人工智能教育中跨學(xué)科融合教學(xué)模式研究

陳胡鏗

在人工智能教育中，筆者認(rèn)為教師要更著重培養(yǎng)學(xué)生兩中思維：一是計(jì)算思維的，計(jì)算思維主要提出的是人如何用機(jī)器優(yōu)化自己的工作，學(xué)會(huì)去分解自己的生活、工作等的問(wèn)題，讓問(wèn)題解決的步驟都變得可計(jì)算，讓機(jī)器代替人類去做，這與人工智能的想法是完全一致的。二是跨學(xué)科學(xué)習(xí)的思維。人工智能所表達(dá)的就是讓機(jī)器人像我們?nèi)艘粯印Ｋ?，人工智能涉及的學(xué)科其實(shí)是相當(dāng)多的，也一定是跨學(xué)科的，包括心理學(xué)、神經(jīng)學(xué)、科學(xué)、數(shù)學(xué)、邏輯學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等。

當(dāng)前，中小學(xué)人工智能教育少兒編程教學(xué)均采用圖形化編程軟件（scratch或kitten）作為幼兒和小學(xué)階段學(xué)生的編程學(xué)習(xí)工具。筆者在“趣味編程與疫情防控”專題課程中，不僅讓學(xué)生學(xué)習(xí)了相關(guān)的編程知識(shí)，亦引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)通過(guò)信息技術(shù)手段，學(xué)習(xí)新冠肺炎病毒的有關(guān)防疫知識(shí)。

如圖可以看到，學(xué)生作品在設(shè)計(jì)中，以小圓點(diǎn)模擬人，其中綠色代表健康，黃色代表受到感染后處于潛伏期，紅色代表已經(jīng)確診。同時(shí)，也模擬了四種場(chǎng)景，來(lái)代表人們對(duì)疫情采取的不同措施：①無(wú)采取防護(hù)措施（受到病毒感染概率極大）;②采取戴口罩等防護(hù)措施（受到病毒感染概率較?。?③外出采取戴口罩等防護(hù)措施，同時(shí)減少外出（外出受到病毒感染概率較小，不外出則不會(huì)受到感染）;④積極采取各類防護(hù)措施，同時(shí)對(duì)確診以及疑似病人進(jìn)行隔離收治。

在程序運(yùn)行中，可以明顯地看到，采取了不同措施的人群，受到病毒的感染的情況是不同的。（程序中人群感染概率為模擬，并無(wú)確切醫(yī)學(xué)根據(jù)）。

在這段程序的設(shè)計(jì)中，我們可以看到：學(xué)生要調(diào)整人群受感染的概率，采用了生成隨機(jī)數(shù)的形式。設(shè)置變量A為1～10的隨機(jī)數(shù)字，變量A小于等于9的概率為90%，小于等于8的概率為80%，設(shè)置變量B為受到感染的概率（在該程序中，采取防疫措施時(shí)，變量B為3，未采取防疫措施時(shí)，B為8），由此，可以通過(guò)設(shè)置新變量B并與變量A進(jìn)行比較，即可通過(guò)判斷結(jié)果調(diào)整事件發(fā)生的概率。在這個(gè)過(guò)程中，讓學(xué)生通過(guò)建立模型來(lái)貼合實(shí)際生活，不僅讓學(xué)生生動(dòng)地了解到，在疫情防控期間，一定要做好防護(hù)措施（戴口罩，勤洗手，減少外出）等疫情防控相關(guān)知識(shí)，更讓學(xué)生初步接觸了數(shù)學(xué)建模概以及概率論的概念，體現(xiàn)了跨學(xué)科融合教學(xué)的思維。

在程序界面中，“人”角色由綠（健康），黃（潛伏期），紅（發(fā)病確診）三個(gè)造型，其中，我們了解到，人們感染新冠肺炎后的潛伏期為1-14天，因此，在“潛伏期”到“發(fā)病確診”造型切換判斷中，也采用了隨機(jī)數(shù)進(jìn)行判斷。這個(gè)步驟中，學(xué)生了解到，感染了新冠肺炎病毒之后，有一段時(shí)間的潛伏期。在潛伏期中，沒(méi)有發(fā)病的癥狀，但依舊具有感染性。所以，黃色圓點(diǎn)（潛伏期的人）行動(dòng)不受限制，依舊可以在人群中活動(dòng)，但是可以將病毒感染給其他人（綠色圓點(diǎn)）。處理不同顏色小圓點(diǎn)（“人”這個(gè)角色）的運(yùn)動(dòng)軌跡，亦需要學(xué)生掌握數(shù)形結(jié)合的思想，并了解平面直角坐標(biāo)系的相關(guān)知識(shí)，才能順利完成這個(gè)程序功能。

人工智能教育的到來(lái)，身為教師，我們需要積累各方面的知識(shí)，明確“跨學(xué)科教學(xué)”的解決路徑，即培育新型學(xué)習(xí)方式、倡導(dǎo)“以學(xué)習(xí)為中心”的創(chuàng)新教學(xué)模式、搭建跨學(xué)科共同資源平臺(tái)。

責(zé)任編輯?黃博彥