人工智能時代信息技術教學模式探究

周 婧，王曉楠

（天津市河東區職工大學計算機系，天津300162）

0 引言

20 17年5月，我國現排名世界第一的19歲圍棋棋手柯潔以0:3的總比分敗給人工智能程序AlphaGo，此番對弈再度讓人工智能領域成為公眾視線的焦點。人工智能，簡稱AI（artificial intelligence），是一個模擬人類能力和智慧行為的跨領域學科[1]，是計算機學科的一個重要分支。人工智能這一概念出現在20世紀中葉，始終被人們稱為世界的三大尖端科技之一，其目標是通過探索和剖析人類智能活動的規律，繼而構造或模擬出具備一定智能的系統，以實現讓計算機代替人類完成原本需要人類智能才可完成的工作。

圖1 世界人工智能新增企業數量發展趨勢

1 人工智能時代悄然來臨

1.1 人工智能的發展現狀

20 15年7月，中華人民共和國國務院發布了《關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》，以下簡稱《指導意見》。《指導意見》中羅列了11項重點行動，其中就包括“互聯網+人工智能”。《指導意見》中還提到，依托互聯網平臺提供人工智能公共創新服務，加快人工智能核心技術突破，促進人工智能在智能家居、智能終端、智能汽車、機器人等領域的推廣應用，培育若干引領全球人工智能發展的骨干企業和創新團隊，形成

創新活躍、開放合作、協同發展的產業生態[2]。

根據《2016年全球人工智能發展報告》顯示，世界人工智能新增企業數量呈現逐年遞增的趨勢，特別是進入21世紀以來，人工智能企業的年增長量態勢迅猛，如圖1所示。全世界人工智能領域在2015年整年的投資總額約為23.88億美元，這一年在人工智能領域累計實現的交易量約為397筆。2016年，在人工智能領域的全球投資資金總額則達到了近300億美元。可見，全球人工智能領域的投資融資交易有著空前的活躍度，人工智能領域的發展前景是無限的。

在相關政策和技術的推動下，國內人工智能產業的投資進程明顯加快，人工智能企業的年增長也呈現明顯上升的趨勢，如圖2所示。2012—

20 15年，中國的人工智能獲得投資次數達43次，

總投資額為14.23億元。《2017—2021年中國人工智能行業深度調研及投資前景預測報告》顯示：截止2016年9月20日，中國人工智能創業公司數量約在200～250家，大部分創建于2010年后[3]。

1.2 人工智能正逐漸改變世界

根據網易新聞2017年7月10日的報道，阿里巴巴公司開創了全球首個無人零售店并在杭州開門營業，顧客通過掃碼就可以開啟閘機進入店鋪，隨后便可以隨意選購商品，而后臺運行的支付寶則會直接扣費。在人工智能的幫助下，這家名為天貓淘咖啡的零售店能夠帶給用戶方便快捷的極致消費體驗。

圖2 中國人工智能新增企業數量發展趨勢

20 17年7月15日網易新聞報道，目前在我國北京、上海、成都等城市，共享睡眠艙已經開始正式營業。共享睡眠艙又稱“無人酒店”，24小時不打烊，顧客見不到任何一個服務員，也無需交付押金或者額外費用，更不用登記身份證，掃碼即可入住，按照休息時間計費，經濟實惠又簡單快捷。

不難看出，人工智能時代正在悄然走進并影響人類生活的方方面面。智能機器或者人工智能程序將會在很多方面超越人類甚至取代人類，所以未來要求人類必須高度關注教育，探索新的教育教學方法，成為可以應對人工智能時代變革的教育者，同時培養可以應對人工智能時代變革的學習者。

2 人工智能時代信息技術教學模式轉變

2.1 課程內容轉變

信息技術課是一門綜合性很強的基礎性課程，是一門蘊含著人類無限未來的年輕課程，是一門無論哪個教育階段或者哪個專業領域都需要學習掌握的重要課程。它涉及知識、技術、能力、倫理道德等多個方面，如果沒有理解信息技術教育教學的本質，只是用教某項技術的傳統方法講授這門課程，將無法適應未來對人才的需要，因此課程內容轉變勢在必行，而這種轉變主要分為科學技術知識和信息素養培育兩個方面。

科學技術知識層面的課程內容轉變指的是要在課程教學內容的高、新上下工夫，在課程原有教學大綱規定下的內容基礎上，加入最新信息科技前沿知識和技術，緊跟時代的步伐，有效地結合時事和科技潮流，充分調動青年學生的學習興趣。

信息素養培育層面的課程內容轉變指的是要注重鍛煉學生的自主、合作、探究學習能力，注重培養學生判斷、分辨和審視的眼光，創新學習內容和設計學習任務時要加強挖掘德育素材，豐富信息技術課堂的人文內涵。在互聯網飛速發展和人工智能逐漸影響人類生活的時代背景下，要加強網絡文明建設，引發學生深入思考，為學生的健康成長和未來適應社會保駕護航。

2.2 教學手段轉變

2.2 .1智能化作業批改

語音識別技術和語義分析技術的發展，大大提高了自動批改作業系統實現的可能性。目前，由計算機科學家研發的英語語法糾錯軟件已經能夠通過聯系上下文理解全文，除此以外，該軟件還可以分析判斷文中的語法問題并進行糾錯。這款軟件的出現將為智能批改作業系統的產生奠定基礎。隨著人工智能時代的來臨，機器人或者智能程序也許會在未來代替信息技術教師批改學生的學科作業，甚至是考核測評。教師將從繁重的作業批改工作中解放，從而將注意力和精力更多地投入教學手段的改革和對教學內容的研究上。

2.2 .2個性化學習定制

通過對足夠多的學生進行信息采集，大數據可以描述每個學生的學習特性，為個性化教學提供充分的依據，并利用人工智能的處理能力和分析能力，為每個學生創建個性化的學習體驗過程。當學生瀏覽課程資料并回答相關問題時，智能化的學習系統會根據學生對知識的掌握程度和學習進度，給出相關學習內容并實時進行調整，還會自動選擇相對適合該學生能力水平的知識模塊進行測驗，以及為任課教師提示該學生相對容易接受的授課方式以及提問方式，從而使學生產生較濃厚的學習興趣，擁有較好的學習體驗和學習反饋，幫助學生建立信心并提高學習效率。

傳統的信息技術課堂教學強調從原理到應用的遞進，而人工智能時代的教學將從原理到應用的遞進過渡到從案例到原理、再從原理到應用的閉環教學方法。信息技術課程教師需要借助先進的技術手段，注重從案例到原理教學方法的應用。

2.2 .3智能輔導系統應用

智能輔導系統（intelligenttutoringsystem，簡稱ITS）主要幫助學生提高認知水平以及改進教師的教育方法與學習者的學習方法。典型的ITS由專家模塊、學生模型模塊、輔導模塊和學生—機器接口模塊這4個模塊組成。在這種典型的智能輔導系統中，學生與計算機之間的交互需要通過接口模塊實現，專家模塊中則設置了學生需要學習的知識和規則策略，學生對知識掌握的情況狀態設置在學生模塊中，所使用的教學方法全部集成在輔導模塊里。模塊之間的相互作用形成了對學生教學過程的控制，4個模塊共同作用，動態地定義并改變著學生與系統之間的相互作用，如圖3所示。這種智能輔導系統已逐漸形成并被普遍接受，學習者可以借助它的幫助，以更高效的方式掌握所學到的信息技術知識，使他們的學習更加精準。

2.2 .4仿真教學

實踐動手能力對于學習者來說是十分重要的，也是檢驗學習的重要手段，但是在傳統的信息技術課程教學模式下，由于客觀條件所限等因素，學生的實踐動手能力難以得到有效的培養，而仿真教學則可以在很大程度上解決這個難題。信息技術課程教學中應用仿真教學模擬手段，再現實物場景，再配合虛擬現實技術和增強現實技術，可以使許多原本抽象的信息技術知識內容具象化，最大限度地解決教學形式單調以及教學過程枯燥的問題。

圖3 典型的智能輔導系統機構

圖4 教學反饋和評測體系結構

2.2 .5教學體系反饋和評測

有了人工智能的輔助，在對學生學習過程的長時間跟蹤后，通過數據統計和計算分析，診斷信息技術課程教學過程中學生存在的知識結構、能力水平、學習需求等多方面的現實差異，不僅可以使學生清楚看到自身的學習問題所在，以便于及時作出調整，還可以幫助教師針對具體情況，調整教學目標、知識結構和重難點，更有針對性地改進教學方法，如圖4所示。在人工智能和大數據分析的共同支持下，教與學的針對性、有效性和科學性都得到大幅度的提高。

2.3 教師觀念轉變

在人工智能時代科學技術飛速發展的今天，教師將從傳統的教學工作中得到解放，并且今后信息技術課程的教學工作對教師提出新的要求，需要教師樹立新的知識觀、教學觀和學習觀。

知識可分為兩種：一種是硬知識，一種是軟知識。硬知識是相對固定、變動不大、持久力較長的知識，而軟知識是不斷變化、穩定性不高、流動性較快的知識[4]。隨著人工智能的不斷發展，知識的信息量急速增長，知識的更新換代變得非常頻繁，涌現了大量可替代性的軟知識。傳統學科所包含的硬知識非常多，完全可以借由人工智能技術將這些穩定性較高的硬知識傳授給學習者，甚至直接有人工智能技術代替學習者，那么，在人工智能不斷發展的時代，信息技術教師就應該注意樹立新的知識觀。

人工智能技術的發展推動著整個教育教學的發展，教師在新的時代背景下需要適應這個時代的教學觀，將以往灌輸式的教學方法轉變為注重學生深度學習和個性化學習的新方法。教師在教育教學過程的始終都要保持對學生深度學習和個性化學習的高度關注，特別是在大數據分析和人工智能的輔助下，每個學生的特點和習慣將會更加清晰可見，如何能夠在技術的輔助下，實現教育的真諦，是擺在每一位教育教學工作者面前亟待解決的問題。除此之外，教師還要更加重視師生間的情感交互，充分調動和激發教學過程中學生的情感參與，控制學生在教學活動中的情緒，并使之成為處于最佳狀態的一種雙向交流活動。充分的情感交互是保證學習順利進行的必要條件，也是促使學生進一步學習的興趣和動力[5]。

在人工智能時代，教師應該樹立新的學習觀，首先要明確終身學習的思想；其次要明確知識的更新速度非常快，要注重新知識的吸收，及時淘汰過時的軟知識，提取有用的軟知識轉變為相對穩定的硬知識；最后要有一定的辨別能力，面對信息量巨大的知識，能夠有自主辨別的批判性思維能力。人工智能時代的到來，對教師能力的考驗很大，教師要隨著時代和環境的變化提升自身的職業素養。

3 結語

人工智能已經在教育領域中得到應用，雖然仍然處于初級階段，但我們要客觀看到人工智能技術與教育領域的應用需求有著天然的契合，未來人工智能技術將不斷成熟，與教育領域的融合也將不斷深化。信息技術這門課程的傳統教育方式將被顛覆，傳統學習方式將被革新，人工智能將從提高教與學的效率、滿足學生個性化學習、增強師生交互與學情反饋等多方面為信息技術課程的教學過程注入新動力。

[1]ResearchGate. Intelligence unleashed: An argument for AI in education[EB/OL]. [2017-08-08]. https://www.researchgate.net/publication/299561597_Intelligence_Unleashed_An_argument_for_AI_in_Education.

[2]中華人民共和國中央人民政府.國務院關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見[EB/OL].(2015-07-04)[2017-08-08].http://www.gov.cn/zhengce/content/2015-07/04/content_10002.htm.

[3]搜狐.我國人工智能產業融資現狀分析[EB/OL].（2017-03-15）[2017-08-08].http://www.sohu.com/a/128930857_255580.

[4]王竹立.面向智能時代的知識觀與學習觀新論[J].遠程教育雜志,2017(3):3-10.

[5]范曉姝,范曉琪.網絡教育中師生情感交互的缺失與構建[J].現代教育管理,2013(1):76-79.