對初中信息技術(shù)課程中的人工智能教學(xué)探析

鄧劍輝

【摘要】人工智能作為新課程改革與科技技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，與教育教學(xué)活動之間聯(lián)系緊密，成為初中信息技術(shù)課程中的亮點(diǎn)模塊。文章結(jié)合實(shí)際學(xué)情，分析了初中信息技術(shù)與人工智能之間的聯(lián)系，思考了科學(xué)有效的人工智能教學(xué)策略，旨在充分發(fā)揮人工智能教育價(jià)值，進(jìn)一步提升初中信息技術(shù)課程教學(xué)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】初中信息技術(shù);人工智能教學(xué);現(xiàn)狀;策略

一、引言

《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中明確指出“在中學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程”。在政策推動下，人工智能課程被納入初中信息技術(shù)課程中。但現(xiàn)階段，受多種因素影響，人工智能教學(xué)面臨較多問題，需要采取更具有針對性的教學(xué)方法，以提高人工智能教學(xué)效果，推進(jìn)教育改革與創(chuàng)新。

二、初中信息技術(shù)課程中人工智能教學(xué)現(xiàn)狀

現(xiàn)階段人工智能教學(xué)普遍存在以下幾種問題，影響實(shí)際教學(xué)效果。

（一）教育工作者和學(xué)生對人工智能認(rèn)知不足，認(rèn)知存在一定誤區(qū)。同時(shí)，大部分學(xué)校信息技術(shù)師資隊(duì)伍中，真正接觸人工智能教育的教師人數(shù)較少。而初中信息技術(shù)課程中要求學(xué)生可以通過模塊化學(xué)習(xí)，對人工智能產(chǎn)生探究興趣，感受人工智能為生活生產(chǎn)帶來的便利，側(cè)重于強(qiáng)調(diào)對情感和價(jià)值觀層面的教育。這就對教育工作者和學(xué)生的思想認(rèn)知水平提出了更高要求。

（二）部分教師在人工智能教學(xué)模塊教學(xué)方法使用不當(dāng)。初中階段學(xué)生學(xué)習(xí)壓力開始增大，部分學(xué)校將信息技術(shù)課程作為選修課程，課時(shí)大大壓縮。但根據(jù)新課標(biāo)，人工智能模塊初步選修模塊應(yīng)安排36課時(shí)，這就可能出現(xiàn)教學(xué)安排與課程設(shè)置不合理的情況。此外，人工智能教學(xué)具有特殊性，主要以實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式開展，但部分教師仍“重理論，輕實(shí)踐”，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣缺失，不具備獨(dú)立完成學(xué)習(xí)任務(wù)的計(jì)算機(jī)操作能力，小組合作學(xué)習(xí)達(dá)不到預(yù)期效果。

（三）學(xué)校計(jì)算機(jī)硬件設(shè)施難以滿足人工智能教學(xué)需求。人工智能的學(xué)習(xí)需要在良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行實(shí)踐操作，一旦出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)堵塞，將會直接降低教學(xué)效率，不利于構(gòu)建高效課堂，因此對學(xué)校機(jī)房的網(wǎng)絡(luò)性能提出更高要求。同時(shí)，人工智能教學(xué)依賴于各項(xiàng)計(jì)算機(jī)軟件，需要學(xué)校提供適合人工智能學(xué)習(xí)的軟件與教學(xué)課程，但軟件的下載安裝可能會增加教學(xué)成本，使得網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源利用不夠充分[1]。

三、初中信息技術(shù)課程人工智能教學(xué)策略

現(xiàn)階段初中信息技術(shù)課程中有關(guān)人工智能的教學(xué)，涉及必修課、選擇性必修課以及選修課。其中，必修課中的“數(shù)據(jù)計(jì)算”和“信息系統(tǒng)與社會”，選擇性必修課中的“人工智能初步”“開源硬件項(xiàng)目設(shè)計(jì)”等六個模塊，選修課中的“算法初步”以及“移動應(yīng)用設(shè)計(jì)”等有關(guān)人工智能的教學(xué)，是全方位培養(yǎng)AI人才的關(guān)鍵?；诖?，教師運(yùn)用科學(xué)有效的教學(xué)策略，充分提高人工智能教學(xué)實(shí)效。

（一）提高思想認(rèn)知能力

教師通過有意識引導(dǎo)，幫助學(xué)生理解人工智能的意義、生活中人工智能典型應(yīng)用及其對社會發(fā)展作出的貢獻(xiàn)等，主動發(fā)現(xiàn)生活中應(yīng)用的人工智能，學(xué)會從數(shù)據(jù)、計(jì)算角度解釋人工智能系統(tǒng)工作原理，明確人工智能發(fā)展歷程，認(rèn)識到計(jì)算機(jī)與科學(xué)技術(shù)協(xié)同發(fā)展的必然性。學(xué)生通過人工智能的學(xué)習(xí)，可以借助智能數(shù)據(jù)處理計(jì)算模式，理解人工智能的智能行為，對人工智能產(chǎn)生探索的興趣，主動運(yùn)用學(xué)習(xí)的知識解決生活中實(shí)際問題，能夠獨(dú)立思考，辯證看待人工智能未來發(fā)展以及面臨的全新問題，理解人工智能研發(fā)過程中人工智能應(yīng)用應(yīng)合乎規(guī)則。教師應(yīng)有效利用學(xué)生在初次接觸人工智能學(xué)習(xí)時(shí)產(chǎn)生的好奇心，通過準(zhǔn)備相關(guān)視頻、組織小組競賽等活動營造輕松愉悅的課堂氛圍，緩解信息技術(shù)課程的枯燥，吸引學(xué)生注意力，使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)的興趣，獲得更好的教學(xué)效果，同時(shí)利于培養(yǎng)學(xué)生主動探究的良好習(xí)慣。

為了更進(jìn)一步地加強(qiáng)學(xué)生對人工智能的深入理解，教師需要充分發(fā)揮自身的引導(dǎo)作用。在實(shí)際的人工智能教學(xué)過程中，教師應(yīng)不斷地與時(shí)俱進(jìn)，積極地求知探索，逐漸地改變教學(xué)觀念。教師尤其應(yīng)加強(qiáng)對教學(xué)方式的創(chuàng)新，更好地推動學(xué)生綜合素質(zhì)的全面發(fā)展，最大程度突破傳統(tǒng)教學(xué)模式的局限，借由學(xué)校的人工智能項(xiàng)目對學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，更好地將課堂上的人工智能理論知識融入實(shí)踐項(xiàng)目中，進(jìn)一步地加深學(xué)生對人工智能的學(xué)習(xí)。采用這樣的形式有助于提升課堂教學(xué)效果，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量，促使學(xué)生在實(shí)踐過程中逐步提升學(xué)習(xí)能力，不斷增強(qiáng)學(xué)習(xí)自信心。

教師一方面應(yīng)加強(qiáng)對人工智能項(xiàng)目的合理化、規(guī)范化引導(dǎo)，另一方面應(yīng)加強(qiáng)對人工智能教學(xué)場景構(gòu)建的重視。為學(xué)生構(gòu)建科學(xué)化的教學(xué)場景，在一定程度上能夠有效地降低人工智能學(xué)習(xí)的難度，逐漸培養(yǎng)學(xué)生對人工智能領(lǐng)域的學(xué)習(xí)興趣。在實(shí)踐教學(xué)中，教師需要主動地將實(shí)際生活中的場景引入課堂，確保創(chuàng)設(shè)場景的真實(shí)性，進(jìn)一步地增強(qiáng)學(xué)生的熟悉感，強(qiáng)化學(xué)生對人工智能的好奇心與期待。

教師還應(yīng)將生活中的人工智能技術(shù)融入到課堂教學(xué)設(shè)計(jì)中，對學(xué)校的人工智能教育資源進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，有效整合，不斷豐富教學(xué)內(nèi)容，為沉悶的課堂教學(xué)注入活力，使得課堂氛圍更加趣味靈動，更好地提高學(xué)生的課程認(rèn)知。教師也可以充分利用多媒體設(shè)備，對人工智能進(jìn)行圖片和視頻相聯(lián)系的教學(xué)設(shè)計(jì)，以更加直觀的方式展現(xiàn)在學(xué)生面前，更有助于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使其對人工智能課程充滿學(xué)習(xí)激情。

（二）運(yùn)用科學(xué)教學(xué)方法

運(yùn)用科學(xué)合理的教學(xué)方法是保證教學(xué)效果與質(zhì)量的關(guān)鍵。教師在人工智能教學(xué)中需要靈活運(yùn)用案例教學(xué)法，提出貼近學(xué)生生活實(shí)際、富有趣味的案例，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。教師要培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，使學(xué)生在案例中學(xué)會印證所學(xué)知識，深化理解記憶，激發(fā)創(chuàng)造性思維。以“人工智能概念與本質(zhì)”的教學(xué)為例，教師應(yīng)避免機(jī)械陳述教材內(nèi)容，可充分利用校園資源作為案例，更貼近學(xué)生生活，易于理解，如校園中的“人臉識別系統(tǒng)”“智能門禁系統(tǒng)”“智能音響”等。以“人臉識別”為例，教師通過對該系統(tǒng)工作原理、過程進(jìn)行詳細(xì)講解，使學(xué)生理解“人臉識別系統(tǒng)”是基于輸入海量人臉數(shù)據(jù)，并進(jìn)行計(jì)算、參數(shù)調(diào)試后建立的計(jì)算模型，從中認(rèn)識到人工智能是人造的“智能”，不同于人類智能，必須以機(jī)器或計(jì)算機(jī)為載體，只能是在某些特定領(lǐng)域?qū)θ祟愔悄苄袨榈哪７?、延伸與拓展[2]。此外，要求學(xué)生在課后體驗(yàn)手機(jī)app上的人工智能系統(tǒng)，如百度AI體驗(yàn)中心、騰訊AI體驗(yàn)中心等。在體驗(yàn)過程中，學(xué)會觀察分析技術(shù)基本工作原理，對人工智能在生活中的應(yīng)用深刻感悟，為后續(xù)學(xué)習(xí)自主編程等較難內(nèi)容奠定基礎(chǔ)。

僅僅依靠案例講解，容易使學(xué)生產(chǎn)生碎片化認(rèn)知，不利于將知識內(nèi)化形成系統(tǒng)，影響教學(xué)質(zhì)量。教師應(yīng)在案例教學(xué)基礎(chǔ)上，通過師生交流、生生交流的形式，引導(dǎo)學(xué)生將應(yīng)用分類，自主歸納各人工智能應(yīng)用之間存在的聯(lián)系與區(qū)別，在頭腦中構(gòu)建認(rèn)知系統(tǒng)。通過問題引導(dǎo)，進(jìn)一步深化學(xué)生對人工智能知識的理解，完成教學(xué)任務(wù)的同時(shí)，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)的目的。

（三）完善基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)施

人工智能教學(xué)課程以體驗(yàn)、實(shí)踐為主。因此，教學(xué)中必須開設(shè)實(shí)驗(yàn)課，使學(xué)生可以通過親自操作對人工智能相關(guān)知識產(chǎn)生深刻認(rèn)知與濃厚興趣，能夠理解人工智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)中抽象的概念以及算法的運(yùn)行與實(shí)現(xiàn)過程，以提高自主探究能力、實(shí)踐操作能力，激發(fā)想象能力、創(chuàng)造能力。新課標(biāo)中明確指出學(xué)校開設(shè)人工智能課程，需要充分利用人工智能應(yīng)用框架、開源硬件等資源，為學(xué)生搭建貼近生活的情境，解決實(shí)際教學(xué)中學(xué)生對人工智能領(lǐng)域不感興趣、不重視、有畏難心理等問題。同時(shí)，為保證人工智能相關(guān)實(shí)驗(yàn)的順利開展，盡可能配齊相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，為學(xué)生提供豐富且多樣的數(shù)字化教學(xué)資源進(jìn)行學(xué)習(xí)和參考。

學(xué)校在進(jìn)行人工智能教學(xué)過程中，還應(yīng)重視對教學(xué)實(shí)踐平臺的創(chuàng)建，以更加高效地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，促使學(xué)生將從信息技術(shù)課堂上學(xué)到的理論知識進(jìn)行融會貫通，進(jìn)一步加強(qiáng)對于人工智能領(lǐng)域的了解，提升自身的認(rèn)知能力，強(qiáng)化自身的實(shí)際操作能力。在學(xué)校的教育資金充足的情況下，教師可以向?qū)W校申請，為人工智能課堂的教學(xué)活動購置智能產(chǎn)品的組合零部件，將買回來的組件在教師的指導(dǎo)下，由學(xué)生進(jìn)行自主組裝，充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性與課堂參與積極性，尊重學(xué)生的主體地位，以學(xué)生為中心，一切為了學(xué)生的成長成才，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的全面發(fā)展[3]。

此外，教師還應(yīng)鼓勵學(xué)生積極參加學(xué)校舉辦的人工智能競賽，通過激烈振奮的比賽氛圍有效地激發(fā)學(xué)生對人工智能領(lǐng)域的積極探索，高效地培養(yǎng)學(xué)生的研究興趣，促使學(xué)生精神奕奕地進(jìn)入信息技術(shù)課堂的學(xué)習(xí)中。同時(shí)，通過這樣的比賽，學(xué)生能發(fā)現(xiàn)自己在學(xué)習(xí)過程中存在的問題，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)與記錄，并采取有效的解決方案，進(jìn)而更好地提升自身的實(shí)踐技能。

四、結(jié)語

綜上所述，在初中信息技術(shù)課程中引進(jìn)人工智能，是教育的一大創(chuàng)新突破，需要重視實(shí)際教學(xué)效果，不斷優(yōu)化教學(xué)模式。只有將提高思想認(rèn)知能力、運(yùn)用科學(xué)教學(xué)方法以及完善教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施等具體教學(xué)策略有機(jī)地結(jié)合起來，才能更加高效地促進(jìn)學(xué)生對人工智能的理解，從而更進(jìn)一步地提升學(xué)生的認(rèn)知能力，做到靈活運(yùn)用?，F(xiàn)代社會積極倡導(dǎo)人工智能普及教育，需要培養(yǎng)更多人工智能領(lǐng)域方面的高端人才，促進(jìn)社會發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

王志遠(yuǎn).核心素養(yǎng)背景下信息技術(shù)教學(xué)的策略研究[J].考試周刊，2020（63）：117-118.

孫啟峰.信息技術(shù)教學(xué)滲透人工智能教育的策略研究[J].中國新通信，2020（11）：200.

陳凱.人工智能教學(xué)融入高中信息技術(shù)課程基礎(chǔ)模塊的幾個策略[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育，2020（Z2）.