人工智能課程在中小學(xué)教學(xué)實(shí)施策略的探究

陳江

摘要：人工智能教學(xué)隨著時(shí)代的進(jìn)步變得越來(lái)越重要，是學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程的重要載體，也是學(xué)生未來(lái)?yè)駱I(yè)的重要方向，更是學(xué)校實(shí)施素質(zhì)教育和信息技術(shù)新教材的重要抓手，中小學(xué)實(shí)施人工智能課程能有效提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。為了更好地開(kāi)展人工智能教學(xué)，于是對(duì)人工智能課程實(shí)施作了初步的探索。

關(guān)鍵詞：人工智能;實(shí)施策略;科學(xué)素養(yǎng)

一、人工智能課程教學(xué)中的問(wèn)題

通過(guò)走訪，筆者發(fā)現(xiàn)遵義市人工智能課程已經(jīng)開(kāi)始起步，但還存在很多不容回避的問(wèn)題。部分學(xué)校重視，但教學(xué)資源不足。遵義只有少數(shù)學(xué)校能將人工智能作為選修課程來(lái)進(jìn)行開(kāi)展。多數(shù)學(xué)?；疽哉n外活動(dòng)、興趣小組等形式開(kāi)展人工智能的相關(guān)教學(xué)活動(dòng)，而參與各類(lèi)競(jìng)賽的學(xué)生也只有極少部分。由于人工智能教學(xué)任務(wù)一般由信息技術(shù)教師承擔(dān)，但教師水平參差不齊，使得教學(xué)效果不盡如人意。要讓更多的學(xué)校開(kāi)展人工智能教學(xué)活動(dòng)，更多的學(xué)生參與人工智能相關(guān)活動(dòng)，學(xué)校必須解決資金與師資兩大問(wèn)題。教師傾心付出，但缺乏專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)。人工智能是一門(mén)綜合了自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、傳感器等技術(shù)的學(xué)科，學(xué)校的指導(dǎo)老師在從事人工智能教學(xué)時(shí)，必然遇到知識(shí)和技術(shù)上的難題。有些學(xué)校的教師無(wú)法給予學(xué)生教學(xué)，比如機(jī)器人競(jìng)賽輔導(dǎo)時(shí)也只能聘請(qǐng)廠家的技術(shù)人員協(xié)助開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，從而無(wú)法開(kāi)展規(guī)范的機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)。學(xué)生感興趣，但課程缺乏系統(tǒng)性。要不斷探索人工智能教育的理論與實(shí)踐的問(wèn)題并且深入、健康地開(kāi)展中小學(xué)人工智能相關(guān)教育活動(dòng)，讓廣大學(xué)生真正從人工智能教育中獲益，則需要建立起系統(tǒng)的人工智能課程，充分發(fā)揮人工智能的教育價(jià)值。

二、課程教學(xué)策略

教學(xué)是實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)的主要方式，人工智能課程在實(shí)施教學(xué)時(shí)有靈活多樣的教學(xué)方法。 故而在人工智能課程中應(yīng)采取多種教學(xué)策略：以確保課程的有效實(shí)施。

（一）自淺入深，從普及性教學(xué)到競(jìng)賽輔導(dǎo)

現(xiàn)在也有不少學(xué)校基本上是立足于普及教育開(kāi)展人工智能課程，選擇的內(nèi)容大都是理論知識(shí)和計(jì)算機(jī)仿真，這些都比較抽象，對(duì)學(xué)生的鍛煉也是有限的;還有些學(xué)校已開(kāi)展與機(jī)器人相關(guān)的課程，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)器人的組成、動(dòng)力、控制、傳感器等相關(guān)技術(shù)，絕大部分為中鳴教學(xué)機(jī)器人，這種機(jī)器人雖然方便了課堂教學(xué)的組織，但是也制約了學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的訓(xùn)練。針對(duì)以上教學(xué)問(wèn)題，我校的人工智能課程在前兩個(gè)教學(xué)階段，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)各種理論知識(shí)和設(shè)備各構(gòu)件功能，結(jié)構(gòu)化程序時(shí)使用流程圖模塊化編程，計(jì)算機(jī)端開(kāi)始試著使用代碼編程，搭起學(xué)生通往高等教育專(zhuān)業(yè)化學(xué)習(xí)的橋梁。同時(shí)還加強(qiáng)了“算法與程序”“設(shè)計(jì)與制作”的教學(xué)內(nèi)容，使用Arduino的材料或者只選用機(jī)器人控制器、傳感器、電機(jī)等電子元件，由學(xué)生結(jié)合廢舊材料自己創(chuàng)意搭建，完成智能結(jié)構(gòu)的制作。這樣的處理，不僅提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的專(zhuān)業(yè)化程度，也讓學(xué)生真正從設(shè)備的控制者轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)者。

（二）化繁為簡(jiǎn)，合理安排任務(wù)

人工智能課程教學(xué)通常圍繞某個(gè)主題開(kāi)展。當(dāng)前的教學(xué)中，通常采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)形式。但是人工智能課程的教學(xué)內(nèi)容繁多復(fù)雜，并不是幾節(jié)課或者幾個(gè)步驟就能解決的問(wèn)題，這更是缺少系統(tǒng)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)作為指導(dǎo)的體現(xiàn)。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，要想使人工智能教學(xué)活動(dòng)有系統(tǒng)的教學(xué)形式，只有將教學(xué)內(nèi)容或任務(wù)進(jìn)行合理分解，化繁為簡(jiǎn)，合理安排課程才可以達(dá)到理想的效果。首先，按照學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，由簡(jiǎn)到繁地安排教學(xué)內(nèi)容;其次，根據(jù)層次突出的需要，由低到高地安排任務(wù)。

（三）創(chuàng)意活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力

該課程要設(shè)立自主創(chuàng)意活動(dòng)，為學(xué)生提供自由的空間，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。

在創(chuàng)意時(shí)，學(xué)生的思維是天馬行空的，教師應(yīng)給予合理引導(dǎo)，指導(dǎo)學(xué)生將創(chuàng)意落實(shí)為具體方案。學(xué)生根據(jù)已掌握的知識(shí)，提出了一些創(chuàng)意方案。如利用濕度傳感器功能設(shè)計(jì)自動(dòng)澆花裝置;利用濕度傳感器設(shè)計(jì)的智能空調(diào)遙控板。當(dāng)然，并非每個(gè)學(xué)生都能有發(fā)明創(chuàng)造。當(dāng)有的學(xué)生感覺(jué)無(wú)從下手時(shí)，我們可以指導(dǎo)學(xué)生利用機(jī)器人部件搭建一些現(xiàn)實(shí)生活中已有的應(yīng)用模型。在課程實(shí)施過(guò)程中，我們還要注重校園文化的建設(shè)。每年科技藝術(shù)節(jié)，會(huì)展示各種參賽作品，舉辦學(xué)生在人工智能課程中設(shè)計(jì)的作品競(jìng)賽，還會(huì)舉辦各種文藝活動(dòng)的展演。課程與科技藝術(shù)節(jié)的結(jié)合拓展了課程教學(xué)的效果。

（四）以項(xiàng)目任務(wù)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究能力

科學(xué)研究過(guò)程一般分為發(fā)現(xiàn)與明確問(wèn)題、制定計(jì)劃方案、制作模型或原型，測(cè)試、評(píng)估、優(yōu)化，編寫(xiě)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)。在其他的課程教學(xué)中，學(xué)生很少能經(jīng)歷科學(xué)的研究過(guò)程，而人工智能競(jìng)賽項(xiàng)目則非常適合學(xué)生經(jīng)歷整個(gè)研究過(guò)程。在教學(xué)活動(dòng)中，我們要求學(xué)生完成每個(gè)任務(wù)時(shí)都須按照科學(xué)研究的過(guò)程來(lái)進(jìn)行：提出任務(wù)——?jiǎng)?chuàng)意——設(shè)計(jì)與規(guī)劃——實(shí)驗(yàn)，收集數(shù)據(jù)——分析論證——評(píng)估決策——交流反思。

（五）以賽代練，以賽促學(xué)，提高教學(xué)有效性

在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中模擬比賽就顯得尤為重要。這可以讓在學(xué)校參與人工智能學(xué)習(xí)的每一位同學(xué)都能體驗(yàn)比賽并從中得到鍛煉。比賽模擬著重鍛煉學(xué)生與人溝通、協(xié)作能力和決策能力，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識(shí)和協(xié)作意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生們公平公正地參與競(jìng)爭(zhēng)的道德品質(zhì)。在課程實(shí)施中，除了在集訓(xùn)階段安排完整的比賽項(xiàng)目的模擬，也在日常教學(xué)中融入小任務(wù)的比賽并模擬大賽形式：現(xiàn)場(chǎng)揭曉任務(wù)，現(xiàn)場(chǎng)編程調(diào)試。模擬比賽中，雖沒(méi)有具體的知識(shí)技能的教學(xué)目標(biāo)，卻是檢查教學(xué)效果的最好方式。

綜上所述，注重教師的培養(yǎng)才是開(kāi)展好人工智能課程的根本，通過(guò)項(xiàng)目式教學(xué)能使學(xué)生能更自主的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，合理安排教學(xué)任務(wù)才能保證學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

參考文獻(xiàn)：

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