人工智能课程在中小学教学实施策略的探究

陈江

摘要：人工智能教学随着时代的进步变得越来越重要，是学生学习计算机编程的重要载体，也是学生未来择业的重要方向，更是学校实施素质教育和信息技术新教材的重要抓手，中小学实施人工智能课程能有效提高学生的科学素养。为了更好地开展人工智能教学，于是对人工智能课程实施作了初步的探索。

关键词：人工智能;实施策略;科学素养

一、人工智能课程教学中的问题

通过走访，笔者发现遵义市人工智能课程已经开始起步，但还存在很多不容回避的问题。部分学校重视，但教学资源不足。遵义只有少数学校能将人工智能作为选修课程来进行开展。多数学校基本以课外活动、兴趣小组等形式开展人工智能的相关教学活动，而参与各类竞赛的学生也只有极少部分。由于人工智能教学任务一般由信息技术教师承担，但教师水平参差不齐，使得教学效果不尽如人意。要让更多的学校开展人工智能教学活动，更多的学生参与人工智能相关活动，学校必须解决资金与师资两大问题。教师倾心付出，但缺乏专业素养。人工智能是一门综合了自动控制、计算机、传感器等技术的学科，学校的指导老师在从事人工智能教学时，必然遇到知识和技术上的难题。有些学校的教师无法给予学生教学，比如机器人竞赛辅导时也只能聘请厂家的技术人员协助开展教学活动，从而无法开展规范的机器人教学活动。学生感兴趣，但课程缺乏系统性。要不断探索人工智能教育的理论与实践的问题并且深入、健康地开展中小学人工智能相关教育活动，让广大学生真正从人工智能教育中获益，则需要建立起系统的人工智能课程，充分发挥人工智能的教育价值。

二、课程教学策略

教学是实现课程目标的主要方式，人工智能课程在实施教学时有灵活多样的教学方法。 故而在人工智能课程中应采取多种教学策略：以确保课程的有效实施。

（一）自浅入深，从普及性教学到竞赛辅导

现在也有不少学校基本上是立足于普及教育开展人工智能课程，选择的内容大都是理论知识和计算机仿真，这些都比较抽象，对学生的锻炼也是有限的;还有些学校已开展与机器人相关的课程，引导学生学习机器人的组成、动力、控制、传感器等相关技术，绝大部分为中鸣教学机器人，这种机器人虽然方便了课堂教学的组织，但是也制约了学生动手能力和创新能力的训练。针对以上教学问题，我校的人工智能课程在前两个教学阶段，引导学生学习各种理论知识和设备各构件功能，结构化程序时使用流程图模块化编程，计算机端开始试着使用代码编程，搭起学生通往高等教育专业化学习的桥梁。同时还加强了“算法与程序”“设计与制作”的教学内容，使用Arduino的材料或者只选用机器人控制器、传感器、电机等电子元件，由学生结合废旧材料自己创意搭建，完成智能结构的制作。这样的处理，不仅提高了学生学习的专业化程度，也让学生真正从设备的控制者转化为设计者。

（二）化繁为简，合理安排任务

人工智能课程教学通常围绕某个主题开展。当前的教学中，通常采用任务驱动的教学形式。但是人工智能課程的教学内容繁多复杂，并不是几节课或者几个步骤就能解决的问题，这更是缺少系统的教学经验作为指导的体现。在实践中发现，要想使人工智能教学活动有系统的教学形式，只有将教学内容或任务进行合理分解，化繁为简，合理安排课程才可以达到理想的效果。首先，按照学生的认知规律，由简到繁地安排教学内容;其次，根据层次突出的需要，由低到高地安排任务。

（三）创意活动，激发学生创造力

该课程要设立自主创意活动，为学生提供自由的空间，培养其创新能力。

在创意时，学生的思维是天马行空的，教师应给予合理引导，指导学生将创意落实为具体方案。学生根据已掌握的知识，提出了一些创意方案。如利用湿度传感器功能设计自动浇花装置;利用湿度传感器设计的智能空调遥控板。当然，并非每个学生都能有发明创造。当有的学生感觉无从下手时，我们可以指导学生利用机器人部件搭建一些现实生活中已有的应用模型。在课程实施过程中，我们还要注重校园文化的建设。每年科技艺术节，会展示各种参赛作品，举办学生在人工智能课程中设计的作品竞赛，还会举办各种文艺活动的展演。课程与科技艺术节的结合拓展了课程教学的效果。

（四）以项目任务培养学生科学研究能力

科学研究过程一般分为发现与明确问题、制定计划方案、制作模型或原型，测试、评估、优化，编写产品说明书。在其他的课程教学中，学生很少能经历科学的研究过程，而人工智能竞赛项目则非常适合学生经历整个研究过程。在教学活动中，我们要求学生完成每个任务时都须按照科学研究的过程来进行：提出任务——创意——设计与规划——实验，收集数据——分析论证——评估决策——交流反思。

（五）以赛代练，以赛促学，提高教学有效性

在教学实施过程中模拟比赛就显得尤为重要。这可以让在学校参与人工智能学习的每一位同学都能体验比赛并从中得到锻炼。比赛模拟着重锻炼学生与人沟通、协作能力和决策能力，培养学生团队意识和协作意识，培养学生们公平公正地参与竞争的道德品质。在课程实施中，除了在集训阶段安排完整的比赛项目的模拟，也在日常教学中融入小任务的比赛并模拟大赛形式：现场揭晓任务，现场编程调试。模拟比赛中，虽没有具体的知识技能的教学目标，却是检查教学效果的最好方式。

综上所述，注重教师的培养才是开展好人工智能课程的根本，通过项目式教学能使学生能更自主的学习，提高学生学习兴趣，合理安排教学任务才能保证学生的学习效果。

参考文献：

[1] 贺德富，杨莉.中小学人工智能普及教育的难点与探索[J].科教文汇（下旬刊），2021（08）：160-162.

[2] 俱文选.基于竞赛项目的普通高中机器人校本课程建设研究[D].西南大学，2020.