中职数学教学中渗透人工智能教育的校本策略探究

邓学明

【摘要】本文结合中职数学教学现状，以我校为例，探析中职数学教学中渗透人工智能教育的五点策略，希望能够为促进人工智能教育在中职数学教学中的实施和发展提供一个借鉴和范式。

【关键词】大数据;中职数学;人工智能

一、研究背景

1.大数据背景

信息化时代的到来，智能产品的到来，极大促进了社会经济和科技水平的发展。各行各业的高速发展无一不表明大数据的重要性。而大数据的应用和分析，最根本的就是人工智能的发展。因此，在面对当下急速发展的大数据时代，我们有必要进行人工智能教育，有必要为未来的人工智能时代储备人才。也基于此，2017年7月，国务院印发的《新一代人工智能发展规划》就明确提出实施全民智能教育的项目。

2.初等教育的国家人工智能教育方针

人工智能越来越强大的新时代，我国对于人工智能教育在初等教育阶段也提出了关切。其中，《国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知（国发[2017]35号）》中率先提出了要在中小学教育阶段设置人工智能的相关课程。也就是说，培養人工智能人才要从小抓起，为未来的中国挖掘具有这方面潜力的中小学生，为培养未来的人工智能的尖端人才打下扎实的基础。营造人工智能培养的浓厚校园氛围是中小学教师的一份责任。

3.人工智能与数学

人工智能算法本质上就是数学公式和数学算法。因此，人工智能的发展离开不了数学的进步。例如，华为公司招聘的核心人才中有几百个数学家进行数学研究。其中，5G时代能够来临也是基于该公司的一个俄罗斯年轻数学家的算法研究。这表明，人工智能与数学密不可分，人工智能要发展，那么数学的研究也不能落后。数学的发展，必然也会促使人工智能的发展。两者你中有我，我中有你，共同发展。

4.中职数学中的人工智能教育现状

中职学校受传统因素影响，教学大纲中所提出的相关要求或核心素养都没有明确提出对于人工智能教育的渗透，以至于在普通高中相对普遍的算法教学在中职数学教学中都很少出现乃至没有。而随着时代的发展，中职学生的特点也在发生变化，他们不再如从前社会所认知的那样都是一群后进生，他们有的参加国家技能竞赛获奖，有的专业技术过硬，有的甚至对于数学及科技活动有非常浓厚的兴趣。因此，在中职数学教学中渗透人工智能教育也是一大趋势。

二、研究目的

为了促进人工智能教育在中职数学教学中的实施和发展，笔者以我校为例，提出在中职数学教学中渗透人工智能教育的几点策略，希望助力人工智能教育在中职数学教学中能够得到实质性的进展及相关课题得到进一步研究。

三、研究方法

1.文献法

笔者通过查阅文献，探析人工智能在初等教育的研究现状，特别是中职数学教学的现状，从而提出研究目的。

2.调查访谈法

笔者通过对中职数学教师、计算机教师及部分学生进行访谈，进而提出中职数学教学渗透人工智能教育的策略。

四、中职数学教学渗透人工智能教育的策略

人工智能教育的实施作为当下非常重要的一个课题，从高等教育到初等教育都相当重视。而作为中职数学的教学，在这一块几乎处于空白。笔者针对这一情况，结合我校的教学环境和特点，提出以下几条可操作的实际策略：

1.中职数学的课堂教学渗透人工智能的相关知识

中职数学的课堂教学对于多数学生来说都比较枯燥乏味的，为了提升教学效果，中职数学教师采取了诸多办法。而中职学生对于社会上的新生事物和发展趋势都有强烈的好奇心。笔者认为，教师在课堂转变理念不再唯解题训练考试分数至上，而是以培养具有数学思维的人为重要教学目的的话，可以尝试在课堂教学中向学生介绍大数据如何产生，在哪些地方经常被运用。

例如，距离学生最近的大数据应用就是现在各项国际重大体育赛事，都会借助人工智能对于运动员在比赛中所产生的动作数据进行收集，从而分析出这个运动员的技术水平和习惯，这对于促进竞技体育水平及运动员自身的专业技术都具有重大的帮助。                             （下转第33版）（上接第32版）

又例如，天气预报的播报为什么越来越与实际相符？这就是天文学家经大量实际分析后采集到的大数据，结合观测的气象图片，进行人工智能的算法比对而得出的结论，这与我们的概率论有着密不可分的关系。

在教学通过渗透这样能够看得见摸得着的大数据及其应用的相关内容，那么学生不仅仅上课更有兴趣，对于人工智能大数据也会无形中形成一个初步感知。

2.开设人工智能史的“第二课堂”

我校的一大特色是“第二课堂”——开展百团大战。结合教师所擅长和学生所喜欢这两方面因素，由教师申报，教务处组织，在周四下午固定时间开展社团课。社团活动包括体育、艺术、专业等近七十多个种类，但是其中没有与数学有关的兴趣小组。

因此，笔者认为以社团的形式，介绍人工智能的发展历史，吸引那些对于人工智能感兴趣的学生加入，不但可以让他们近距离接触人工智能的本质原理，更让他们体会到数学与人工智能的密切关系，进一步体现数学的实用性和重要性。

人工智能历史可以包括书籍、音像资料、生活实例，注重学生对于人工智能发展和应用的了解。这样一来，在课堂教学渗透人工智能和大数据感知的基础上，能够形成一个更为深刻的了解。

例如，学生都清楚，社会上已经基本普及智能手机，其智能程度也是越来越高。与之一起进步的就是当下的汽车也越来越智能化，比如，“特斯拉”的“自动驾驶”已经实现。而实现“自动驾驶”这一智能化手段无疑就是基于大数据开发下的人工智能。

将诸如此类的人工智能应用实例在“第二课堂”与学生探讨，和他们一起分享了解，无疑对于人工智能在教学中的渗透起到了播种的作用，待到时机成熟，在学生中或许开出智能之花、结智能之果也不无可能。

3.开设魔方与数学校本课程

魔方作为世界三大益智玩具之一，深受大众喜爱。随着国家对于全民智能教育的提倡，中职学生也有相当大部分学生喜爱魔方。而魔方从基本构造到还原方法本质上都是数学。

笔者认为，在中职数学教学中渗透人工智能教育，就可以开设有关于魔方和数学的校本课程，一方面，以学生对于魔方的喜爱为切入点举办魔方竞赛，推广魔方在中职学生中的普及程度;另一方面，通過开设这样的校本课程，由数学教师对于魔方中涉及的数学知识如魔方还原法如何对应数学算法的介绍，可以让学生对数学算法在实际的应用有直接的感受，为渗透人工智能教育打下坚实的基础。在可实现的前提下，教师还可以借助网络收集相关资料，让学生体验魔方算法在诸多科技领域中的运用。

4.数学建模兴趣小组的组建及相关建模竞赛的举办

数学建模竞赛在高等教育中非常普遍，现在相当多的普通高中也有这一块的教学和竞赛，但是中职学校中却几乎没有。为此，笔者认为，如果能够组建校内数学建模兴趣小组，伸至推广到多数中职学校都组建各自的数学建模兴趣小组，并进一步举办相应的建模竞赛的话，那么对于促进中职学校数学建模发展非常有帮助。需要进一步研究的是，我们的建模内容如何在高层次的建模竞赛下进行适当易化，以符合中职学生的数学思维水平。

例如，线性回归的数学建模，让学生学会了通过最小二乘法，寻求回归曲线。诸如此类的简易数学建模的培养，让中职学生在建模中体会建模、算法，求解的本质，给学生理解人工智能进一步打下基础，也提升了学生对于数学的认知。

5.进行数学算法与计算机语言的通识教育

人工智能得以实现的一个重要前提是数学算法的发展，计算机能够为人类解决问题都是基于人们给定的一个算法。因此，在数学教学中，如果中职教师能够培养学生的数学算法能力及注重和计算机语言的通识教育，将会让学生的数学思维焕然一新。

例如，第一台计算机得以实现，就是因为二进制的产生，而二进制与我们常用的十进制之间的转化就是我们代数运算解决的问题，这就是数学算法和计算机语言相互关联的一个最好例子。又比如，为了求解三个数中的最大值，如何运用数学思维写出相应算法，又进一步在写出来的算法中如何找到最快的算法并将之转换成计算机语言，转化为人工智能。诸如此类的数学算法和计算机语言的相互转化是促进人工智能长足发展的一个动力。如果中职数学教师能够在教学中实现这一通识教育，那么，中职数学教学渗透人工教育就达成了所希望的培养目标。

综上所述，在当前的中职教育模式中，人工智能教育在中职数学教学中的体现几乎空白。进行人工智能教育是培养中职学生大数据思维的必要手段。笔者根据我校数学教师及我校数学教学的特点，提出上述五点措施，以探析在中职数学教学中渗透人工智能教育可以如何进行。希望为人工智能教育在中职教育中得到更多的平台去体现。更重要的是，如何进一步挖掘这些措施下的系统性内容，也将会是值得研究的课题。

参考文献：

[1]黄艳.人工智能技术与高职高等数学课程改革探讨[J].才智，2019（3）.

[2]吴茂松.高中数学教学渗透人工智能教育的策略研究[J].教学研究，2018（9）.

[3]陶阳明.经典人工智能算法综述[J].软件导刊，2019（11）.

责任编辑  胡健文