知網(wǎng)加急《基礎(chǔ)教育參考》22年9月刊 

新課標(biāo)下對高中信息技術(shù)課程中的人工智能教學(xué)的新思考

 青島市即墨區(qū)第一中學(xué)    高剛毅

     人工智能是計(jì)算機(jī)學(xué)科的一個分支，是一門研究運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬和延伸人腦功能的綜合性學(xué)科。它主要研究運(yùn)用計(jì)算機(jī)模仿人腦所從事的推理、證明、識別、理解、設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)、思考、規(guī)劃、以及問題求解等思維活動，來解決需要人類專家才能處理的復(fù)雜問題，同時人工智能也是一門除了計(jì)算機(jī)學(xué)科外，還涉及數(shù)學(xué)、控制論、信息學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)等多學(xué)科交叉的前沿性學(xué)科，高中信息技術(shù)課把人工智能課程引入課堂，可以讓學(xué)生在體驗(yàn)、認(rèn)識人工智能知識與技術(shù)的過程中獲得非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問題解決過程的了解，從而培養(yǎng)學(xué)生多種思維方式，達(dá)到提高信息素養(yǎng)的目的。通過人工智能課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生還將了解人工智能語言的基本特征，學(xué)到智能化問題求解的最為基本的策略。而作為一門新興的教學(xué)學(xué)科模塊，如何在教學(xué)內(nèi)容、知識深度、方式方法方面做出一個科學(xué)、合理且又切實(shí)可行的方案？如何針對高中學(xué)生的知識基礎(chǔ)和學(xué)校教師的實(shí)際情況來開展教學(xué)？這些都是我們當(dāng)前對人工智能的教學(xué)所要做出的深度思考。 基于此，筆者做出以下認(rèn)識與探索。

一、立足課標(biāo)，基于學(xué)情，把握好人工智能教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度

人工智能作為一門綜合性的技術(shù)應(yīng)用，是計(jì)算機(jī)科學(xué)與各行業(yè)尖端技術(shù)相結(jié)合的高端應(yīng)用技術(shù)，要實(shí)現(xiàn)對它的全面掌握，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了高中生的各項(xiàng)能力的范疇，而高中課程學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容仍然是以學(xué)科基礎(chǔ)知識、基本技能為主題，在知識技能、過程方法、情感態(tài)度價值觀方面都有體現(xiàn)?；凇镀胀ǜ咧行畔⒓夹g(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》要求，我們在設(shè)計(jì)人工智能課程的主要目標(biāo)是：“通過本模塊的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能描述人工智能的基本概念，會使用一中人工智能語言解決簡單問題，把握其基本點(diǎn)；能利用簡易的專家系統(tǒng)外殼開發(fā)簡單的專家系統(tǒng)；知道人工智能對人類學(xué)習(xí)、生活的影響；通過感受人工智能技術(shù)的豐富魅力，增強(qiáng)對信息技術(shù)發(fā)展前景的向往和對未來生活的追求?！备鶕?jù)國務(wù)院在 2017 年 8 月印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中第五項(xiàng)保障措施中的第六項(xiàng)中描述的：廣泛開展人工智能科普活動。支持開展形式多樣的人工智能科普活動，鼓勵廣大科技工作者投身人工智能的科普與推廣，全面提高全社會對人工智能的整體認(rèn)知和應(yīng)用水平。實(shí)施全民智能教育項(xiàng)目，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育，鼓勵社會力量參與寓教于樂的編程教學(xué)軟件、游戲的開發(fā)和推廣。

基于以上參考，同時根據(jù)學(xué)生差異，我們可以把人工智能的教學(xué)內(nèi)容分為兩個層次：全面普及和興趣引領(lǐng)。

全面普及就是在我們?nèi)斯ぶ悄艿慕虒W(xué)面向全體學(xué)生，教學(xué)目標(biāo)的基本點(diǎn)定位在了解和體驗(yàn)上，即通過該課程的教學(xué)活動，體驗(yàn)人工智能技術(shù)的豐富魅力，感受人工智能技術(shù)的重要作用 ，在教學(xué)內(nèi)容上主要依據(jù)教材只介紹人工智能的主要特征和最為簡單的應(yīng)用方法，選擇與學(xué)習(xí)、生活密切的問題展開教學(xué)，依據(jù)學(xué)生的知識水平介紹人工智能的基本概念和人工智能領(lǐng)域內(nèi)容易為高中學(xué)生所理解和掌握的部分內(nèi)容，在教學(xué)上可以通過觀看、閱讀與人工智能相關(guān)的影視作品或文學(xué)作品，讓學(xué)生能夠從描述人工智能應(yīng)用前景入手了解人工智能語言的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和簡單掌握一門人工智能編程程序來解決簡單的問題。

興趣引領(lǐng)就是讓部分有自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力的學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識掌握人工智能技術(shù)，針對這一部分學(xué)生我們選擇不同版本的教材，這些教材是基于課標(biāo)，但又比課標(biāo)要求稍有深度，如本校選擇的深度教材就是用華東師范大學(xué)出版的《人工智能基礎(chǔ)》，讓這部分學(xué)生在掌握基本知識的情況下，更深入、系統(tǒng)的學(xué)習(xí)人工智能。

同時，我們也要意識到，高中教育依然是基礎(chǔ)教育，基礎(chǔ)教育階段只能講授基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)的也是基礎(chǔ)性的思維能力，因此教學(xué)內(nèi)容的選擇要無關(guān)將來的專業(yè)和職業(yè)方向（不同于中職學(xué)校和大學(xué)教育），要依托合適的教學(xué)內(nèi)容為載體來培養(yǎng)學(xué)生的能力，這是一種無論將來從事任何職業(yè)和專業(yè)，都能夠有更高的工作效率和質(zhì)量的思維能力，因此在教學(xué)內(nèi)容的選擇上要立足課標(biāo)，基于學(xué)情。

二、培育核心素養(yǎng)，開展基于編寫程序的項(xiàng)目式教學(xué)

根據(jù)《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》要求，高中信息技術(shù)課的核心素養(yǎng)是培養(yǎng)學(xué)生的信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新和信息社會責(zé)任，由此決定了我們的課堂教學(xué)要圍繞提高學(xué)生的核心素養(yǎng)展開，在教學(xué)實(shí)施上，應(yīng)根據(jù)課標(biāo)要求，精選在人工智能發(fā)展中具有里程碑意義的概念、算法及系統(tǒng)，以計(jì)算機(jī)科學(xué)的觀點(diǎn)，采用高中學(xué)生易于理解的非形式化的語言加以描述。因此人工智能教學(xué)要抓緊教學(xué)內(nèi)容，確保知識的系統(tǒng)傳授，在此過程中使學(xué)生的思維得到健全培養(yǎng)，又要注重學(xué)生自主探究能力的發(fā)揮?；诰帉懗绦虻捻?xiàng)目式教學(xué)便是人工智能教學(xué)活動開展的最佳方式之一。

基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)是指學(xué)生在教師的引導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)問題以解決問題為導(dǎo)向開展方案設(shè)計(jì)、新知學(xué)習(xí)、時間探索，具有創(chuàng)新特質(zhì)的學(xué)習(xí)活動。項(xiàng)目學(xué)習(xí)在很大程度上還原了學(xué)習(xí)的本質(zhì)，這種基于真實(shí)情境的學(xué)習(xí)能促進(jìn)學(xué)生對相關(guān)信息問題的敏感性、對知識學(xué)習(xí)的掌控力、對問題求解的思考力的發(fā)展。在信息技術(shù)教學(xué)中，《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》大力提倡項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，在開展項(xiàng)目學(xué)習(xí)時，要創(chuàng)設(shè)符合學(xué)生認(rèn)知特征的活動情境，引導(dǎo)他們利用信息技術(shù)開展項(xiàng)目實(shí)踐、形成作品，而編寫程序則是學(xué)生信息技術(shù)能力培養(yǎng)的重要組成部分，也是人工智能的主要內(nèi)容之一，更是項(xiàng)目式教學(xué)優(yōu)勢凸顯的有機(jī)載體。它不僅可以讓學(xué)生在項(xiàng)目學(xué)習(xí)中提高自主探究能力，還可以鍛煉學(xué)生的思維，優(yōu)化學(xué)習(xí)的過程，有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。而編程是抽象的，不容易理解。如何把抽象的內(nèi)容講形象了，把復(fù)雜的內(nèi)容講簡單了，恰恰是項(xiàng)目式教學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。建議教師在編程教學(xué)過程中以興趣入門，從日常簡單生活或興趣項(xiàng)目入手，也可以借助現(xiàn)有的人工智能應(yīng)用平臺或案例培養(yǎng)編程興趣。譬如說python可以直接實(shí)現(xiàn)人臉識別和語音輸出，只需幾行代碼，讓學(xué)生了解、實(shí)踐一下，相信大多數(shù)學(xué)生會覺得很神奇，編程也很有成就感和挑戰(zhàn)性，就會很喜歡，從而產(chǎn)生興趣和主動學(xué)習(xí)的動力。 

例如：我們在教學(xué)的時候可以導(dǎo)入一段幽默相聲的對話內(nèi)容，在情境創(chuàng)造、激發(fā)興趣的過程中，利用人工智能的語音識別功能，通過調(diào)整代碼順序?qū)崿F(xiàn)對話的輸入和輸出。這樣可以讓學(xué)生了解程序的邏輯性和順序步驟。然后以編寫“求圓的面積”為項(xiàng)目式教學(xué)主題，讓學(xué)生小組進(jìn)行計(jì)算機(jī)程序語言編程，結(jié)合人工智能中明確提取信息的方法，利用人工智能將變量、語言運(yùn)算等進(jìn)行程序設(shè)計(jì)優(yōu)化。這樣，學(xué)生可以在認(rèn)識程序輸入/輸出結(jié)果的過程中，進(jìn)行項(xiàng)目學(xué)習(xí)探究，通過讀題、審題、解題思路的描述和解題等編程過程，有效的完成項(xiàng)目任務(wù)。

總之，人工智能作為信息技術(shù)課程體系下一門逐漸成長的學(xué)科，開設(shè)好該課程是時代的要求，在進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容選擇的廣度和深度方面應(yīng)該切實(shí)把握好，課堂教學(xué)要符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，體現(xiàn)基于新課標(biāo)培育核心素養(yǎng)的要求，培養(yǎng)學(xué)生對人工智能科學(xué)的興趣和信心來提高人工智能科學(xué)在高中的普及度，提升學(xué)生的信息素養(yǎng)水平。