知网加急《基础教育参考》22年9月刊
新课标下对高中信息技术课程中的人工智能教学的新思考
青岛市即墨区第一中学 高刚毅
人工智能是计算机学科的一个分支，是一门研究运用计算机模拟和延伸人脑功能的综合性学科。它主要研究运用计算机模仿人脑所从事的推理、证明、识别、理解、设计、学习、思考、规划、以及问题求解等思维活动，来解决需要人类专家才能处理的复杂问题，同时人工智能也是一门除了计算机学科外，还涉及数学、控制论、信息学、心理学、哲学等多学科交叉的前沿性学科，高中信息技术课把人工智能课程引入课堂，可以让学生在体验、认识人工智能知识与技术的过程中获得非结构化、半结构化问题解决过程的了解，从而培养学生多种思维方式，达到提高信息素养的目的。通过人工智能课程的学习，学生还将了解人工智能语言的基本特征，学到智能化问题求解的最为基本的策略。而作为一门新兴的教学学科模块，如何在教学内容、知识深度、方式方法方面做出一个科学、合理且又切实可行的方案？如何针对高中学生的知识基础和学校教师的实际情况来开展教学？这些都是我们当前对人工智能的教学所要做出的深度思考。 基于此，笔者做出以下认识与探索。
一、立足课标，基于学情，把握好人工智能教学内容的广度和深度
人工智能作为一门综合性的技术应用，是计算机科学与各行业尖端技术相结合的高端应用技术，要实现对它的全面掌握，已经远远超出了高中生的各项能力的范畴，而高中课程学习的主要内容仍然是以学科基础知识、基本技能为主题，在知识技能、过程方法、情感态度价值观方面都有体现。基于《普通高中信息技术课程标准（2017版）》要求，我们在设计人工智能课程的主要目标是：“通过本模块的学习，学生应能描述人工智能的基本概念，会使用一中人工智能语言解决简单问题，把握其基本点；能利用简易的专家系统外壳开发简单的专家系统；知道人工智能对人类学习、生活的影响；通过感受人工智能技术的丰富魅力，增强对信息技术发展前景的向往和对未来生活的追求。”根据国务院在 2017 年 8 月印发的《新一代人工智能发展规划》中第五项保障措施中的第六项中描述的：广泛开展人工智能科普活动。支持开展形式多样的人工智能科普活动，鼓励广大科技工作者投身人工智能的科普与推广，全面提高全社会对人工智能的整体认知和应用水平。实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育，鼓励社会力量参与寓教于乐的编程教学软件、游戏的开发和推广。
基于以上参考，同时根据学生差异，我们可以把人工智能的教学内容分为两个层次：全面普及和兴趣引领。
全面普及就是在我们人工智能的教学面向全体学生，教学目标的基本点定位在了解和体验上，即通过该课程的教学活动，体验人工智能技术的丰富魅力，感受人工智能技术的重要作用 ，在教学内容上主要依据教材只介绍人工智能的主要特征和最为简单的应用方法，选择与学习、生活密切的问题展开教学，依据学生的知识水平介绍人工智能的基本概念和人工智能领域内容易为高中学生所理解和掌握的部分内容，在教学上可以通过观看、阅读与人工智能相关的影视作品或文学作品，让学生能够从描述人工智能应用前景入手了解人工智能语言的基本数据结构和简单掌握一门人工智能编程程序来解决简单的问题。
兴趣引领就是让部分有自主学习能力和创新实践能力的学生进一步认识掌握人工智能技术，针对这一部分学生我们选择不同版本的教材，这些教材是基于课标，但又比课标要求稍有深度，如本校选择的深度教材就是用华东师范大学出版的《人工智能基础》，让这部分学生在掌握基本知识的情况下，更深入、系统的学习人工智能。
同时，我们也要意识到，高中教育依然是基础教育，基础教育阶段只能讲授基础知识，培养的也是基础性的思维能力，因此教学内容的选择要无关将来的专业和职业方向（不同于中职学校和大学教育），要依托合适的教学内容为载体来培养学生的能力，这是一种无论将来从事任何职业和专业，都能够有更高的工作效率和质量的思维能力，因此在教学内容的选择上要立足课标，基于学情。
二、培育核心素养，开展基于编写程序的项目式教学
根据《普通高中信息技术课程标准（2017版）》要求，高中信息技术课的核心素养是培养学生的信息意识、计算思维、数字化学习与创新和信息社会责任，由此决定了我们的课堂教学要围绕提高学生的核心素养展开，在教学实施上，应根据课标要求，精选在人工智能发展中具有里程碑意义的概念、算法及系统，以计算机科学的观点，采用高中学生易于理解的非形式化的语言加以描述。因此人工智能教学要抓紧教学内容，确保知识的系统传授，在此过程中使学生的思维得到健全培养，又要注重学生自主探究能力的发挥。基于编写程序的项目式教学便是人工智能教学活动开展的最佳方式之一。
基于项目的学习是指学生在教师的引导下发现问题以解决问题为导向开展方案设计、新知学习、时间探索，具有创新特质的学习活动。项目学习在很大程度上还原了学习的本质，这种基于真实情境的学习能促进学生对相关信息问题的敏感性、对知识学习的掌控力、对问题求解的思考力的发展。在信息技术教学中，《普通高中信息技术课程标准（2017版）》大力提倡项目式学习，在开展项目学习时，要创设符合学生认知特征的活动情境，引导他们利用信息技术开展项目实践、形成作品，而编写程序则是学生信息技术能力培养的重要组成部分，也是人工智能的主要内容之一，更是项目式教学优势凸显的有机载体。它不仅可以让学生在项目学习中提高自主探究能力，还可以锻炼学生的思维，优化学习的过程，有效激发学生的创新意识。而编程是抽象的，不容易理解。如何把抽象的内容讲形象了，把复杂的内容讲简单了，恰恰是项目式教学设计的关键环节。建议教师在编程教学过程中以兴趣入门，从日常简单生活或兴趣项目入手，也可以借助现有的人工智能应用平台或案例培养编程兴趣。譬如说python可以直接实现人脸识别和语音输出，只需几行代码，让学生了解、实践一下，相信大多数学生会觉得很神奇，编程也很有成就感和挑战性，就会很喜欢，从而产生兴趣和主动学习的动力。
例如：我们在教学的时候可以导入一段幽默相声的对话内容，在情境创造、激发兴趣的过程中，利用人工智能的语音识别功能，通过调整代码顺序实现对话的输入和输出。这样可以让学生了解程序的逻辑性和顺序步骤。然后以编写“求圆的面积”为项目式教学主题，让学生小组进行计算机程序语言编程，结合人工智能中明确提取信息的方法，利用人工智能将变量、语言运算等进行程序设计优化。这样，学生可以在认识程序输入/输出结果的过程中，进行项目学习探究，通过读题、审题、解题思路的描述和解题等编程过程，有效的完成项目任务。
总之，人工智能作为信息技术课程体系下一门逐渐成长的学科，开设好该课程是时代的要求，在进行教学内容选择的广度和深度方面应该切实把握好，课堂教学要符合学生认知发展规律，体现基于新课标培育核心素养的要求，培养学生对人工智能科学的兴趣和信心来提高人工智能科学在高中的普及度，提升学生的信息素养水平。
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