然语言处理”等专业术语，分别对应“机器看懂图像”“机器听懂人类语言”的通俗表达，搭配动态演示视频、实物演示过程简化理解，整体教学内容按照“生活AI应用→直观现象感知→通俗原理解读→核心概念提炼→简单应用实践”逐级递进，完全贴合学生认知节奏。

（二）推广低门槛图形化AI教学平台，增强学生参与度

教师在课堂上运用低门槛图形化AI教学平台可以彻底降低人工智能实践学习的技术门槛，让学生摆脱复杂代码与环境配置的束缚，将全部精力聚焦于AI逻辑理解、流程设计、实践探究与成果创造，这类平台内置语音识别、图像识别、文字识别、智能对话、机器学习等常用AI功能模块，教师无需专业技术调试，学生只需运用模块拼接、参数设置、素材上传即可完成简易AI项目创作。同时平台操作界面友好、交互性强、反馈及时，能快速给予学生成就感，有效激发动手实践意愿，全面提升课堂参与度与投入度，让人工智能实践教学真正落地初中普通课堂，实现全员参与、全程实操。^[5]

例如教师统一选用Mind+AI模块、编程猫AI创造平台、微软Make Code AI三款低门槛图形化工具，全面替代传统代码式教学，以“图像识别”实践课为例，教师摒弃专业AI开发工具，选用编程猫AI平台开展教学，学生无需编写任何代码，只需在平台中拖拽“图像识别”“数据训练”“结果输出”等模块化指令，完成简单拼接，即可自主设计简易AI识别项目。学生在课堂上上传花卉、文具、动物等日常物品图片，对AI模型进行简易训练，让机器自主识别不同物品，部分学生还结合平台功能设计“垃圾分类智能识别”“课堂坐姿检测”等简易小项目。平台针对零基础学生内置引导式操作步骤、实时错误提示、成品案例参考，即便信息技术薄弱的学生也能独立完成实操，相较于复杂代码教学，图形化平台让所有学生都能动手参与，课堂参与率从不足40%提升至100%，学生主动探究、自主调试、合作优化的学习状态普遍形成。

（三）设计生活化、任务驱动的项目案例，激发学生内驱力

教师在课堂上实施生活化、任务驱动的项目案例设计要以学生真实生活需求为核心抓手，将AI知识技能融入具体、真实、可完成的任务项目中，让学生在解决生活实际问题的过程中学习知识、提升能力、感知价值，从“要我学”转变为“我要学”，从根本上激发自主学习内驱力。教师选取的案例要完全取材于学生校园生活、家庭生活、社会生活，聚焦校园防疫、日常学习、垃圾分类、出行便利、文明校园、家庭服务等真实场景，让学生感受到人工智能并非遥远的高深技术，而是解决身边问题的实用工具，强化技术应用意识，将教学目标拆解为层层递进、逻辑清晰、具有挑战性的子任务，以核心任务为主线、子任务为阶梯，引导学生逐步完成知识探究、实践操作、问题解决。

例如教师在课堂上设计三大递进式核心项目，入门级项目为“我的智能语音助手”，聚焦学生日常使用手机语音助手的生活经验，拆解“唤醒机器→语音输入→指令识别→执行操作”核心任务，让学生运用图形化平台搭建简易语音助手，实现查天气、设提醒、报时间等实用功能，学生在熟悉场景中快速入门。进阶级项目为“校园垃圾分类智能识别器”，结合校园文明创建、垃圾分类教育的真实需求，布置“收集分类图片→训练AI模型→实现自动识别→优化识别准确率”完整任务，学生为解决校园垃圾分类实际问题主动探究AI原理，学习针对性极强。拓展级项目为“班级智能考勤系统”，立足班级日常考勤场景，引导学生运用人脸识别、图像识别知识，设计简易班级考勤工具。所有案例均源自学生真实生活，任务目标清晰、实用性极强，学生不再被动记忆概念，而是主动为完成任务探究知识、解决问题。

（四）实施“体验—训练—迭代”三阶项目式学习，形成学习闭环

传统初中AI课堂大多停留在“教师演示、学生模仿”的浅层学习阶段，学生只完成基础操作，缺乏自主探究、问题反思、优化改进的过程，知识技能无法内化，学习效果碎片化、表层化。教师实施“体验—训练—迭代”三阶项目式学习可以运用三阶层层递进、环环相扣的学习流程，让学生完整经历AI项目从感知到实操、从熟练到优化的全过程。第一阶段侧重让学生直观感受AI项目的功能效果、应用场景与运行逻辑，明确学习目标与探究方向，激发探究兴趣，建立整体认知，破除技术神秘感，第二阶段聚焦核心知识落实与实操技能巩固，引导学生完成项目搭建、指令运用、流程调试，扎实掌握基础操作与原理方法，实现从感知到实操的落地，第三阶段要引导学生发现项目问题、分析不足、自主改进、反复调试，培养问题反思、创新优化、精益求精的学习品质。^[6]

例如教师在“人工智能图像识别应用”项目式学习中设计的第一阶段为情境体验，建立认知，教师现场演示智能图片分类、错题自动识别、宠物品种识别等趣味AI项目，让学生直观感受图像识别的运行过程与实际用途，抛出“机器如何看懂并区分不同图像”的核心问题，引发学生探究兴趣，明确本节课项目学习目标，让学生带着问题进入学习状态。第二阶段由教师拆解项目核心知识点，讲解图像识别的数据训练、特征提取、结果判断基础逻辑，指导学生借助图形化AI平台，完成“素材收集→模型训练→程序搭建→功能实现”的基础项目操作，实现简易植物图像识别功能。第三阶段鼓励学生发现基础项目存在识别准确率低、干扰项判断错误、响应速度慢等问题，教师引导学生分组分析原因，经过增加训练数据、优化图片素材、调整识别参数、排除干扰背景等方式反复调试改进，鼓励学生加入创意设计，如添加分类提示、语音播报、结果统计等拓展功能。

结语：初中AI教学必须坚守启蒙性、普及性、实践性定位，摒弃功利化、专业化、理论化的设计误区，始终贴合初中生认知水平与成长需求，真正让人工智能教学落地课堂、惠及全体学生。智能时代对青少年数字素养与创新能力的要求持续提升，教师应立足学生核心素养发展，不断优化教学设计、创新教学模式，让人工智能教学成为激发科技兴趣、培育思维能力、赋能学生成长的重要载体，助力基础教育数字化育人高质量发展。

参考文献：

[1]陈小永.初中计算机课堂中的人工智能基础教学设计研究[J].学园,2025,18(21):40-42.

[2]郑小珠.人工智能技术赋能初中计算机教学的思考[J].信息与电脑,2025,37(08):55-57.

[3]王晨旭.信息化背景下的初中计算机教学创新研究[J].中国新通信,2024,26(14):62-64.

[4]马永前.创新初中计算机教学策略的有效路径探析[J].国家通用语言文字教学与研究,2022,(04):81-83.

[5]马永前.初中计算机教学中存在的问题及改进策略探析[J].国家通用语言文字教学与研究,2022,(03):81-83.

[6]陆军.信息技术环境下初中计算机教学模式探究[J].中国新通信,2022,24(03):152-154.

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