高中人工智能探究式教學(xué)模式研究*

宋俊毅 蘇 彤 荊永君

（1.沈陽(yáng)師范大學(xué) 教育技術(shù)學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110034；2.撫順市第十中學(xué)，遼寧 撫順 113004）

目前，隨著《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》《中小學(xué)人工智能課程開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)》等文件的頒布，我國(guó)人工智能教育正在快速推進(jìn)。但在課程實(shí)施方面依舊面臨著實(shí)際困難，如：教師僅講授必修教材中有關(guān)人工智能的內(nèi)容；課堂教學(xué)的模式設(shè)計(jì)指導(dǎo)及案例資源十分匱乏；普遍適用于信息技術(shù)課程的探究式教學(xué)未能在人工智能課程中發(fā)揮同等效果。究其原因是由于必修教材內(nèi)容普遍為事實(shí)性知識(shí)與概念性知識(shí)，且針對(duì)人工智能方面的了解以感知體驗(yàn)為主。而人工智能選修教材內(nèi)容普遍為程序性知識(shí)與元認(rèn)知知識(shí)，學(xué)生須在理解技術(shù)原理的同時(shí)動(dòng)手實(shí)踐[1]。因此，課程知識(shí)難度的增加，使得信息技術(shù)學(xué)科教師無(wú)法復(fù)刻必修課中探究式教學(xué)所取得的教學(xué)效果，導(dǎo)致人工智能模塊的探究式教學(xué)被迫流于形式。

一、研究基礎(chǔ)

探究式教學(xué)自1963 年由Gagne 在《科學(xué)教學(xué)研究雜志》首次發(fā)表后，就一直被廣為研究。國(guó)內(nèi)外學(xué)者依據(jù)探究主體在探究活動(dòng)中參與度、知識(shí)復(fù)雜性及控制點(diǎn)、探究的復(fù)雜性程度和教育思想，將探究式教學(xué)劃分為多種類(lèi)型。其中Bell 依據(jù)探究的復(fù)雜性程度，提出探究層級(jí)連續(xù)統(tǒng)理論認(rèn)為：不同復(fù)雜程度的探究類(lèi)型，其探究水平和狀態(tài)是不同的[2]。探究層級(jí)劃分與描述如表1所示。

表1 探究層級(jí)劃分與描述

2008 年，Banchi 將探究層級(jí)連續(xù)統(tǒng)理論應(yīng)用于小學(xué)科學(xué)課程中，通過(guò)設(shè)計(jì)從低層級(jí)結(jié)構(gòu)性探究到高層級(jí)開(kāi)放性探究的教學(xué)案例，幫助教師設(shè)計(jì)高水平探究活動(dòng)[3]。2011 年，高文君基于探究層級(jí)連續(xù)統(tǒng)理論自主建構(gòu)了數(shù)學(xué)課堂探究水平體系，發(fā)現(xiàn)高層級(jí)探究水平教學(xué)方式下的學(xué)生，其多方面能力水平皆?xún)?yōu)于低層級(jí)[4]。綜上所述，探究層級(jí)連續(xù)統(tǒng)理論已普遍應(yīng)用于理工類(lèi)課程，且課程內(nèi)容具有知識(shí)難度較大、以程序性知識(shí)為主、學(xué)生知識(shí)理解掌握度不高、對(duì)教師知識(shí)儲(chǔ)備及教學(xué)能力要求較高等特點(diǎn)。而人工智能課程內(nèi)容主要包括對(duì)人工智能原理及技術(shù)的學(xué)習(xí)及實(shí)踐，也同樣具有上述特點(diǎn)。

鑒于此，本研究將借鑒探究層級(jí)連續(xù)統(tǒng)理論針對(duì)高中人工智能課程應(yīng)用探究式教學(xué)模式并設(shè)計(jì)相應(yīng)案例，幫助教師在人工智能課堂中提高教學(xué)質(zhì)量。將探究式教學(xué)模式高效應(yīng)用于人工智能課程中，更好地促進(jìn)學(xué)生人工智能課程培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成。

二、高中人工智能探究式教學(xué)模式設(shè)計(jì)

人工智能教育應(yīng)將探究式教學(xué)作為教學(xué)實(shí)施的主要路徑，通過(guò)對(duì)人工智能技術(shù)的應(yīng)用，以培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維[5]。因此人工智能課程的教學(xué)不應(yīng)該停留于知識(shí)的講授與重復(fù)的操作中，而是讓學(xué)生學(xué)會(huì)探究，學(xué)會(huì)如何應(yīng)用人工智能技術(shù)進(jìn)行探究，從而深化對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解層級(jí)，提升自身的關(guān)鍵能力。

《中小學(xué)人工智能課程開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)》明確指出：人工智能課程應(yīng)以人工智能意識(shí)、技術(shù)應(yīng)用能力、實(shí)踐創(chuàng)新思維、智能社會(huì)責(zé)任四方面為培養(yǎng)目標(biāo)，發(fā)展學(xué)生適應(yīng)未來(lái)智能社會(huì)的關(guān)鍵能力；且以人工智能課程主題為基礎(chǔ)，制定了生活感知與調(diào)查實(shí)踐、簡(jiǎn)單模擬與推理實(shí)踐、黑盒探究實(shí)踐、AI 硬件設(shè)計(jì)實(shí)踐、原理揭示實(shí)踐及AI 程序設(shè)計(jì)實(shí)踐六個(gè)不同方面的核心實(shí)踐類(lèi)型，幫助教師設(shè)計(jì)核心實(shí)踐案例，有效推進(jìn)探索活動(dòng)[6]。因此可將核心實(shí)踐類(lèi)型作為培養(yǎng)人工智能課程標(biāo)準(zhǔn)的重要載體，基于探究層級(jí)連續(xù)統(tǒng)理論選取適合的核心實(shí)踐類(lèi)型，靈活多樣地設(shè)計(jì)與組織人工智能課堂教學(xué)活動(dòng)。

因此，根據(jù)人工智能課程的學(xué)科目標(biāo)及布魯姆對(duì)知識(shí)維度的教育目標(biāo)分類(lèi)，結(jié)合六大核心實(shí)踐類(lèi)型及探究層級(jí)連續(xù)統(tǒng)理論提出了高中人工智能探究式教學(xué)模式。將該模式作用于教學(xué)活動(dòng)中，從人工智能技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用出發(fā)，幫助學(xué)生理解基本概念及原理，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)人工智能對(duì)人類(lèi)社會(huì)的貢獻(xiàn)與挑戰(zhàn)，提升學(xué)生知識(shí)遷移能力和計(jì)算思維水平，關(guān)于教學(xué)模型流程見(jiàn)圖1。課堂教學(xué)步驟采用何克抗教授提出的一般探究式教學(xué)模式，共分為創(chuàng)設(shè)情境、啟發(fā)思考、自主探究、協(xié)助交流、總結(jié)提高五個(gè)部分，幫助學(xué)生將所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)逐步抽象化[7]。

圖1 高中人工智能探究式教學(xué)模式流程圖

“創(chuàng)設(shè)情境”和“啟發(fā)思考”環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)“驗(yàn)證性探究”，為探究層級(jí)連續(xù)統(tǒng)的第一個(gè)維度。根據(jù)事實(shí)性知識(shí)的實(shí)際內(nèi)容，從“生活感知與調(diào)查實(shí)踐”或“簡(jiǎn)單模擬與推理實(shí)踐”中選擇與之契合的實(shí)踐類(lèi)型，以驗(yàn)證性探究的方式開(kāi)展實(shí)踐活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生探究學(xué)習(xí)興趣。

“自主探究”環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)“結(jié)構(gòu)性探究”，為探究層級(jí)連續(xù)統(tǒng)的第二個(gè)維度。以基礎(chǔ)性的概念性知識(shí)和程序性知識(shí)通過(guò)結(jié)構(gòu)性探究的方式開(kāi)展黑盒探究實(shí)踐活動(dòng)，使學(xué)生通過(guò)自主探究了解所學(xué)內(nèi)容。

“協(xié)助交流”環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)“有指導(dǎo)探究”，為探究層級(jí)連續(xù)統(tǒng)的第三個(gè)維度。這一環(huán)節(jié)基于自主探究環(huán)節(jié)加深知識(shí)難度，通過(guò)有指導(dǎo)探究的方式開(kāi)展原理揭示實(shí)踐活動(dòng)，使學(xué)生經(jīng)歷協(xié)作探究過(guò)程，掌握所學(xué)知識(shí)及原理。

“總結(jié)提高”環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)“開(kāi)放性探究”，為探究層級(jí)連續(xù)統(tǒng)的第四個(gè)維度。以元認(rèn)知知識(shí)為基礎(chǔ)，通過(guò)開(kāi)放性探究的方式開(kāi)展AI 程序設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)?；趯W(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的自主反思進(jìn)行協(xié)作探究，提升探究學(xué)習(xí)能力。通過(guò)該教學(xué)模型，以真實(shí)問(wèn)題或情境驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷人工智能技術(shù)原理運(yùn)用過(guò)程、計(jì)算思維過(guò)程和數(shù)字化工具應(yīng)用過(guò)程，積極主動(dòng)地進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)，自主建構(gòu)知識(shí)，提升問(wèn)題解決能力。

三、高中人工智能探究式教學(xué)案例設(shè)計(jì)

本案例以人民教育出版社出版的高中信息技術(shù)課程選擇性必修4《人工智能初步》第三章第一節(jié)《計(jì)算機(jī)視覺(jué)》為例，介紹高中人工智能探究式教學(xué)模式的案例設(shè)計(jì)。本節(jié)課的知識(shí)目標(biāo)為：學(xué)生能夠理解計(jì)算機(jī)視覺(jué)對(duì)人工智能的意義，掌握計(jì)算機(jī)視覺(jué)的核心原理及技術(shù)，體驗(yàn)計(jì)算機(jī)視覺(jué)的應(yīng)用。教師通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)人工智能技術(shù)的價(jià)值和作用，將科學(xué)原理與實(shí)踐應(yīng)用深度融合，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到自主創(chuàng)新的重要性。具體的教學(xué)流程展示如下。

（一）創(chuàng)設(shè)情境

在創(chuàng)設(shè)情境環(huán)節(jié)中，教師往往會(huì)通過(guò)播放一段與計(jì)算機(jī)視覺(jué)相關(guān)的視頻錄像或舉一個(gè)典型案例去引導(dǎo)學(xué)生了解日常生活中計(jì)算機(jī)視覺(jué)的應(yīng)用，使學(xué)生在感受計(jì)算機(jī)視覺(jué)給人們帶來(lái)便利的同時(shí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和探究動(dòng)機(jī)。但僅僅依靠單一的視頻或案例，會(huì)造成學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，對(duì)后續(xù)知識(shí)探究欲望有所下降。

因此教師可采用驗(yàn)證性探究的方式設(shè)計(jì)生活感知與調(diào)查實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行導(dǎo)入，通過(guò)播放視頻展示計(jì)算機(jī)視覺(jué)在生活中的廣泛應(yīng)用（如谷歌公司的表情識(shí)別軟件可以幫助自閉癥患者識(shí)別表情），引導(dǎo)學(xué)生親身體驗(yàn)百度或騰訊AI 平臺(tái)表情識(shí)別軟件，在體驗(yàn)過(guò)程中對(duì)有關(guān)計(jì)算機(jī)視覺(jué)的內(nèi)容輔以講解。通過(guò)生活中的實(shí)際應(yīng)用與親身體驗(yàn)相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生接觸并了解到計(jì)算機(jī)視覺(jué)的應(yīng)用場(chǎng)景、作用等基本概念，從而引出計(jì)算機(jī)視覺(jué)的應(yīng)用——表情識(shí)別。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生不僅對(duì)計(jì)算機(jī)視覺(jué)的基本內(nèi)涵有所掌握，也通過(guò)操作對(duì)表情識(shí)別過(guò)程有所認(rèn)識(shí)，為啟發(fā)思考環(huán)節(jié)驗(yàn)證表情識(shí)別過(guò)程做好鋪墊，實(shí)現(xiàn)事件、條件、順序等計(jì)算概念。

（二）啟發(fā)思考

在啟發(fā)思考環(huán)節(jié)中，通常需要教師基于所創(chuàng)設(shè)的情境向?qū)W生提出一個(gè)或多個(gè)啟發(fā)性問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生帶著問(wèn)題去學(xué)習(xí)。對(duì)于剛形成學(xué)習(xí)心理準(zhǔn)備的學(xué)生而言，如果思考問(wèn)題過(guò)于抽象且難以理解，容易導(dǎo)致學(xué)生很難完成第一步的探究活動(dòng)，并對(duì)后續(xù)的探究活動(dòng)喪失信心；但是過(guò)于淺顯則可能導(dǎo)致學(xué)生過(guò)快完成探究活動(dòng)，感受不到探究活動(dòng)的整體過(guò)程。所以教師要提出什么類(lèi)型和難度的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題是本環(huán)節(jié)的關(guān)鍵。

因此，教師可結(jié)合學(xué)生上一環(huán)節(jié)的親身體驗(yàn)提出思考問(wèn)題，例如：如何正確進(jìn)行表情識(shí)別？并向?qū)W生提供表情識(shí)別特征提取、人臉識(shí)別等模塊化程序，讓學(xué)生通過(guò)調(diào)用模塊化程序完成表情識(shí)別過(guò)程的驗(yàn)證。引導(dǎo)學(xué)生基于已知答案鞏固表情識(shí)別的基本過(guò)程，感受將問(wèn)題有效分解、逐步化解并解決的過(guò)程。將抽象思維轉(zhuǎn)化為具體模塊化程序，體現(xiàn)計(jì)算思維中“抽象”和“模塊化”的思想。既高效完成探究活動(dòng)、促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，也為后續(xù)培養(yǎng)學(xué)生高階思維能力和探究能力奠定基礎(chǔ)。

（三）自主探究

自主探究一般為學(xué)生自主利用認(rèn)知工具和學(xué)習(xí)資源進(jìn)行探究學(xué)習(xí)。由于人工智能課程內(nèi)容存在概況性、抽象性的特點(diǎn)，因此教師須為學(xué)生提供豐富的、有針對(duì)性的、數(shù)字化認(rèn)知工具和資源，才能滿(mǎn)足學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)需要。

教師可進(jìn)一步通過(guò)設(shè)計(jì)黑盒探究實(shí)踐活動(dòng)組織學(xué)生進(jìn)行結(jié)構(gòu)性探究，幫助學(xué)生對(duì)表情識(shí)別的具體原理深入了解。向?qū)W生提供成熟的AI 功能組件，并提出本環(huán)節(jié)的主問(wèn)題和分問(wèn)題。其中主問(wèn)題為：AI 和人類(lèi)檢測(cè)人臉時(shí)有什么區(qū)別？分問(wèn)題為：（1）人類(lèi)檢測(cè)人臉的流程是什么？（2）AI 檢測(cè)人臉的流程是什么？（3）兩者異同點(diǎn)是什么？（4）如何進(jìn)行特征提??？（5）分類(lèi)器的作用是什么？

學(xué)生通過(guò)使用AI 功能組件和其他認(rèn)知工具，在實(shí)踐探究中解決教師提出的多個(gè)分問(wèn)題，進(jìn)而完成本環(huán)節(jié)的主問(wèn)題，認(rèn)識(shí)和理解人類(lèi)檢測(cè)人臉及AI 檢測(cè)人臉的流程，總結(jié)人類(lèi)與AI 檢測(cè)人臉流程的異同點(diǎn)，掌握哈爾特征及分類(lèi)器的部分作用。通過(guò)編程逐步對(duì)人臉檢測(cè)模塊進(jìn)行開(kāi)發(fā)、測(cè)試和實(shí)現(xiàn)，促進(jìn)學(xué)生探究能力及計(jì)算思維能力提升。

（四）協(xié)助交流

當(dāng)學(xué)生掌握人臉檢測(cè)模塊后，為進(jìn)一步深化學(xué)生對(duì)表情識(shí)別方面知識(shí)的意義建構(gòu)，教師應(yīng)避免繼續(xù)作為學(xué)生的“指南針”，通過(guò)逐漸降低教師提供的信息量，將分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的權(quán)利交給學(xué)生。引導(dǎo)學(xué)生借助書(shū)籍、網(wǎng)絡(luò)查閱資料，有序進(jìn)行小組分工、合作，最大限度地發(fā)展其創(chuàng)新思維及能力。

因此，教師首先可通過(guò)有指導(dǎo)探究的方式設(shè)計(jì)原理揭示實(shí)踐活動(dòng)，向?qū)W生提出本環(huán)節(jié)的主問(wèn)題：AI 檢測(cè)到人臉后，應(yīng)如何判斷表情？之后便將課堂交給學(xué)生，僅在必要時(shí)進(jìn)行指導(dǎo)，引導(dǎo)探究一直朝著正確的方向發(fā)展，輔助學(xué)生完成對(duì)表情識(shí)別內(nèi)在原理知識(shí)的深入理解與掌握。在指導(dǎo)過(guò)程中，教師可依序提出本環(huán)節(jié)的分問(wèn)題：（1）如何判斷人類(lèi)的表情？（2）分類(lèi)器除了能對(duì)人臉與非人臉進(jìn)行分類(lèi)外，還有其他作用嗎？（3）怎樣訓(xùn)練分類(lèi)器？通過(guò)分問(wèn)題幫助學(xué)生在完成主問(wèn)題的同時(shí)緊貼教學(xué)目標(biāo)，掌握關(guān)鍵特征點(diǎn)及分類(lèi)器的完整作用，了解如何利用關(guān)鍵特征點(diǎn)訓(xùn)練分類(lèi)器識(shí)別表情。其次，學(xué)生在通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)表情識(shí)別的過(guò)程中會(huì)發(fā)現(xiàn)，該程序需要基于人臉檢測(cè)模塊進(jìn)行開(kāi)發(fā)。因此需要學(xué)生通過(guò)小組協(xié)作不斷地分析、學(xué)習(xí)、完善、調(diào)試、改進(jìn)才能解決問(wèn)題，既體現(xiàn)計(jì)算思維中“漸進(jìn)”“迭代”“測(cè)試”“調(diào)試”的思想，還展現(xiàn)“連接”這一要素，使學(xué)生在協(xié)作探究能力及團(tuán)隊(duì)意識(shí)方面得到充分培養(yǎng)。最后，教師開(kāi)展作品設(shè)計(jì)展示及交流評(píng)價(jià)，基于《中小學(xué)人工智能課程開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)》課程質(zhì)量評(píng)價(jià)量表設(shè)計(jì)學(xué)生自我評(píng)價(jià)表及小組匯報(bào)評(píng)價(jià)表[8]，組織學(xué)生進(jìn)行自評(píng)與互評(píng)。其中自評(píng)環(huán)節(jié)，學(xué)生可通過(guò)知識(shí)內(nèi)容、自主探究能力及協(xié)作探究中個(gè)人表現(xiàn)三方面進(jìn)行自身評(píng)價(jià)及反思；互評(píng)環(huán)節(jié)，各小組還可通過(guò)作品的內(nèi)容、制作水平、匯報(bào)者表現(xiàn)及協(xié)作探究情況四方面進(jìn)行小組評(píng)價(jià)及反思。評(píng)價(jià)等級(jí)分為優(yōu)良中、理解至不了解兩種等級(jí)劃分方式。根據(jù)自評(píng)及互評(píng)結(jié)果，幫助學(xué)生對(duì)個(gè)人學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行總結(jié)反思，客觀評(píng)定自身在協(xié)作探究中的職責(zé)及問(wèn)題，為接下來(lái)的開(kāi)放性探究做好鋪墊。

（五）總結(jié)提高

總結(jié)提高環(huán)節(jié)作為教學(xué)實(shí)施過(guò)程中最后一個(gè)步驟，教師應(yīng)在對(duì)上一環(huán)節(jié)評(píng)價(jià)反饋的結(jié)果查缺補(bǔ)漏的同時(shí)創(chuàng)設(shè)相關(guān)情境，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行遷移拓展，自主提出一個(gè)或多個(gè)與之有關(guān)的問(wèn)題，并根據(jù)探究興趣選擇某個(gè)問(wèn)題去解決。這樣不僅能提升學(xué)生知識(shí)遷移能力和計(jì)算思維水平，也能促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)參與度，凸顯學(xué)生的主體性地位。

所以教師可通過(guò)出示各類(lèi)目標(biāo)物體及其面部表情的圖片，使學(xué)生通過(guò)AI 平臺(tái)對(duì)表情識(shí)別的結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)和驗(yàn)證。之后通過(guò)開(kāi)放性探究的方式指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展AI 程序設(shè)計(jì)實(shí)踐，引導(dǎo)學(xué)生寫(xiě)下多個(gè)“我想知道”的問(wèn)題。例如：為什么有的動(dòng)物能識(shí)別人臉，有的卻不行？為什么正臉可以被識(shí)別，側(cè)臉卻不行？如何區(qū)分多類(lèi)目標(biāo)物體？多個(gè)人臉及表情如何識(shí)別等。讓學(xué)生挑選最感興趣的問(wèn)題組織探究活動(dòng)，設(shè)計(jì)計(jì)劃及程序?qū)崿F(xiàn)。在所學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行創(chuàng)新與實(shí)踐，體現(xiàn)計(jì)算思維中的“重用”和“再混合”。在這一過(guò)程中，教師還可根據(jù)學(xué)生本環(huán)節(jié)所選擇的主問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)本環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)的分問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，通過(guò)探究過(guò)程發(fā)展邏輯推理能力，學(xué)習(xí)到科學(xué)探究的本質(zhì)及如何解決問(wèn)題的思維。

最后，教師仍可以通過(guò)開(kāi)展作品設(shè)計(jì)展示及交流評(píng)價(jià)的方式對(duì)本環(huán)節(jié)的探究活動(dòng)進(jìn)行評(píng)定，檢驗(yàn)各小組及學(xué)生個(gè)人是否得到改進(jìn)，為后續(xù)課程的教學(xué)設(shè)計(jì)提供幫助。

四、適用范圍分析

（一）教學(xué)活動(dòng)

1.教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容取決于所探究的問(wèn)題，適合開(kāi)展探究式教學(xué)活動(dòng)的問(wèn)題應(yīng)包含以下特征：（1）能夠激發(fā)探究欲望的問(wèn)題。由于人工智能學(xué)科具有跨學(xué)科性、綜合性、實(shí)踐性等特點(diǎn)，因此所探究的問(wèn)題不僅要與其他相關(guān)學(xué)科交叉融合，也要與學(xué)生日常生活的應(yīng)用緊密相連。（2）值得探究的問(wèn)題。指既能引起學(xué)生探究興趣，也與所學(xué)知識(shí)相關(guān)，能引發(fā)學(xué)生深入理解知識(shí)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的階梯性問(wèn)題。（3）能夠探究的問(wèn)題。指學(xué)生在具備探究工具和資源的情況下，能夠通過(guò)自主、協(xié)作探究解決的問(wèn)題。

2.教學(xué)方法

盡管探究式教學(xué)的目的是幫助學(xué)生發(fā)展高階計(jì)算思維能力及探究能力，但一開(kāi)始就讓其自主從頭設(shè)計(jì)探究活動(dòng)，是不現(xiàn)實(shí)的。大部分學(xué)生都會(huì)出現(xiàn)“不知道探究是什么”“如何探究”等類(lèi)似情況，導(dǎo)致課堂出現(xiàn)“局外人”的現(xiàn)象。因此，教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)不一定要以驗(yàn)證性探究為起點(diǎn)、開(kāi)放性探究為終點(diǎn)，也可根據(jù)學(xué)生能力稍微降低或提高探究水平，再加上適當(dāng)?shù)闹Ъ?，循序漸進(jìn)地進(jìn)行高水平探究，在其探究能力逐步提升并適應(yīng)該教學(xué)模式后，可以采用結(jié)構(gòu)性探究或更高層級(jí)的探究層級(jí)為起點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)。

（二）教學(xué)階段

高中人工智能探究式教學(xué)模式，注重于探究程序性知識(shí)和元認(rèn)知知識(shí)，以動(dòng)手實(shí)踐為基礎(chǔ)，對(duì)人工智能技術(shù)的核心思想與方法進(jìn)行探究，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維及探究能力水平。因此，適用于高中人工智能課程中后期階段內(nèi)容的教學(xué)。

隨著《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)》的頒布，人工智能首次出現(xiàn)在義務(wù)教育階段的信息科技課程主線(xiàn)中[9]。所以該模式不僅適用于高中人工智能模塊的教學(xué)，也能為義務(wù)教育階段人工智能模塊教學(xué)提供參考。

（三）教學(xué)周期

高中人工智能探究式教學(xué)活動(dòng)是一個(gè)多層級(jí)的學(xué)習(xí)過(guò)程，所探究的每一層級(jí)都須耗費(fèi)大量的精力和時(shí)間。為了順利開(kāi)展探究活動(dòng)，探究過(guò)程中教師應(yīng)留給學(xué)生足夠的探究時(shí)間。建議一周2 課時(shí)連堂排課，如該條件無(wú)法滿(mǎn)足，則須教師做好課堂探究與課后探究的銜接指導(dǎo)，為學(xué)生設(shè)置合適的課后探究任務(wù)，保證其上課時(shí)能與之前課程有效銜接。

（四）教學(xué)組織規(guī)模

在開(kāi)展高中人工智能探究式教學(xué)模式的過(guò)程中，越高層級(jí)的探究活動(dòng)，教師對(duì)應(yīng)提供的信息量越低、學(xué)生對(duì)應(yīng)探究的知識(shí)層級(jí)越高。為了有效開(kāi)展教學(xué)，教師須從協(xié)助交流環(huán)節(jié)起，及時(shí)指導(dǎo)學(xué)生探究，引導(dǎo)探究活動(dòng)朝著正確的方向進(jìn)行。如學(xué)生人數(shù)或小組成員過(guò)多，則會(huì)增加教師課堂指導(dǎo)的難度、降低小組協(xié)作的效果，影響探究活動(dòng)的教學(xué)質(zhì)量。因此，宜采取班型為45 人、4至5 人為一組的小班化教學(xué)。

五、結(jié)語(yǔ)

在全社會(huì)高度重視人工智能教育的今天，該如何合理地設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，如何優(yōu)化高中人工智能課程的教學(xué)手段、創(chuàng)新教學(xué)模式，是目前需要我們思考的關(guān)鍵問(wèn)題。因此，一方面我們可以通過(guò)人工智能核心實(shí)踐案例實(shí)現(xiàn)人工智能課程培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)人工智能社會(huì)的能力；另一方面，可以采用探究層級(jí)連續(xù)統(tǒng)理論指導(dǎo)實(shí)踐活動(dòng)，通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境、原理認(rèn)知、應(yīng)用遷移的探究式教學(xué)，從生活中的人工智能情境入手，引導(dǎo)學(xué)生在已有知識(shí)的基礎(chǔ)上分析、探究現(xiàn)象的機(jī)理，解釋相關(guān)現(xiàn)象或解決相關(guān)問(wèn)題，提升學(xué)生的計(jì)算思維能力及探究能力。在人工智能時(shí)代來(lái)臨之際，幫助學(xué)生更快地融入人工智能時(shí)代，適應(yīng)人工智能技術(shù)的快速更迭。