高中信息技术课程中的人工智能教学

田小兰

（天水市第二中学 甘肃·天水 741020）

0 引言

为促进学生综合素质的全面发展，高中信息技术新课标中新增“人工智能初步”选修模块，其不仅为学生提供了信息技术多样性选择，也是对必修“信息技术基础”教学的扩展和延伸。[1]故此，为积极响应新课改倡导、适应国家对教育发展的新要求、满足社会对高新人才培养的新需要、培养学生良好的信息技术核心素养，信息技术教师应在教学中优化教学理念、创新施教方式，促使学生更好地了解、学习人工智能的基本工作原理、算法与其应用之间的关系。

1 简析在高中阶段开设人工智能教学的意义

人工智能（Artificial Intelligence）最早起源于欧美，其研究领域涉猎广泛，例如：机器人、语言识别、图像识别、语言处理等等。[2]在生活中的应用包括智能家居、打车软件、无人驾驶等，最著名的可能便是堪称围棋天才的阿尔法狗、广受欢迎的小爱同学。科技改变生活，面对世界各国对人工智能研发、投入力度的不断加大，在高中信息技术课程中开设人工智能教育板块，其意义在于：

1.1 积极响应国家意识教育号召

在日渐激烈的市场竞争中，谁掌握高新的人工智能核心技术，谁便能具有更多话语权和主动权。为抢抓信息时代的发展新机遇，增强我国在科技领域的先发优势，加快建设创新型国家和世界科技强国，[3]2017 年国务院发布并实施《新一代人工智能发展规划》，规划中明确指出：2018 年秋季新学期起，在高中信息技术课程中增设人工智能教育板块。以创新教育，助推科技发展，进而加强人才的培养和储备，以便为国家的未来发展输送更多具有中国心、世界眼、现代脑的创新、复合型人才。[4]

1.2 满足社会高新人才培养需求

无论在国家发展，还是在行业创新的过程中，人才都是最核心的竞争力。依据2018 年的一组调研数据显示：随着大数据、互联网、人工智能、物联网的热度持续，智慧城市、智能超市、无人机应用备受瞩目。全球约有近200 万AI 人才，其中4成以上集中在美国，中国高端AI 人才比例尚不足3%。面对行业未来巨大的发展潜力和当前人才紧缺的现实问题，专业化高端人才的培养需求较为迫切。为此，鉴于学生的知识接受能力，在高中阶段开设人工智能教学课程，既符合学生的认知规律、能够与高中数学教学相呼应，又有助于培养智慧公民，为学生更高阶段的学习夯实基础。通过对人工智能基础知识的系统性学习，让有天赋、感兴趣的学生可以在进入高等学府深造时，选择与人工智能相关的专业。

1.3 促进学生综合能力全面发展

高中信息技术学科具有基础性、综合性与人文性相统一的特点，其致力于培养学生良好的信息意识、计算思维、数字化学习与创新、强烈的社会责任感。[5]在未来社会的发展中，人工智能会是其中较为重要的组成部分。除了对青少年学生的知识技能、情感态度的培养，人工智能对学生思维发展也将起到重要影响。在高中信息技术课程中增设人工智能学习板块，有助于延伸学生的思维深度、开阔其视野，让学生不仅具有应用智能设备的能力，并且能够进一步了解其工作原理，从而调动学生的探究欲与好奇心，促进其想象力、创造力、创新精神、实践能力的进一步发展。

2 高中信息技术中人工智能教学问题及策略

随着人工智能教学成为高中信息技术课程中的重要一部分，自课程开设以来便受到教育界人士的广泛关注。但在实际授课中，还存在缺乏完善的教育体系、师资力量有待加强、与传统信息技术教学具有较大差异的问题。为此，应加强教师的教学反思意识，促进人工智能教学的创新，让更多的学生选择该学科作为选修科目，培养高中生良好的独立、协作、探究学习的能力。

2.1 完善教学体系

虽然我国人工智能的应用已处于世界前沿水平，但核心技术亟待突破，人工智能教育尚处于起步阶段。自2018 年华东师范大学推出了首册面向中学生的人工智能教学教材《人工智能基础（高中版）》，高中人工智能教育才拥有了首本专门性、系统性的教科书，现国内众多高中纷纷引进该教材。同时，新课程标准中也缺乏对人工智能的课程开展目的、方式、内容及基本要求的明确说明，这便导致课程开展缺乏方向性。为此，一方面各高中应提高对人工智能教学的关注，研发校本课程，形成教学特点；另一方面相关部门应完善课程标准，为教学活动的开展提供指引。

2.2 创新施教方式

（1）基于案例学习：在高中阶段开设人工智能教学课程，其主要目的就是为了提高学生的计算机思维，使其具有运用所学知识分析、思考现实问题的能力。引入案例教学法，围绕现实生活，选取比较成熟的人工智能应用案例，以学生看得见、摸得着、可实践的方式，将其认知向深入引导，使其意识到人工智能与现实生活之间的联系。例如含有智能芯片的家用电器等我们身边很熟悉的人工智能产品，以促进学生了解人工智能的工作原理、基本知识，培养其良好的探究能力、学习兴趣。

（2）基于问题学习：为了提升人工智能教学的有效性，在生活中应注重培养学生的问题意识。只有当学生产生问题、具有探究欲，才能进一步激发其创造力。为此，教师应立足于高中生的学习能力、接受水平，在课堂教学中教师可提取一些便于学生理解的内容作为教学素材，向学生提出问题，引导学生思考，再展开师生探讨，最后共同解决问题。例如：可向学生展示“说书”APP，其是很多人上下班途中用来听书的软件。以如何制作有声书籍为问题引导，与学生一同应用网络爬虫，进行小程序的开发，进而促进学生了解人工智能的工作原理、基本知识，培养其良好的探究能力、学习兴趣。

（3）任务驱动教学：为培养学生良好的动手能力，应在人工智能教学中引入任务驱动教学。教师先给出项目开发思路，并与学生一起展开分析与讨论，最后让学生将分析讨论的结果转化为具体项目，并以小组合作的方式进行比拼，发挥同伴互助作用，使学生端正学习态度、树立正确的竞争意识。例如：可让学生结合所学，应用教师给出的系统外壳，进行数据填充、模型构建，设置动植物的辨别系统，可进行智能显示与讲解；还可以让学生在特定情境中，扮演各种角色，协同完成项目“研发”。

2.3 加强师资建设

加强师资队伍的建设是提升人工智能教学有效性的关键，虽然新课改理念强调学生是课堂教学的中心与主体，但教师作为课堂的组织者、引导者，仍然具有重要的“向导”作用，教师知识储备、授课水平高低对人工智能教学效果具有直接影响。为此，不仅应加强对教师的专业化培训、吸纳专业化人才，还可成立教学研修班，聘请专家指导，提高教师的授课能力。

2.4 促进教学实践

人工智能教学具有较高的科技含量，涉及的知识面广泛，这需要学生具有一定的信息技术学习的基础和数学知识储备。为此，教师一方面应注重把握教学的适宜性，帮助学生构建立体的知识网络，激励其不断地自我充实；另一方面应注重对基础知识教学的创新，为学生构建生动的学习情境，让其在做中学，在实践中收获、在探究中进步。

3 结语

总之，为提高人工智能教学的有效性，作为高中信息技术任课教师，一方面应不断提升自身的专业素养，将学科教育与学生的兴趣点、理解能力、学习特点相结合，注重对新技术、新研究成果的吸纳，促进教学的与时俱进；另一方面应重视实践教学，尊重并发挥学生的学习主体地位，以确保教学面向全体学生，促进其个性化发展。虽然，该课程的开设对于大部分学生来说是兴趣的激发，让其了解先进技术的发展与应用，但也不乏会有一部分学生因受到人工智能教育的启迪，在更高阶段的学习中选择进入该领域深造，进而成为未来引领时代发展的先驱者。