人工智能初步模块教学规划

赵永涛　袁雯雯

国务院发布的《新一代人工智能发展规划》明确指出：“人工智能成为国际竞争的新焦点，应逐步开展全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程、逐步推广编程教育、建设人工智能学科，培养复合型人才，形成我国人工智能人才高地。”教育部发布的《2019年教育信息化和网络安全工作要点》表示，“将在中小学阶段开设人工智能相关课程，逐步推广编程教育”。在这个大背景下，信息技术选择性必修模块人工智能初步既要肩负普及人工智能知识的重任，又要承载践行国家发展规划的使命。

● 内容特点

1.聚焦学科核心素养，体现时代性

学科核心素养是信息技术课程着力培养的素养。高中信息技术学科核心素养有四个组成部分，即信息意识、计算思维、数字化学习与创新和信息社会责任。通过人工智能模块的学习，学生在以下学科素养方面有提升：

①在信息意识方面。主要体现为对人工智能产生较为浓厚的兴趣，能理解人工智能对信息技术发展的意义，能基本分析一些与人工智能相关的技术事物与现象，在自己的日常生活与学习中能自觉利用人工智能的软件工具及相关制品，乐于分享对人工智能的认识，积极关注人工智能的新发展，主动探索人工智能的新产品和发展人工智能的新想法。

②在计算思维方面。主要体现为从过程和原理上基本理解人工智能的实现方法。通过人工智能处理或解决较复杂的问题，切实体验到人工智能应用模块的基本开发流程，培养并加深利用计算思维设计并实现解决方案的能力。

③在数字化学习与创新方面。主要体现为理解人工智能的新进展、新应用，并能将其适当运用在学习和生活中。通过实践，拉近与人工智能的距离，改变人工智能遥不可及的认知，形成在学习和生活的其他方面进行应用和创新的意识。

④在信息社会责任方面。通过对智能系统的体验，以具体的实践经历为依据形成认知，在感受到人工智能的巨大价值的同时，也深入理解可能存在的危险。

人工智能初步模块在着力培养学科核心素养的同时，也注重体现时代性，对新一代人工智能的技术突破和我国在此领域所取得的成就格外关注。该模块的内容设置在一定程度上体现出我国信息技术和信息社会发展新面貌，它不仅拓展了学生的知识面，而且极大地激发了学生的兴趣。

2.以学生认知能力为依据，内容高度选择

虽然人工智能只有60多年的发展历史，但是由于其发展过程三起三落，又与多个学科交叉发展，因此其知识体系尤其庞大。从人工智能初步教学对象的角度研究发现，其教学内容高度选择，呈现薄古厚今的鲜明特点。内容安排严格以高中生认知发展水平为依据，以能激发高中生兴趣的内容为主，格外关注最近一次人工智能浪潮袭来时取得的重大成果和我国在人工智能领域取得的成就。

3.遵循主流观点，关注新一代技术的发展

在人工智能的发展过程中出现过众多流派，各种观点众说纷纭。在人工智能初步模块中遵循主流观点，精选若干在人工智能学科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呈现在教材中。在新一代人工智能技术发展中应用卓越的领域，如自动翻译、图像识别和自动驾驶等，精炼典型案例和智能系统，选择符合学生认知的智能开发平台，丰富学生认知体验，增强学生将人工智能应用于学习和生活的动力。

4.重视知识普及，强调知识迁移

人工智能模块体现科学性与前瞻性，选择人工智能领域可普及的知识，可以引导学生了解人工智能的最新成果对生活、学习的影响。通过智能模块搭建、设计与实现简单智能系统等项目，激发学生数字化创新的动机，将通过人工智能初步模块学习到的技术、算法和理论迁移至学习和生活的其他方面，提高学生解决问题的能力，培养学生对信息技术发展的适应能力。

● 教学规划

人工智能初步模块属于选择性必修内容，共设置三个部分的内容，分别是人工智能基础、简单人工智能应用模块开发和人工智能技术的发展与应用。通过该模块的学习，学生可修得2学分，每学分18课时，共需36课时，其修习情况属于综合素质评价的内容。

教师在开展教学前，要通过模块教学计划、单元教学计划和课时教学计划的逐级设计厘清脉络，融合学科思想，紧密结合生活实际，恰当组织内容。各版本教材在内容设计上各有不同。例如，人教-中图版《人工智能初步》教材结构框架如上表所示。

人工智能的教学离不开实验环境，实验环境的配置也有很多不同的方案，各个地方和学校的实验条件、师资及学生的具体情况有很大差异，应根据《课标》要求、学校条件和学生的实际情况斟酌而定，以保证良好的教学效果。

● 教学策略

根据《课标》要求，学生通过本模块的学习，要能从发展历史的角度了解人工智能的发展历程，描述人工智能的基本特征，了解人工智能深入应用的案例，并能将其迁移到生活的其他情境中，能够利用开源人工智能应用框架，搭建简单智能系统，以丰富的体验感受人工智能的巨大价值，并理性看待人工智能的发展和其带来的伦理和安全问题。为了实现以上学习目标，在教学中教师要关注与必修模块的衔接，注重教学语言的深入浅出，采用项目式教学，用贴近生活的实例，切实激发学生兴趣，培养理性的技术观，实现学生信息素养的提高。

1.关注知识衔接，强调语言深入浅出

该模块与必修部分内容关联性极强，因此要关注知识衔接，从学生的已有认知中衍生发展出新的知识领域，这样更有利于学生在思维上理解本模块内容。在教学中，采用高中生易于理解的非形式化語言加以论述。尤其是在智能算法部分，更需以语言上的深入浅出淡化理论的艰深内涵。

2.以项目式教学为导向

项目式教学的特点是让学生经历分析问题、解决问题，最终完成项目的全过程。在人工智能课程中使用项目式教学能够让学生理解、体验和经历人工智能系统设计与编程实现的过程与方法。在项目的选择和项目方案的设计上强调智能性，体现人工智能在解决问题上的优势。

3.以贴近生活的实例，激发兴趣

人工智能于润物无声中改变着人们的生产和生活方式。在教学中要选择贴近学生生活的智能案例，如从学生的社会实践、锻炼、旅游、考察等日常活动中确定项目和采集数据，让学生带着深度体验认识和理解人工智能的理论和相关核心算法，这对于激发学生兴趣大有裨益。

4.培养理性技术观

伴随着人工智能的飞速发展，技术带来的红利已经深入人心。通过剖析典型智能系统应用案例，学生既要感受到人工智能带来的便利，同时也要认识到其潜在的风险，加深对技术是一把双刃剑的理解，形成理性的技术观。在教学中，要注重引导学生从个人和社会发展的角度理性看待技术进步，深入思考人工智能带来的伦理问题和安全挑战，强化学生对维护和遵守智能化社会的规范与法规的认识。