基于计算思维的高中人工智能课程教学研究

林荣辉

［摘 要］计算思维对高中学生具有较大的影响，它对学生的探究能力、理解能力、问题解决能力等各项能力的提升具有助推作用。而人工智能课程教学，对促进学生计算思维的发展有重要的作用。文章从在高中人工智能课程教学中渗透计算思维培养的策略分析出发，探寻高中人工智能课程助力学生全面发展的可行路径，增强高中人工智能课程对学生发展的促进作用。

［关键词］计算思维；人工智能；课程教学

［中图分类号］    G633.67        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2023）05-0097-03

人工智能是一种基于计算机技术和算法的智能，人工智能已经成为当今科技领域的热点话题，与其他知识内容相比，人工智能内容对学生具有更强的吸引力，能为学生带来新鲜感。但在传统的人工智能教学中，教师没有有效利用人工智能对学生的吸引力引导学生进行学习，导致学生对学习人工智能产生抵触心理，这让人工智能教学的开展和学生计算思维的培养受到一定的影响，让人工智能课程的教育意义减弱。基于此，在高中人工智能课程教学中，教师需要优化教学模式，灵活采用多种教学方式，从而促进学生积极参与人工智能的学习，激发学生的学习兴趣和调动学生的学习积极性，培养学生的计算思维。

一、优化教学方式，加强学生思维的转换性

（一）丰富教学内容的展现形式，强化学生对知识的理解

在传统的教学中，教师采用的教学方式通常是比较常规的语言讲解以及重复性的知识练习，对于抽象的人工智能课程内容，学生很难理解，非常影响教师人工智能教学的开展以及对学生计算思维的培养。为了强化学生对人工智能相关知识的理解，教师可丰富教学内容的展现形式，将知识内容直观、清晰地展现在学生面前，强化学生对知识的理解。

例如，在“人工智能的产生与发展”的教学中，教师可以通过思维导图或流程图为学生展示人工智能的产生与发展过程，以直观的图表画面增强教学内容的直观性和清晰性，强化学生对知识的理解。与此同时，教师还可以利用信息技术为学生直观展示人工智能的产生与发展历程，让学生在直观、清晰的画面中更加深刻地理解所学的知识，让学生的知识体系更加完整、更具逻辑性。

（二）增加课堂互动，营造良好的课堂氛围

课堂互动的增加，能够帮助教师打造轻松、愉悦的人工智能课堂，让学生和教师之间的距离在良好课堂氛围的影响下不断拉近，让教师对学生的了解更具真实性，让教师的教学计划的科学性得以提高。在课堂互动过程中，教师可以引导学生思考人工智能知识在实际生活中的应用思路与途径，让学生的思维得到训练，促使学生的计算思维能够有效发展。因此，在优化人工智能课程教学模式时，教师可以增加课堂互动环节，营造轻松、愉悦的课堂氛围，以激发学生对人工智能的学习兴趣，提高人工智能课程教学的效率，同时促进学生计算思维的发展。

例如，在“人工智能平台中的智能工具”的教学中，教师利用信息技术给学生展示不同的生活情境，比如“短视频平台用户利用特效模拟出自己的古代照片，用户的脸还是现代的样子，但是整体环境换成了古代的背景”“小明想在自己电脑的文件夹中寻找一个有关社会实践报告的文档，最终他利用筛选功能找到了这篇文档”等，让学生自主思考这些生活情境中是否应用了人工智能的知识，如果学生认为应用了人工智能知识，则让学生梳理出应用人工智能知识解决问题的过程与方法。教师利用信息技术对不同情境进行展现，引导学生自主思考问题，增强了师生互动，培养了学生的计算思维。

（三）为学生搭建展示平台，培养学生的实践能力

展示平台的搭建，在一定程度上能够满足学生的表现欲，提升学生的实践能力，也能够让教师更加了解学生对知识的理解情况，以便于教师根据学生的实际学习情况调整教学计划、优化教学模式，使教学计划、教学模式与学生学习的匹配度提升，从而让教师教学工作得以顺利推进，让学生的计算思维得到有效发展。因此，在高中人工智能课程教学中，教师可以借助信息技术的双屏功能、投屏功能等为学生搭建展示平台，让学生的表现欲得到满足，自主学习能力得到提高，同时也让教师实现对学生的全面了解，更加高效地开展高中人工智能课程教学，保证学生计算思维的培养效果。

例如，在“编程调用平台中的智能工具”的教学中，教师可以在讲解相关知识后让学生发散思维，思考如果需要完成一个对话机器人的编程应如何设计，会应用到什么情境，并让学生根据自己的想法制订一个对话机器人的程序设计表。在学生自主思考结束后，教师随机点名几个学生，让他们展示自己的作品，教师利用信息技术的双屏功能将他们的作品展示在大屏幕上，为学生搭建展示平台，让学生进行汇报展示。在学生展示作品后，教师根据其作品的实际情况进行总结性评价或者纠错指导。展示平台的搭建，有助于加强学生思维、能力的训练，促使学生的计算思维得到有效发展。

二、积极开展课堂活动，培养学生思维的灵活性

（一）开展微项目教学活动，增加学生自主探究的时间

在传统的教学中，教师主要注重对知识的传输，而很少留出时间给学生自主探究。微项目教学活动的开展，让学生自主探究知识的时间增多，有助于学生独立思考能力、分析能力、探究能力等能力的提升，有利于学生计算思维的发展。因此，在高中人工智能课程教学中教师应积极开展微项目教学活动，进一步强化学生的主体地位，为学生提供自主探究的机会，从而有效促进学生各方面能力的提高，为学生计算思维的发展提供有力支持。

例如，在“感受人工智能的魅力”的教学中，教师可以带领學生开展“走近人工智能”的微项目教学活动，将学生分成若干小组，让学生以小组为单位自主探究人工智能的研究领域，分辨出人工智能在实际生活中的应用，让学生在自主探究的过程中感受人工智能的魅力，体会人工智能对现代社会的影响。学生在自主探究的过程中培养了思维的灵活性，计算思维也得到了有效发展。

（二）开展趣味性游戏活动，培养学生的思维转换能力

相比常规的教学活动，趣味性游戏活动更能调动学生的学习积极性，让学生体会到学习的乐趣。在游戏活动过程中，学生会不断地转换思维，分析思考相关知识在不同场景中的应用，这对学生思维转换能力的提升有较强的助推作用。为此，在高中人工智能教学中教师应积极开展趣味性游戏活动，吸引学生的注意力，促使学生全身心地沉浸在课堂学习之中，从而有序推进学生计算思维的培养工作。

例如，在“人工智能的应用”的教学中，教师可以组织学生开展“快速反应”的游戏活动，事先提前准备介绍人工智能在不同领域的实际应用的卡片，将学生按照座位分成几个大组，再给各小组的每个学生发放相同的卡片，让学生将卡片平铺在桌子上，教师喊出“医疗类”“工业类”等，同时倒计时，要求学生在倒计时结束前举起桌面上所有同一品类的卡片，能举起的则获胜，没有举起的则被淘汰，最终剩下的学生为小组第一。决出小组第一后将卡片移交给下一组继续进行游戏。在高中人工智能课程教学中开展趣味性游戏活动，可有效激发学生的学习兴趣与热情，有效培养学生的计算思维。

（三）开展小组竞赛活动，提高学生的课堂参与度

高中生的内心通常会存在一定的胜负欲，在胜负欲的影响下，他们参与课堂学习活动的主动性、自主性都会得到相应的提高。因此，在高中人工智能教学中，教师应积极开展小组竞赛活动，以提高学生的课堂参与度。

例如，在“人工智能的影响”的教学中，教师先对学生进行小组分配，让学生以小组为单位设计一个有关人工智能的影响的思维导图或者关系图，在其中展现出人工智能对人类社会的影响。在各小组设计结束后，教师利用信息技术的投屏功能将各小组的作品轮流展示在大屏幕上。在作品展示结束后，教师让学生依据作品呈现的完整性和准确度对其他小组进行评分，满分为10分，最终平均分最高的小组获胜。通过开展小组竞赛活动，提高了学生的课堂参与度，为学生计算思维的发展提供了有力支持。

三、创设不同情境，增强学生思维的创新性

（一）创设生活情境，让学生体会所学知识的应用价值

在传统的教学中，教师对人工智能课程知识在生活中的实际应用会有所提及，但很少创设生活情境，引导学生在情境中学习相关知识，导致学生知道所学知识在生活中可以进行实际应用，但对在生活中应用所学知识的方式、所学知识与日常生活之间的联系有多紧密等并不清楚，这不利于学生实践应用能力的提升。为此，教师应在高中人工智能教学中创设生活情境，让学生在生活情境中深层次地理解人工智能知识的广泛应用以及应用途径，加强学生计算思维的训练。

例如，在“人工智能平台中的智能工具”的教学中，教师可以为学生创设有关“利用北斗导航定位系统寻路”的生活情境，引导学生在应用北斗导航定位系统进行导航、拟定路线的过程中了解人工智能平台中智能工具的使用方法，帮助学生了解人工智能平台中的智能工具，使学生真切感受到人工智能对人类社会生活的影响，掌握利用智能工具解决生活中的实际问题的方法，明晰人工智能在信息时代发展中的重要价值。通过生活情境的创设，可促进学生自主学习能力、理解能力等能力的提高，为学生计算思维的发展提供有力支持。

（二）创设探索情境，引导学生在学习过程中发散思维

探索情境的创设，有助于教师引导学生发散思维，思考所学知识的多种应用方式，让学生基于自身对所学知识的理解，分析其在不同情境下的应用途径，让学生在学习过程中同步进行思维训练，实现学生计算思维的有效发展。因此 ，在高中人工智能教学中教师需要重视探索情境的创设，引导学生在学习过程中发散思维，不断地对知识的多种应用途径和正确应用思路进行深入思考，让学生从中得到思维转换能力和思维发散能力的有效训练，帮助学生夯实学习基础，助推学生全面发展。

例如，在“人工智能的應用”的教学中，教师可以为学生创设一个“未来两百年后的……”的探索情境，引导学生选择一个主题内容，比如“未来两百年后的汽车”“未来两百年后的飞机”等，并以小组为单位进行思考，分析两百年后人工智能会发展成什么样，以及会如何进行应用，如果是由你来开发人工智能，你会融入什么样的人工智能设计理念，最终想要达到什么样的效果，接着模拟自己预想中的人工智能解决问题的过程。创设探索情境，可加强学生的思维训练，让学生的计算思维获得有效发展。

总而言之，计算思维的培养是高中人工智能课程教学的主要目标，教师应给予高度重视。为了给学生的成长发展提供更有利的帮助，教师应重视优化教学方式、积极开展课堂活动、创设生活情境等，以促进学生学习自主性和能动性的提升，增强学生在高中人工智能课程中的沉浸感，让学生感受到人工智能知识的多种应用途径，促进学生学习能力、理解能力、探究能力、创新能力等能力的提高，加强学生思维的转换性、创新性以及发散性，促进学生计算思维的有效发展，助推学生全面发展。

［   参   考   文   献   ］

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［4］  王云霄.高中人工智能课堂的“热度”与“深度”：《人工智能的应用与影响》教学案例［J］.中国信息技术教育，2022（2）：23-26.

［5］  陆明丽. 人工智能赋能的高中英语阅读教学评价设计研究：以《The advertising game》为例［J］.电脑知识与技术，2021（16）：110-113，124.

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（责任编辑 黄春香）