普通高中人工智能教學(xué)校本課程實(shí)施策略初探

【摘 要】人工智能技術(shù)飛速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，因此對人工智能教學(xué)的探究迫在眉睫。筆者通過開展形式多樣的人工智能教學(xué)實(shí)踐來探索普通高中人工智能教學(xué)校本課程的實(shí)施策略，其中包含“學(xué)校+”，人工智能與信息技術(shù)的融合，人工智能與創(chuàng)客教學(xué)相結(jié)合，開展人工智能研究性學(xué)習(xí)，開展人工智能社團(tuán)活動等。這些策略的實(shí)施，能夠推動普通高中人工智能教學(xué)的良性開展，逐步提高高中生的人工智能素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】普通高中；人工智能教學(xué)；校本課程

【中圖分類號】G633.67? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A? 【文章編號】1671-8437（2020）34-0069-02

近年來，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)等領(lǐng)域研究的突破，人工智能作為一項(xiàng)高端技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，在語音識別、圖像識別、醫(yī)療診斷、金融貿(mào)易、機(jī)器人控制等領(lǐng)域都能見到人工智能的影子。預(yù)計(jì)我國未來一段時期人工智能的人才缺口將達(dá)到幾十萬甚至數(shù)百萬，這就要求各級教師加大人工智能教學(xué)的力度。高中是人的一生中最重要的學(xué)習(xí)階段之一，因此，高中階段的人工智能教學(xué)顯得十分重要。國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中也指出：實(shí)施全民智能教育項(xiàng)目，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育以及對寓教于樂的編程教學(xué)軟件、游戲的開發(fā)和推廣。筆者所在的課題組圍繞普通高中人工智能教學(xué)開展實(shí)踐探索，初步形成了符合當(dāng)今普通高中學(xué)生實(shí)際的人工智能教學(xué)校本課程實(shí)施策略。

1? ?圍繞學(xué)校育人目標(biāo)，基于科學(xué)適用原則，完善課程建設(shè)

通過集體研究合理設(shè)定人工智能校本課程培養(yǎng)目標(biāo)。高中學(xué)生畢竟數(shù)學(xué)基礎(chǔ)有限，人工智能涉及的數(shù)學(xué)知識如線性代數(shù)、概率、形式邏輯、數(shù)理統(tǒng)計(jì)等需要學(xué)生進(jìn)入本科甚至研究生階段才會學(xué)到，因此，高中人工智能教學(xué)不應(yīng)深入涉及高深的數(shù)學(xué)知識，但也不可不提到一些重要的數(shù)學(xué)概念，需要從定義上普及介紹。

編寫人工智能教學(xué)校本教材。一線教師應(yīng)積極參與人工智能教學(xué)方面的探究和實(shí)踐，編寫人工智能教學(xué)校本課程綱要，搜集適合學(xué)生學(xué)習(xí)的課例形式，定期匯總教研。做到實(shí)施、開發(fā)、挖掘、總結(jié)的同步進(jìn)行，在實(shí)踐過程中動態(tài)生成課程。筆者所在的課題組先后改編了教材，逐步生成了適合本校師生的教材，并在教學(xué)實(shí)踐中積極探索人工智能教學(xué)校本課程的評價方式。

2? ?探索“學(xué)校+”模式，破解人工智能教學(xué)實(shí)操難題

人工智能教學(xué)離不開硬件設(shè)施的支撐，可以借助學(xué)校的創(chuàng)客空間進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練學(xué)習(xí)。借助于創(chuàng)客空間的Makeblock機(jī)器人、小發(fā)明家套裝、童芯派、光環(huán)版等開發(fā)人工智能模塊編程，提高學(xué)生的編程能力。在實(shí)操中注重培養(yǎng)學(xué)生的AI意識和AI思維，鼓勵學(xué)生在科學(xué)的基礎(chǔ)上展開奇思妙想。積極拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)空間，鼓勵學(xué)生利用假期到人工智能企業(yè)研學(xué)，這樣既可以開拓AI視野，有條件的還可以進(jìn)行AI實(shí)操，促進(jìn)學(xué)生AI素養(yǎng)的提升。

3? ?人工智能教學(xué)與信息技術(shù)課堂相結(jié)合

普通高中信息技術(shù)課程是國家課程，由于有高考、學(xué)業(yè)水平考試的評價約束，普通高中信息技術(shù)教學(xué)普遍開展得較好。探索人工智能教學(xué)與信息技術(shù)課程的融合，不僅可以提高人工智能教學(xué)的普及度，也可以為信息技術(shù)補(bǔ)充前沿的人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)雙贏。

3.1? 創(chuàng)設(shè)真實(shí)生活情境，引導(dǎo)學(xué)生深入探究

創(chuàng)設(shè)關(guān)于人工智能學(xué)習(xí)的真實(shí)生活情境，有助于引起學(xué)生的興趣和關(guān)注，培養(yǎng)學(xué)生的AI意識。如需要為出租車設(shè)計(jì)一款智能識別系統(tǒng)，每隔2秒對乘客做一次面部識別。當(dāng)乘客沒有佩戴口罩時，人工智能系統(tǒng)會識別這一情況并發(fā)出提示音：“未戴口罩，禁止乘車?！碑?dāng)乘客佩戴口罩時，人工智能系統(tǒng)會識別這一情況并發(fā)出提示音：“已戴口罩，請上車。”這一情境來源于生活，能夠引起學(xué)生關(guān)注，使得學(xué)生能迅速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，一定程度上可以確保本節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)能較好地完成。

3.2? 課堂上采用項(xiàng)目式教學(xué)策略

教師要提前設(shè)計(jì)好一個符合學(xué)生認(rèn)知水平的人工智能學(xué)習(xí)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生組建人工智能學(xué)習(xí)小組，小組內(nèi)開展合作學(xué)習(xí)，小組間相互競爭，共同完成學(xué)習(xí)任務(wù)。根據(jù)班級學(xué)生關(guān)于人工智能的學(xué)習(xí)程度，以組內(nèi)異質(zhì)，組間同質(zhì)的原則組建人工智能學(xué)習(xí)小組。人工智能學(xué)習(xí)小組之間展開競爭，因?yàn)楦偁幨怯行Ш献鞯淖罡弑憩F(xiàn)形式，對手可以造就更大的成功，既是激發(fā)學(xué)生質(zhì)疑探究的興趣引擎，也是維持學(xué)生學(xué)習(xí)動力的保障系統(tǒng)。如在進(jìn)行人工智能機(jī)器人學(xué)習(xí)中，就可以布置一些關(guān)于人工智能機(jī)器人的任務(wù)要求，學(xué)生分組進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、搭建制作、編程、調(diào)試，完成任務(wù)后統(tǒng)一進(jìn)行評價。在完成任務(wù)過程中，提高學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、動手實(shí)踐能力和小組合作能力。

3.3? 課堂上采用案例教學(xué)策略

普通高中開展人工智能教學(xué)的一個重要目標(biāo)是為了培養(yǎng)學(xué)生利用人工智能知識和技術(shù)原理來理解身邊的智能現(xiàn)象，提高學(xué)生的人工智能素養(yǎng)。人工智能涉及的知識面廣，應(yīng)用領(lǐng)域廣，這就為實(shí)施案例教學(xué)提供了可能。可以借助于人們常見的智能手機(jī)開展語音識別、手寫字體識別的體驗(yàn)學(xué)習(xí)，給人工智能學(xué)習(xí)去神秘化。可以借助智慧校園中的班級圖像識別考勤系統(tǒng)體驗(yàn)學(xué)習(xí)圖像識別，深化學(xué)生對圖像識別的認(rèn)識?？梢越柚悄芤粝洹靶《取斌w驗(yàn)學(xué)習(xí)語音交互技術(shù)的應(yīng)用，形成對人工智能的親近感。以上只是人工智能產(chǎn)品在生活中的常見應(yīng)用案例，此外還可以讓學(xué)生體驗(yàn)學(xué)習(xí)人工智能疾病診斷專家系統(tǒng)、人工智能識別犯罪嫌疑人檢測系統(tǒng)等專業(yè)化應(yīng)用案例，提高學(xué)生的人工智能素養(yǎng)和興趣。

3.4? 及時給予教學(xué)評價

人工智能教師教學(xué)中要采用多樣化的評價來激活課堂，使小組成員的積極性得到調(diào)動，小組間形成“你追我趕”的良好學(xué)習(xí)局面。教學(xué)目標(biāo)中需要學(xué)生掌握什么內(nèi)容，教師就評價什么內(nèi)容，利用反饋信息調(diào)控學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)效果不斷接近預(yù)期目標(biāo)。人工智能教學(xué)中的評價需要具有導(dǎo)向、調(diào)控、診斷、激勵等功能，使融合了人工智能與信息技術(shù)的課堂“活”起來，使人工智能教學(xué)“火”起來[1]。

4? ?人工智能教學(xué)與創(chuàng)客教育相結(jié)合

創(chuàng)客教育是創(chuàng)客文化與教育的結(jié)合，是基于學(xué)生興趣，以項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方式，使用數(shù)字化工具，倡導(dǎo)實(shí)踐創(chuàng)造，鼓勵分享，培養(yǎng)跨學(xué)科解決問題能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力的一種素質(zhì)教育。創(chuàng)客教育一般以校本課程的形式在中小學(xué)中開展，而校本課程作為國家課程的重要補(bǔ)充，是實(shí)施素質(zhì)教育的重要陣地。將人工智能教學(xué)與創(chuàng)客教育相融合，不僅可以促進(jìn)人工智能教學(xué)的開展，也有助于創(chuàng)客教育的深化。人工智能教學(xué)是創(chuàng)客教育的拔節(jié)孕穗階段，可以在很大程度上培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動手實(shí)踐能力，為深度實(shí)施素質(zhì)教育提供課程支撐。

5? ?探索開展人工智能研究性學(xué)習(xí)活動

研究性學(xué)習(xí)是指由學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)興趣自主選擇要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，采用跨學(xué)科、專題研究的形式進(jìn)行學(xué)習(xí)和評價，完成知識構(gòu)建的學(xué)習(xí)過程。在人工智能教學(xué)之后，部分學(xué)生會對人工智能產(chǎn)生濃厚的興趣，此時可以引導(dǎo)這些學(xué)生開展人工智能研究性學(xué)習(xí)活動，可自主搜集人工智能相關(guān)資料，或?qū)θ斯ぶ悄茴I(lǐng)域相關(guān)專家進(jìn)行訪談，或自主進(jìn)行人工智能創(chuàng)新作品的設(shè)計(jì)與制作。通過人工智能研究性學(xué)習(xí)系列活動的開展，促進(jìn)學(xué)生人工智能素養(yǎng)的提高。

6? ?開展人工智能類社團(tuán)活動

6.1? 成立人工智能學(xué)生社團(tuán)

學(xué)生社團(tuán)是學(xué)生學(xué)習(xí)的一種重要形式。學(xué)生社團(tuán)的基本任務(wù)是：適應(yīng)社會發(fā)展需要，適應(yīng)教學(xué)改革及學(xué)生成長成才的需要，積極開展健康有益、豐富多彩的課外科技文化藝術(shù)活動，促進(jìn)學(xué)生德、智、體、美、勞全面發(fā)展。因此，成立人工智能社團(tuán)，可以通過豐富多彩的科技創(chuàng)造活動，對人工智能課堂教學(xué)形成有益補(bǔ)充，深入拓展學(xué)習(xí)[2]。

6.2? 組織開展人工智能社團(tuán)活動

人工智能社團(tuán)可以定期舉辦活動，活動形式可以多樣化，如人工智能知識講座、人工智能科技制作、人工智能文獻(xiàn)學(xué)習(xí)研究、人工智能科普講解比賽等。通過開展多種形式的活動，使人工智能學(xué)習(xí)向縱深發(fā)展，同時營造學(xué)習(xí)人工智能的濃厚氛圍，吸引更多學(xué)生加入人工智能學(xué)習(xí)的隊(duì)伍中來。

6.3? 組織社團(tuán)成員參加科技創(chuàng)新類競賽

現(xiàn)在與人工智能相關(guān)的創(chuàng)新大賽有很多，如中國青少年機(jī)器人競賽、全國青少年人工智能創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽、全國青少年創(chuàng)意編程與智能設(shè)計(jì)大賽等。社團(tuán)成員平常需要多關(guān)注各類比賽的時間節(jié)點(diǎn)和相關(guān)要求，提前準(zhǔn)備，積極參與，認(rèn)真?zhèn)滟?，在比賽中賽出風(fēng)格賽出水平。讓成員通過比賽深化對人工智能相關(guān)技術(shù)的認(rèn)識，提高對人工智能技術(shù)的興趣，為今后更好地利用人工智能技術(shù)造福人類奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。

人工智能人才的培養(yǎng)要有超前意識，必須提前布局，盡早培養(yǎng)，因此普通高中的人工智能教學(xué)校本課程的開展迫在眉睫，作為普通高中人工智能教學(xué)第一代的教育工作者，必須敢想敢干，勇于擔(dān)當(dāng)，肩負(fù)起時代賦予的偉大使命；必須立足于普通高中人工智能教學(xué)實(shí)際，找準(zhǔn)普通高中人工智能教學(xué)培養(yǎng)的突破口，大膽實(shí)踐，勇于創(chuàng)新，形成較為合理的普通高中人工智能教學(xué)校本課程實(shí)施策略，并在今后的教學(xué)實(shí)踐中不斷補(bǔ)充完善。

【參考文獻(xiàn)】

[1]田小蘭.高中信息技術(shù)課程中的人工智能教學(xué)[J].基礎(chǔ)學(xué)科,2020(8).

[2]秦東.淺談人工智能在校外教育中的理念和策略[J].黑河教育(信息技術(shù)),2020(3).

【作者簡介】

靳盼盼（1986～），男，漢族，河南沁陽人，本科，一級教師。研究方向：人工智能教學(xué)，創(chuàng)客教育，新課改校本課程開發(fā)等。