信息技術(shù)課中人工智能多維滲透教學(xué)策略

郁益

[摘 要]人工智能作為前沿的技術(shù)，正逐漸運(yùn)用在人們生活中，在信息技術(shù)課程中融入新一代人工智能教學(xué)，運(yùn)用從感知到探究人工智能技術(shù)的研究策略、從解決問題到搭建智能系統(tǒng)的學(xué)習(xí)策略、從關(guān)注計(jì)算思維到核心素養(yǎng)的形成策略，從項(xiàng)目體驗(yàn)到創(chuàng)客能力的提升策略，使學(xué)生在多重策略中引發(fā)持久學(xué)習(xí)興趣，主動(dòng)參與學(xué)習(xí)活動(dòng)，善用計(jì)算思維和解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、樂于探究、勇于創(chuàng)新、勤于動(dòng)手，與人交流與合作的能力，提升學(xué)生的信息素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]人工智能;信息素養(yǎng);批判思維;計(jì)算思維

[中圖分類號(hào)] G43[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1007-9068（2020）24-0079-02

人工智能是信息技術(shù)最新的前沿技術(shù)，是未來高科技的發(fā)展趨勢(shì)，將以迅猛的速度發(fā)展，沖擊著人們的日常生活。春晚上，無人駕駛車隊(duì)氣勢(shì)磅礴地駛過港珠澳大橋;橋下近100艘無人船，列隊(duì)成“離弦之箭”穿過大橋;大橋上空300架無人機(jī)組成的海豚造型點(diǎn)亮了夜空。這不僅是一場(chǎng)盛大的視聽享受，更讓我們感受到人工智能的迅速發(fā)展將深刻改變?nèi)祟惿鐣?huì)生活、改變世界。掌握人工智能技術(shù)將是人們?cè)诂F(xiàn)代信息社會(huì)生存與發(fā)展必備的基本技能，小學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)的簡單應(yīng)用，是適應(yīng)未來發(fā)展的需要，是滿足學(xué)生個(gè)性化發(fā)展的需要，增強(qiáng)個(gè)體在信息社會(huì)的適應(yīng)力與創(chuàng)造力，對(duì)個(gè)人發(fā)展、國力增強(qiáng)、社會(huì)變革有著十分重大的意義?？梢娭挥刑剿鞲佑行У慕虒W(xué)方法才能開展好人工智能技術(shù)教學(xué)，從而培養(yǎng)學(xué)生積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)、樂于探究的能力，提升學(xué)生運(yùn)用信息技術(shù)解決實(shí)際問題的能力，提升學(xué)生的信息素養(yǎng)。

一、人工智能是信息技術(shù)的前瞻技術(shù)

人工智能（Artificial Intelligence，AI）是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。它是研究如何利用計(jì)算機(jī)模仿和實(shí)現(xiàn)如學(xué)習(xí)、推理、思考等人類的智能行為，使得計(jì)算機(jī)更好地為人們的社會(huì)生活服務(wù)，掌握人工智能技術(shù)是信息社會(huì)人才必備的技能之一。

信息素養(yǎng)指的是具有積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)、探究與應(yīng)用信息技術(shù)的興趣與愿望;了解信息技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，掌握信息獲取、加工、管理、表達(dá)與交流的基本技術(shù);能夠借助信息技術(shù)創(chuàng)造性地解決生活和學(xué)習(xí)中的一些實(shí)際問題;了解與信息技術(shù)應(yīng)用相關(guān)的法律、法規(guī)，形成與信息社會(huì)相適應(yīng)的價(jià)值觀與責(zé)任感，它是當(dāng)今社會(huì)每個(gè)公民必備的基本素養(yǎng)。

人工智能作為信息技術(shù)的前瞻技術(shù)，代表了信息技術(shù)的發(fā)展方向。中小學(xué)生在信息技術(shù)課中學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)，感知人工智能技術(shù)的特點(diǎn)，認(rèn)識(shí)人工智能對(duì)社會(huì)的影響，了解信息技術(shù)發(fā)展的前沿技術(shù)，有利于提升學(xué)生的信息素養(yǎng)。

二、人工智能教學(xué)的核心與關(guān)鍵

1.信息素養(yǎng)是人工智能教學(xué)的核心

學(xué)習(xí)信息技術(shù)的實(shí)際需要不是單純地讓學(xué)生掌握軟件的操作方法，更為重要的是培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)。信息素養(yǎng)是當(dāng)今社會(huì)每個(gè)公民必備的基本素養(yǎng)。信息素養(yǎng)是人們?cè)诮鉀Q問題時(shí)利用信息的技術(shù)和技能，是傳統(tǒng)文化素養(yǎng)的拓展、延伸，是終身學(xué)習(xí)的前提。培養(yǎng)學(xué)生具有良好的信息素養(yǎng)，可為他們今后適應(yīng)信息化生活、走向?qū)W習(xí)化和學(xué)生的終身發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。人工智能技術(shù)是信息技術(shù)領(lǐng)域的前瞻性技術(shù)，小學(xué)階段的人工智能教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)為核心，讓學(xué)生在體驗(yàn)、認(rèn)識(shí)人工智能知識(shí)與技術(shù)的過程中，開闊學(xué)生的視野，激發(fā)他們對(duì)信息技術(shù)美好未來的追求，培養(yǎng)學(xué)生的多種思維方式，提升他們的信息素養(yǎng)。

如在學(xué)習(xí)《遠(yuǎn)程控制智能家電》時(shí)，先通過用手機(jī)遠(yuǎn)程控制“小胖機(jī)器人”的視頻，引起學(xué)生的興趣，啟發(fā)學(xué)生思考“如何實(shí)現(xiàn)手機(jī)對(duì)智能家電的遠(yuǎn)程控制”，然后學(xué)生自主探索，借助教材、網(wǎng)絡(luò)搜索相關(guān)資料等，并組織學(xué)生展開討論，再通過小組合作完成手機(jī)控制風(fēng)扇開關(guān)的小實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生進(jìn)一步理解基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的智能手機(jī)是主要的移動(dòng)控制終端，在這一過程中培養(yǎng)了學(xué)生的合作交流能力、動(dòng)手實(shí)踐能力和運(yùn)用所學(xué)的新知識(shí)技能解決問題的能力，進(jìn)一步提升了學(xué)生的信息素養(yǎng)。

2.批判思維是人工智能教學(xué)的關(guān)鍵

批判思維可以指導(dǎo)人們有效地甄別信息并做出正確判斷，它是核心素養(yǎng)的重要組成部分，培養(yǎng)學(xué)生批判性思維是當(dāng)今教育追求的核心目標(biāo)。義務(wù)教育信息技術(shù)課程的總體目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，批判思維在信息素養(yǎng)中有著非常重要的作用，能否有效地獲取信息、處理信息，能否正確、準(zhǔn)確地分析與評(píng)價(jià)信息，能否養(yǎng)成良好的信息意識(shí)與行為習(xí)慣等，這些都離不開批判性思維?？茖W(xué)技術(shù)是在質(zhì)疑、否定和批判中發(fā)展起來的，人工智能技術(shù)的發(fā)展、它對(duì)未來社會(huì)的影響等更與批判思維密切相關(guān)，批判思維促進(jìn)了原創(chuàng)、顛覆性技術(shù)的產(chǎn)生。

如在學(xué)習(xí)《人工智能技術(shù)發(fā)展》時(shí)，通過展示相關(guān)視頻，小組成員之間、師生之間的思考、討論等，擴(kuò)大人工智能技術(shù)對(duì)社會(huì)的正面影響，探討人工智能的利與弊，讓學(xué)生不僅學(xué)習(xí)到了人工智能技術(shù)飛速發(fā)展給我們的生活帶來了許多便捷，了解智能應(yīng)用系統(tǒng)所面臨的倫理與潛在威脅，更學(xué)會(huì)用批判的眼光看待人工智能，辯證看待人工智能技術(shù)對(duì)社會(huì)發(fā)展的影響。

三、小學(xué)信息技術(shù)課程中人工智能教學(xué)策略

1.從感知到探究人工智能技術(shù)的研究策略

赫爾巴特認(rèn)為興趣能引起對(duì)物體正面的、全面的認(rèn)識(shí)，興趣能導(dǎo)向人們進(jìn)行有意義的學(xué)習(xí)，可為進(jìn)一步學(xué)習(xí)提供動(dòng)機(jī)。小學(xué)生初次接觸人工智能這一陌生的學(xué)習(xí)領(lǐng)域，學(xué)習(xí)的熱情會(huì)非常高漲，人工智能教學(xué)要結(jié)合小學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)、學(xué)習(xí)特點(diǎn)、年齡特征等，充分利用學(xué)生生活中的資源、題材和范例，充分發(fā)揮信息技術(shù)學(xué)科本身的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)踐活動(dòng)中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，這不僅讓學(xué)生學(xué)習(xí)興趣倍增，更讓學(xué)生對(duì)人工智能領(lǐng)域有感性認(rèn)識(shí)的。

如在《初識(shí)人工智能》中可以通過展示各種智能機(jī)器人的圖片、動(dòng)畫、視頻等直觀、生動(dòng)、形象地使學(xué)生了解人工智能的發(fā)展和應(yīng)用，讓學(xué)生感受到人工智能對(duì)人們的生活、工作、學(xué)習(xí)帶來的巨大變化，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)活動(dòng)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)其他有關(guān)知識(shí)打下基礎(chǔ)。

2.從解決問題到搭建智能系統(tǒng)的學(xué)習(xí)策略

《江蘇省義務(wù)教育信息技術(shù)課程指導(dǎo)綱要（2017年修訂）》中提出學(xué)生要適當(dāng)關(guān)注前沿技術(shù)，如人工智能技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提升技術(shù)應(yīng)用的能力和利用信息技術(shù)解決實(shí)際問題的能力。人工智能教學(xué)為信息技術(shù)學(xué)科帶來新鮮活力，讓學(xué)生了解人工智能技術(shù)，感知人工智能技術(shù)的魅力，初步了解人工智能的工作原理，利用自己所學(xué)過的信息技術(shù)、數(shù)學(xué)、科學(xué)相關(guān)專業(yè)的知識(shí)，設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)簡單的人工智能系統(tǒng)。在此過程中，學(xué)生真正成為實(shí)踐活動(dòng)的主人，更提升了學(xué)生解決問題的能力。

如在學(xué)習(xí)《掃地機(jī)器人》一課時(shí)，學(xué)生要學(xué)習(xí)搭建掃地機(jī)器人，讓學(xué)生通過觀看視頻中掃地機(jī)器人是如何工作等，思考其中的工作原理是什么，引發(fā)學(xué)生自主探究機(jī)器人掃地的一般流程，進(jìn)而了解掃地機(jī)器人的工作原理，搭建出掃地機(jī)器人。這個(gè)學(xué)習(xí)過程中學(xué)生感受到了機(jī)器人活動(dòng)的樂趣，培養(yǎng)了科學(xué)而高效的思維方式，并從中提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

3.從計(jì)算思維到核心素養(yǎng)的形成策略

從小學(xué)生的年齡特征、心智發(fā)展水平、接受能力等方面考慮，小學(xué)中的人工智能課程教學(xué)應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生思維方式為目標(biāo)，特別是培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。在人工智能教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，有利于提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，有利于他們適應(yīng)在信息化社會(huì)中學(xué)習(xí)、生活。計(jì)算思維的核心是程序設(shè)計(jì)，程序設(shè)計(jì)更是人工智能技術(shù)的靈魂。學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)可以培養(yǎng)學(xué)生更具條理性的思維方式，有利于發(fā)展學(xué)生的邏輯判斷能力、抽象思維、計(jì)算思維等能力，并在這一過程中培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用算法解決實(shí)際問題的能力，關(guān)注學(xué)生的核心素養(yǎng)。

如在學(xué)習(xí)《人工智能問題解決》中，結(jié)合開源硬件，實(shí)現(xiàn)簡易的人工智能系統(tǒng)。經(jīng)過前期的Scratch程序設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)后，學(xué)生嘗試在S4A中連接如光敏傳感器、火焰?zhèn)鞲衅鞯鹊?，不僅可以方便地制作出豐富多樣、個(gè)性化的交互式故事、動(dòng)畫、游戲等，還可以方便地創(chuàng)造出個(gè)性化的智能用品。在學(xué)習(xí)過程中學(xué)生既感受到了人工智能帶來的便利，又向?qū)W生了傳遞計(jì)算思維，激發(fā)學(xué)生的計(jì)算思維能力，對(duì)于學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)知識(shí)具有十分重要的意義。

4.從項(xiàng)目體驗(yàn)到創(chuàng)客能力的提升策略

項(xiàng)目體驗(yàn)學(xué)習(xí)是一種新型教學(xué)模式，它以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，以相對(duì)獨(dú)立項(xiàng)目為學(xué)習(xí)主線，變學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生通過親自操作體驗(yàn)，自主探究分工協(xié)作，完成學(xué)習(xí)任務(wù)，進(jìn)一步感知領(lǐng)悟掌握所學(xué)知識(shí)。人工智能技術(shù)為創(chuàng)客教育打開全新的發(fā)展方向，在完成一些創(chuàng)客作品時(shí)，采用項(xiàng)目體驗(yàn)學(xué)習(xí)，引發(fā)同伴間的交流、思考，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維等多種思維能力，進(jìn)而他們的創(chuàng)客能力也得到了提升。

如在學(xué)習(xí)《智能樓道燈》時(shí)，選取貼近學(xué)生的生活實(shí)際的題材，利用紅外傳感器自己動(dòng)手制作樓道燈。采用項(xiàng)目體驗(yàn)學(xué)習(xí)，自主探究紅外線傳感器的工作原理，電路連接的相關(guān)知識(shí)，進(jìn)而動(dòng)手搭建，不斷地改進(jìn)完善作品。一個(gè)項(xiàng)目作品完成后，各組之間分享和交流作品，相互評(píng)價(jià)。在這一項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)中，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力等充分得到了鍛煉和提高，在創(chuàng)客活動(dòng)中培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考和勇于創(chuàng)新的意識(shí)。

通過學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)，不僅可以激發(fā)學(xué)生對(duì)信息技術(shù)發(fā)展前景的向往和對(duì)未來科學(xué)的追求，更在學(xué)習(xí)活動(dòng)中培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、勇于創(chuàng)新等能力，學(xué)會(huì)用人工智能技術(shù)解決實(shí)際問題，提升了學(xué)生的信息素養(yǎng)。

（責(zé)編 韋淑紅）