信息技术课中人工智能多维渗透教学策略

郁益

[摘 要]人工智能作为前沿的技术，正逐渐运用在人们生活中，在信息技术课程中融入新一代人工智能教学，运用从感知到探究人工智能技术的研究策略、从解决问题到搭建智能系统的学习策略、从关注计算思维到核心素养的形成策略，从项目体验到创客能力的提升策略，使学生在多重策略中引发持久学习兴趣，主动参与学习活动，善用计算思维和解决实际问题的能力，培养学生自主学习、乐于探究、勇于创新、勤于动手，与人交流与合作的能力，提升学生的信息素养。

[关键词]人工智能;信息素养;批判思维;计算思维

[中图分类号] G43[文献标识码] A[文章编号] 1007-9068（2020）24-0079-02

人工智能是信息技术最新的前沿技术，是未来高科技的发展趋势，将以迅猛的速度发展，冲击着人们的日常生活。春晚上，无人驾驶车队气势磅礴地驶过港珠澳大桥;桥下近100艘无人船，列队成“离弦之箭”穿过大桥;大桥上空300架无人机组成的海豚造型点亮了夜空。这不仅是一场盛大的视听享受，更让我们感受到人工智能的迅速发展将深刻改变人类社会生活、改变世界。掌握人工智能技术将是人们在现代信息社会生存与发展必备的基本技能，小学生学习人工智能技术的简单应用，是适应未来发展的需要，是满足学生个性化发展的需要，增强个体在信息社会的适应力与创造力，对个人发展、国力增强、社会变革有着十分重大的意义。可见只有探索更加有效的教学方法才能开展好人工智能技术教学，从而培养学生积极主动地学习、乐于探究的能力，提升学生运用信息技术解决实际问题的能力，提升学生的信息素养。

一、人工智能是信息技术的前瞻技术

人工智能（Artificial Intelligence，AI）是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。它是研究如何利用计算机模仿和实现如学习、推理、思考等人类的智能行为，使得计算机更好地为人们的社会生活服务，掌握人工智能技术是信息社会人才必备的技能之一。

信息素养指的是具有积极主动地学习、探究与应用信息技术的兴趣与愿望;了解信息技术的基础知识，掌握信息获取、加工、管理、表达与交流的基本技术;能够借助信息技术创造性地解决生活和学习中的一些实际问题;了解与信息技术应用相关的法律、法规，形成与信息社会相适应的价值观与责任感，它是当今社会每个公民必备的基本素养。

人工智能作为信息技术的前瞻技术，代表了信息技术的发展方向。中小学生在信息技术课中学习人工智能技术，感知人工智能技术的特点，认识人工智能对社会的影响，了解信息技术发展的前沿技术，有利于提升学生的信息素养。

二、人工智能教学的核心与关键

1.信息素养是人工智能教学的核心

学习信息技术的实际需要不是单纯地让学生掌握软件的操作方法，更为重要的是培养学生的信息素养。信息素养是当今社会每个公民必备的基本素养。信息素养是人们在解决问题时利用信息的技术和技能，是传统文化素养的拓展、延伸，是终身学习的前提。培养学生具有良好的信息素养，可为他们今后适应信息化生活、走向学习化和学生的终身发展奠定了坚实的基础。人工智能技术是信息技术领域的前瞻性技术，小学阶段的人工智能教学以培养学生的信息素养为核心，让学生在体验、认识人工智能知识与技术的过程中，开阔学生的视野，激发他们对信息技术美好未来的追求，培养学生的多种思维方式，提升他们的信息素养。

如在学习《远程控制智能家电》时，先通过用手机远程控制“小胖机器人”的视频，引起学生的兴趣，启发学生思考“如何实现手机对智能家电的远程控制”，然后学生自主探索，借助教材、网络搜索相关资料等，并组织学生展开讨论，再通过小组合作完成手机控制风扇开关的小实验，让学生进一步理解基于移动通信网络的智能手机是主要的移动控制终端，在这一过程中培养了学生的合作交流能力、动手实践能力和运用所学的新知识技能解决问题的能力，进一步提升了学生的信息素养。

2.批判思维是人工智能教学的关键

批判思维可以指导人们有效地甄别信息并做出正确判断，它是核心素养的重要组成部分，培养学生批判性思维是当今教育追求的核心目标。义务教育信息技术课程的总体目标是培养学生的信息素养，批判思维在信息素养中有着非常重要的作用，能否有效地获取信息、处理信息，能否正确、准确地分析与评价信息，能否养成良好的信息意识与行为习惯等，这些都离不开批判性思维。科学技术是在质疑、否定和批判中发展起来的，人工智能技术的发展、它对未来社会的影响等更与批判思维密切相关，批判思维促进了原创、颠覆性技术的产生。

如在學习《人工智能技术发展》时，通过展示相关视频，小组成员之间、师生之间的思考、讨论等，扩大人工智能技术对社会的正面影响，探讨人工智能的利与弊，让学生不仅学习到了人工智能技术飞速发展给我们的生活带来了许多便捷，了解智能应用系统所面临的伦理与潜在威胁，更学会用批判的眼光看待人工智能，辩证看待人工智能技术对社会发展的影响。

三、小学信息技术课程中人工智能教学策略

1.从感知到探究人工智能技术的研究策略

赫尔巴特认为兴趣能引起对物体正面的、全面的认识，兴趣能导向人们进行有意义的学习，可为进一步学习提供动机。小学生初次接触人工智能这一陌生的学习领域，学习的热情会非常高涨，人工智能教学要结合小学生认知特点、学习特点、年龄特征等，充分利用学生生活中的资源、题材和范例，充分发挥信息技术学科本身的优势，在实践活动中激发学生的学习热情，这不仅让学生学习兴趣倍增，更让学生对人工智能领域有感性认识的。

如在《初识人工智能》中可以通过展示各种智能机器人的图片、动画、视频等直观、生动、形象地使学生了解人工智能的发展和应用，让学生感受到人工智能对人们的生活、工作、学习带来的巨大变化，引发学生的学习兴趣，引导学生主动参与学习活动，充分调动学生学习的积极性、主动性，为进一步学习其他有关知识打下基础。

2.从解决问题到搭建智能系统的学习策略

《江苏省义务教育信息技术课程指导纲要（2017年修订）》中提出学生要适当关注前沿技术，如人工智能技术、机器人技术及物联网技术，提升技术应用的能力和利用信息技术解决实际问题的能力。人工智能教学为信息技术学科带来新鲜活力，让学生了解人工智能技术，感知人工智能技术的魅力，初步了解人工智能的工作原理，利用自己所学过的信息技术、数学、科学相關专业的知识，设计与实现简单的人工智能系统。在此过程中，学生真正成为实践活动的主人，更提升了学生解决问题的能力。

如在学习《扫地机器人》一课时，学生要学习搭建扫地机器人，让学生通过观看视频中扫地机器人是如何工作等，思考其中的工作原理是什么，引发学生自主探究机器人扫地的一般流程，进而了解扫地机器人的工作原理，搭建出扫地机器人。这个学习过程中学生感受到了机器人活动的乐趣，培养了科学而高效的思维方式，并从中提高了学生分析问题和解决问题的能力。

3.从计算思维到核心素养的形成策略

从小学生的年龄特征、心智发展水平、接受能力等方面考虑，小学中的人工智能课程教学应以培养学生思维方式为目标，特别是培养学生的计算思维。在人工智能教学中注重培养学生的计算思维，有利于提高学生解决实际问题的能力，有利于他们适应在信息化社会中学习、生活。计算思维的核心是程序设计，程序设计更是人工智能技术的灵魂。学习程序设计可以培养学生更具条理性的思维方式，有利于发展学生的逻辑判断能力、抽象思维、计算思维等能力，并在这一过程中培养了学生学会运用算法解决实际问题的能力，关注学生的核心素养。

如在学习《人工智能问题解决》中，结合开源硬件，实现简易的人工智能系统。经过前期的Scratch程序设计学习后，学生尝试在S4A中连接如光敏传感器、火焰传感器等等，不仅可以方便地制作出丰富多样、个性化的交互式故事、动画、游戏等，还可以方便地创造出个性化的智能用品。在学习过程中学生既感受到了人工智能带来的便利，又向学生了传递计算思维，激发学生的计算思维能力，对于学生进一步学习人工智能相关知识具有十分重要的意义。

4.从项目体验到创客能力的提升策略

项目体验学习是一种新型教学模式，它以学生为主体，教师为主导，以相对独立项目为学习主线，变学生被动学习为主动学习，让学生通过亲自操作体验，自主探究分工协作，完成学习任务，进一步感知领悟掌握所学知识。人工智能技术为创客教育打开全新的发展方向，在完成一些创客作品时，采用项目体验学习，引发同伴间的交流、思考，激发学生学习的积极性，培养学生的动手实践能力、创新思维等多种思维能力，进而他们的创客能力也得到了提升。

如在学习《智能楼道灯》时，选取贴近学生的生活实际的题材，利用红外传感器自己动手制作楼道灯。采用项目体验学习，自主探究红外线传感器的工作原理，电路连接的相关知识，进而动手搭建，不断地改进完善作品。一个项目作品完成后，各组之间分享和交流作品，相互评价。在这一项目学习活动中，学生学习兴趣、创新能力、实践能力等充分得到了锻炼和提高，在创客活动中培养了学生独立思考和勇于创新的意识。

通过学习人工智能技术，不仅可以激发学生对信息技术发展前景的向往和对未来科学的追求，更在学习活动中培养了学生自主学习、勇于创新等能力，学会用人工智能技术解决实际问题，提升了学生的信息素养。

（责编 韦淑红）