本文结合义务教育信息科技课程标准素养导向要求，依托人民教育出版社、安徽教育出版社联合出版的《人工智能与智慧社会》人工智能专册，以神经网络启蒙为具体载体，探索初中信息科技抽象知识的情境创设路径与实操策略。通过具象化、问题链、生活化三类情境的教学实践，有效降低了神经网络知识的理解难度，推动学生从被动接受转向主动探究，同步提升学生的信息意识与计算思维等核心素养，为初中信息科技人工智能模块的教学实践提供可落地的实操参考。

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》强调教学需依托真实情境开展素养培育。神经网络作为人工智能技术的核心基础，是《人工智能与智慧社会》专册（以下简称“专册”）的重点内容。其神经元、层级连接等概念抽象度高，而初中生正处于具象思维向抽象思维过渡阶段，直接理论教学易引发认知隔阂。本文结合专册“技术基础感知-项目工坊实践-智慧社会应用”的教学逻辑，聚焦神经网络启蒙的教学痛点，探索适配初中生认知的情境创设方法，让抽象知识通过可感、可探、可用的情境落地，助力素养导向教学目标的实现。

具象化情境创设：搭建抽象知识的认知支架

教师遵循初中生具象思维优先的认知特点，契合专册技术基础课的教学导向，以实物操作、模拟体验为载体，将神经网络抽象概念转化为可动手、可感知的教学内容。具象载体需紧扣知识本质，兼顾课堂实操性与学生动手能力差异，避免因形式复杂偏离教学核心。

1.实物模型模拟：具象呈现神经网络拓扑结构

神经网络拓扑结构的层级与连接关系，是学生理解的首个难点。教师选取《人工智能与智慧社会》第一单元第4课“人工智能的技术基础”为教学载体，课前准备简易实操材料开展建模活动（表1）。教师不必刻意固定分组人数，而是根据班级座位灵活划分4~5人小组，由学生自主分配备料、搭建、标注等任务。教师结合教材中“人类大脑仿生”的核心观点，用通俗语言解释“神经元就像信息处理的小节点，突触是节点间的连接线”，再引导学生搭建三层模型：彩泥圆球代表神经元，吸管作为突触连接，按输入层、隐藏层、输出层摆放标注。实操中发现，部分动手能力较弱的小组进度明显滞后，还有小组出现隐藏层与输出层未连接的问题。教师针对进度差异，让完成较快的小组担任“小导师”，明确小导师仅指导连接逻辑，不代替小组搭建；针对连接错误，不直接讲解，而是出示大脑神经元连接示意图，提问：“如果中间的神经元不跟最后端连接，信息能传出去吗？”引导学生自主修正。课堂巡视过程中，教师针对学生学力差异实施分层引导，组织动手能力较弱的学生从层级卡片粘贴、神经元节点摆放等基础环节切入，逐步参与小组建模全过程，兼顾全体学生的课堂参与度，规避小组合作中参与主体不均、部分学生被动旁观的问题，使每位学生均能通过实操感知神经网络拓扑结构，消解抽象知识带来的认知隔阂。模型验收时，允许存在细微差异，只要核心连接逻辑正确即可，教师验收后让学生用不同颜色贴纸标注“激活态”神经元，为后续学习埋下伏笔。

表1 神经网络实物建模备课材料清单



2.模拟操作体验：直观感知神经网络信息传递

在模型基础上，教师可以通过角色扮演让学生感知信息传递过程。如基于前序模型搭建成果，开展“手写数字5识别”模拟活动，每组推选6~9名学生扮演神经元，其余学生自愿担任记录员，教师为记录员准备简易记录表，设层级、传递信息、神经元激活状态三列，方便清晰记录。教师明确输入层需传递“上半部分半圆、下半部分竖线、整体无断点”三个核心特征，规定“接收至少2条有效信息，神经元才能激活传递”。模拟中出现诸多真实问题：部分输入层学生表述模糊，仅说“有曲线”；隐藏层学生不知如何整合信息；记录员漏记关键传递节点。教师没有立即干预，而是待首轮模拟结束后，组织“问题吐槽会”，让学生自主分享遇到的障碍，再针对性引导：输入层学生需按“特征+细节”表述，隐藏层学生按“整合特征+明确结论”传递，记录员用思维导图梳理传递路径。第二轮模拟前让各小组先制定统一传递话术，教师巡视抽查话术合理性，随后开展第二轮模拟。学生自主调整后，信息传递的完整性和准确性明显提升，结束后由记录员展示思维导图，师生共同提炼“特征要明确、传递要有序、整合要清晰”的核心要点，再让学生用一句话总结自己的角色体验，加深感知。

问题链情境创设：驱动知识探究的思维进阶

教师紧扣神经网络知识逻辑与专册AI项目工坊的探究要求，设计梯度化问题链，以问题牵引学生思维从表层认知向深层理解递进。问题设计需贴合学生认知水平，划分基础探究和深度探究两个层级，基础问题侧重知识理解，深度问题侧重本质探究，避免问题空泛或难度跳跃。

1.基础问题链：夯实知识的表层认知

教师选取专册第六单元第29课“手写数字识别”为教学载体，结合教材核心内容，围绕“信息处理原理”设计基础问题链（表2）。课堂上预留6分钟让学生自主思考后进行小组交流，要求小组内每人至少表达一个观点，不强制轮答，允许小组自由分配发言任务，教师巡视时用便签纸快速记录各小组的核心认知误区。交流中发现，学生普遍对“隐藏层功能”理解模糊，有学生认为“隐藏层只是传信息，不用做处理”。针对这一误区，教师没有直接讲解教材图示，而是拿出拼图片类比：“输入层就像把拼图打散，隐藏层要把零散的拼图片找到关联，输出层才能看到完整图案”，再结合教材中的原理图示补充说明。随后让学生重新讨论修正答案，部分小组还主动提出新问题“如果输入层特征错了，隐藏层能修正吗”。自然过渡到后续探究，修正答案后开展快速问答环节，随机提问学生核心知识点，即时检验知识掌握情况。

表2 课堂探究问题梯度设计表



2.深度问题链：挖掘知识的核心内涵

在基础认知夯实后，教师围绕“提升识别准确率”设计深度问题链（表2），先给学生3分钟独立思考，再进行10分钟小组讨论，鼓励学生结合前序模拟体验大胆猜想。讨论中出现分歧：有的小组认为“是特征提取不全导致认错”，有的小组认为“神经元连接太少”，还有小组提出“激活条件太宽松会误判”。教师没有评判对错，而是提供简易模拟工具——标注好输入、隐藏、输出功能的神经元卡片，用不同颜色连接绳区分连接强度，让各小组按自己的猜想填写简易实验单，明确实验猜想、变量、操作步骤后再开展实验。一组学生减少输入特征，一组学生减少神经元连接，一组学生降低激活条件阈值，分别开展识别模拟，实验中要求记录识别正确与错误的具体次数。实验结果显示，三种因素均会影响准确率，其中特征提取不全的影响最显著。各小组分享实验过程和结论后，师生共同梳理：“准确提取特征是基础，合理设置神经元连接和激活条件是关键。”学生在“猜想-实验-验证”的过程中，深度理解了信息处理原理的核心内涵。

生活化情境创设：实现知识应用的迁移落地

教师遵循学以致用原则，紧扣课标“知识与生活关联”的要求，结合专册“智慧社会与智能向善”的教学目标，选取校园、生活中熟悉的场景，让学生在分析和解决实际问题中实现知识迁移。场景选择需真实可感，实践任务需可操作、有弹性，适配不同学生的能力水平。

1.生活场景分析：搭建知识与生活的关联桥梁

教师选取专册第一单元第1课“身边的人工智能”为教学载体。课堂伊始，学生自由分享生活中遇到的人工智能应用场景，有学生提到校园门禁人脸识别、手机语音输入、短视频推荐等。随后教师播放校园门禁人脸识别的实景片段，发放简易分析表，表中仅设输入、处理、输出三栏，每栏留2~3行空白，引导学生简洁填写核心内容，避免烦琐记录。学生按“输入-处理-输出”维度自主分析。多数学生认为“人脸识别就是对比照片”，有学生提出疑问“为什么别人的照片刷不开门禁”。针对这一疑问，教师现场进行实验：用手机拍摄一名学生的正面照，尝试刷校园门禁模拟系统，结果无法识别；再让该学生现场刷脸，系统成功识别。结合实验现象，教师讲解：“人脸识别的神经网络会提取五官比例、面部轮廓等动态特征，照片只有平面信息，无法提取这些特征。”再引导学生结合教材中的图示完善分析表。部分学生还延伸分析了“语音识别为什么会听错发音”。教师引导学生用同样的“输入-处理-输出”维度快速分析，不展开讲解，避免偏离本节课主题，最后选取3份典型分析表进行展示，清晰标注每份填写的亮点与不足，供学生参考。

2.实践任务设计：推动知识应用的落地实施

教师基于场景分析，设计“校园班级考勤人脸识别神经网络”实践任务，不发放固定任务单，仅提供“任务方向+核心要求”：结合神经网络“输入-处理-输出”逻辑，设计适配班级考勤的简易方案，需明确输入特征、连接方式、识别规则，方案要兼顾可行性和实用性。要求各小组用A4纸绘制简易设计图，直观标注输入特征、层级结构、识别规则，学生自主分组，有的4人一组，有的3人一组，分工由小组自行决定。设计中出现多样问题：有的小组将发型、穿着作为核心输入特征，忽略稳定性；有的小组规则设计过于复杂，无法落地；还有小组未考虑光线对识别的影响。教师巡视时，针对不同问题给出差异化指导：对特征选择不当的小组，提问“发型和五官哪个更难改变”；对规则复杂的小组，建议“简化核心规则，先保证基本功能实现”；对忽略光线影响的小组，提示“校园考勤可能在不同光线环境下进行，该如何调整”。各小组结合教师差异化指导，依托前期模拟体验与实验探究结论优化方案细节，剔除发型、着装等易变特征，锁定面部五官等稳定核心属性，同时参照课堂所学神经元激活规则，设定契合校园考勤场景的识别阈值，有效降低环境光线、外貌细微变化引发的识别偏差，切实提升方案的实操性与场景适配度。各小组多次迭代设计方案后，开展班级分享，要求结合设计图进行讲解，质疑环节限定每人仅提一个问题，保证分享效率，各小组现场回应质疑并调整思路。教师最后梳理出3条通用设计原则：特征选取优先选稳定项、识别规则简洁可操作、方案设计结合实际场景，强化后续同类设计的指导性，最终形成的方案虽不完美，但均贴合校园实际，实现了知识的真实应用。

结 语

本文以《人工智能与智慧社会》专册三课为载体，探索了具象化、问题链、生活化三类情境创设路径。三类路径各有侧重，通过融入真实教学的不确定性、学生差异、试错过程，有效降低了神经网络知识的抽象性，助力学生掌握知识、发展核心素养。初中信息科技人工智能模块的情境创设，需紧扣课标与教材要求，立足真实教学场景，避免模板化设计，让情境真正服务于知识理解与素养培育。后续教师需持续探索不同知识模块的情境适配策略，丰富教学实践范式，为素养导向教学提供更具实操性的参考。


作者 │ 任晓雨 安徽太和县第三中学

内容来源 │《中小学信息技术教育》公众号