高中信息技术课程中的人工智能教学探索

江苏省宜兴市张渚高级中学 李卫华

当前时代下，随着科学技术在全球范围内的发展，“智能时代”已然来临，人工智能已经逐渐上升为国家重要发展战略，成为国际竞争的新焦点、新领域。为抓住这一难得的发展机遇，使本国家得以在世界民族之林屹立于不败之地，各国纷纷致力于在发展过程中加紧部署，采取相关措施助力人工智能的发展。为应对这一国际发展形势，使越来越多的人工智能技术得以被掌握，越来越多的人工智能产品得以生产并投入市场，我国正在依据当前教育形势，推动教育革新，在中学范围内大力普及人工智能教育，为未来人工智能产业的发展提供大量人才支持，因此，中学信息技术课堂便成了为广大青少年学生普及人工智能相关知识，奠定其坚实理论基础的重要阵地。

在2017 年颁布的高中新课程标准中，已经明确提出了将人工智能内容融入高中教学过程中，使其成为高中学科教学体系的重要组成部分。因此，广大高中信息技术教师应当在国家发展战略的引导下，切实践行新课程标准中提出的要求，通过增添和完善相关教学内容，利用合理的教学手段，使学生能够了解人工智能的概念、发展历程、技术原理等，能够亲身体验设计与实现简单智能系统的基本过程，进而增强学生利用人工智能技术服务现代化发展的意识和责任心。

一、人工智能教学目的与现状

在高中信息技术课程中增设人工智能技术的相关概念与教学内容，能够让学生在学习过程中充分体验和认识到人工智能知识与技术及其对未来人类发展产生的重要意义，深入了解和掌握人工智能技术的原理，引导学生逐步具备在实际生活情境中利用人工智能技术、提升生活质量的意识和能力。如物联网、语言识别、人工智能机器人等技术发展成果。

加强人工智能教学，从知识层面而言，其目的是丰富学生的知识储备，使其得以在学习过程中领会科技前沿的先进知识和技术手段，拓宽其眼界，使其认识世界和各项事物的角度更为宏观。从技能层面而言，教学目的还包括提高学生的信息素养，使学生在对人工智能技术产生浓郁兴趣的基础上实现个性化学习；培养学生的创新意识和能力，使其再具备一定知识积淀的基础上充分体验人工智能系统的基本搭建方式和应用过程。此外，从社会层面而言，人工智能教学的目的还涉及从基础教育层面为国家发展和技术革新提供大量的优秀人才储备，为我国创新型国家的建设提供智力支持。

从当前高中信息技术课堂上开设人工智能教学模块的现状来看，可以从两方面对其教育现状进行分析。一方面，人工智能课程体系的构建使相关技术知识得以广泛传播，在一定程度上丰富了学生信息技术知识体系。另一方面，信息技术课堂上的人工智能课程由于开设时间较短，在教学过程中存在一些问题：其一，教学设施不完善，高中信息技术课堂上的大部分软件和硬件不能满足人工智能教学对技术设备的要求；其二，部分高中信息技术教师囿于传统的教学模式，在课堂上以人工智能知识为依据照本宣科，未曾结合相关教学案例使学生对人工智能技术及其技术产品形成全面、系统的了解；其三，部分高中一线教师的教学经验不足，自身专业素养有待提高，未能在教学过程中基于问题和教学任务突出重难点内容，往往使教学过程混乱无序。基于以上教学现状和存在的种种问题，高中信息技术教师应当不断反思自身教学行为，结合学生对教学效果的反馈，完善教学内容，并有针对性地调整教学形式。下面，我便基于自身经验，提出相关教学建议。

二、人工智能教学策略

（一）分层教学研发教学内容

人工智能教学内容在课堂教学进程中如何有效落实、如何建构课程体系、涉及的专业理论有哪些、以何种形式展开教学、如何控制教学内容的广度和深度等问题应当作为信息技术教师不断思考和解答的问题。在我看来，对以上问题的回答首先应当建立在对学生学习情况的全面认知和有效把控上。教师不难发现，不同学生对于人工智能知识和技术的认知程度并不在同一个水平线上，不同学生在思维能力和知识接受水平上也存在较大差异。基于这一点，教师应当采用分层教学形式，针对不同知识层次的学生设计不同教学方案。此外，高中学生普遍对人工智能技术的认识较为浅显，且课业负担较重，放在信息技术学习上的精力十分有限，因此，教师应当主动研发和调整教学内容，以较为简单、直接、趣味化和生活化的知识构建课程体系，优化教学和学生学习过程。

例如，在进行信息技术授课时可应用“走班制”规范，以学生的信息技术学科成绩和学习技能为主要依据对全年级学生进行不同等级的分班，并根据不同班级进行教学内容的研发。对于学习成绩优良、乐于接受新鲜知识的学生，教师可将人工智能技术原理和算法作为主要教学内容，使学生通过学习能够尝试自主编写有关物流跟踪、围棋程序等程序，得以不断优化自身算法和编程能力；对于知识较为薄弱，学习水平较差的学生，教师可着重为其引入人工智能概念和相关技术产品，令学生完成语言识别、图像识别等难度较低的学习项目，构建起以学生为中心的学习环境。

（二）案例教学理解应用知识

信息技术课堂上人工智能教学目标不应仅仅局限在使学生掌握基本原理和运算方法，更重要的是使学生学会利用人工智能技术，并有意识地将其应用到生活之中，提升学生的实践能力和自主创新能力。基于教师在课堂上照本宣科的教学问题，教师可尝试在教学过程中引入大量人工智能技术的应用案例，辅以理论知识的传授。在选择案例时，教师应当着重注意教学案例的适配性和趣味性，加强案例同学生实际生活的贯通，激发学生学习和应用人工智能技术的兴趣。

例如，教师可为学生举出这一案例：Netflix 网站创设和应用，这一网站作为电影影片的租赁和提供网站，能够根据客户对电影的反应提供高度精确的预测技术，利用大数据，根据客户的反映与点击量推测和推荐其可能喜欢的电影。通过这一人工智能实际案例，可有效激发学生的学习兴趣，使学生体会人工智能与我们生活的贴近程度。再如，执教各种智能算法时，教师可提供旅行商问题、数码问题等案例，引导学生将搜索算法与实际问题相结合，呈现出设计的思路，引导学生基于具体案例展开思考、讨论。

（三）任务驱动推动问题解决

人工智能教学应当以新颖的教学组形式引导学生在学习过程中积极探索，因此，任务驱动型教学模式应当被广大教师所挖掘和应用采用。教师可在课堂上以具体的智能项目设计作为学生的学习认识，要求学生在基于自身已有的知识储备和学习经验，在教师的指引下利用算法进行编程，在解决实际问题的过程中加强学生与现实问题之间的联系，提升其操作水平。

例如，教师可要求学生以小组为单位共同完成“开发识别校园植物的专家系统”这一项目任务，引导学生在了解相关背景材料和现阶段已有设计程序、经验的基础上，首先，描述校园植物识别系统的应用前景；其次，完成系统开发计划报告；最后，学生可依据计划和已有经验，采用分工合作的形式进行编程和系统的测评。通过这种形式，有助于学生利用人工智能技术提出解决实际问题的方法。