人工智能教學與計算思維培養

任育杭

摘 要：隨著計算機技術、網絡技術的不斷發展，智能化技術也快速發展。智能化技術在實踐中的應用越來越廣發和深刻，逐漸成為未來發展的一個重要的趨勢。在進行計算機專業教育的過程中，需要順應趨勢進行課程內容的改革與創新，就人工智能、計算思維進行培養，結合有效的教學方式，不斷推進計算機教學的發展。

關鍵詞：人工智能;計算思維;創新思維

1 前言

在教育理念的不斷發展下，教育的過程中，不再只是重視對于相關的知識與技能進行傳授，同時還需要更加注重對于學生自我精神的喚醒，不斷激發學生自我思考、自我創造的思維。這一現象反饋到計算機行業，反饋到人工智能教學，就需要在進行基礎的計算機知識教學、技能訓練的過程中，對計算思維進行培養。當然，由于傳統教育思想等影響，目前在計算思維的培養相對弱化，本文針對這一問題，探討相關的針對性解決策略。

2 人工智能與計算思維培養相關概念

探索人工智能教學，就需要結合相關的理念、技術以及實踐進行分析，就計算思維涉及的方面進行討論，進而為推進計算思維的發展而不斷的作出創新。

2.1 計算思維概念

所謂的計算思維，就是運用電子計算機運行的一個基本的原理、規則來對問題進行分析解決，將人的思維轉化為計算機語言，通過計算機運算來高效的解決問題，然后又轉換為人類語言，以供人類使

用[1]。在這一過程中，計算思維本身是一種計算機的運算準則的體現，但是最本質的還是人類思維的體現，只是借用了計算機這一更加高效的運算機器來實現問題解決過程中的計算、選擇問題，幫助人腦完成大量的計算。在計算思維的奠定下，解決問題的過程中能夠實現人與計算機共同存在的問題，在解決問題的過程中實現人幾互存。自動化則體現在問題計算過程中，利用判斷語句等完成對于結果方式的選擇，代替人類去作判斷選擇，同時滿足人類的最終需求。

2.2 人工智能教學與計算思維教學的關系

隨著計算機技術的不斷提升，互聯網技術的不斷升級，以及工農業等升級轉型的需求，人工智能的發展前景極為可觀，人工智能的教學也正是在這一基礎上進行的，主要包含的教學內容，主要如下：

1）知識的表達、運算。人工智能，需要實現人與機器的互動，才能讓計算機幫助人類完成人類想要完成的任務，這就需要知識的表達，在發展的過程中，需要轉化人類知識為計算機語言，讓計算機明確自身計算的任務。再者，就是需要實現運算，在運算的過程中，需要面對的是問題是什么，運算過程是什么，根據運算結果怎么判定和做出選擇等。2）計算機搜索技術。在利用計算機的過程中，由于計算機的表達方式的問題，加上問題答案的多樣性，在進行相關問題的答案選擇的過程中，可能需要面對特別多的問題。在這一過程中，搜索技術能夠很好的面對，通過相對應的搜索方式，能夠實現人類對于計算機的快速訪問。3）機器學習技術。智能化的使用過程中，常常需要反復處理一類事物，這類事物存在很多的共性，這就要求機器的使用過程中同時具備學習功能，通過對相應問題進行總結、歸納、類比等，實現學習功能，更加高效的解決問題。

3 人工智能主要教學內容

人工智能的教學過程中，教學內容的選擇是一項極為重要的工作，對于學生的發展極為重要。為了推進計算思維的發展，就需要對人工智能主要的理論與計算思維之間的聯系進行探究，理清關系，進而確定教學過程中的相關內容。人工智能包含的命題、符號化、賦值等，都是實際教學中關鍵的教學內容，如何做好與計算思維的聯系是一項非常重要的事情[2]。

3.1 理論教學部分

在教學過程中，知識表達、推理需要利用符號表示、邏輯思維、抽象思維等各種計算思維，這些技術的應用能夠帶動智能化技術的發展，同時也是課堂教學的重要內容。人工智能的相關內容為計算思維的培養，可以提供許多實際的案例進行分享，而計算思維則可以為人工智能化理念、人工智能化技術提供更多的發展，促進人工智能行業的發展。

1）與對象相匹配的知識表示方法。機器與人的互動是人工智能理解人類命令、準確執行命令的基礎，在這一過程中，就需要一套與對象相匹配的只是表達方式[3]。這一表示方法，在編程語言基礎上，起著人類與機器溝通的翻譯官角色，能夠將人類的思維、命令等很好的轉化為機器語言，機器語言根據自身的識別做出相對應的動作，實現智能化系統的運轉。2）搜索功能的教學。在進行教學的過程中，關于搜索的教學是一項非常重要的教學內容。在面對人類傳達的任務的時候，需要機器對知識庫進行搜索，找出相對應的知識，根據知識線索決定解決問題的推理路徑，在盡快地時間完成人類下達的命令。搜索是一項重要的智能化技術，同時也是計算機教學的一個重要內容，在教學過程中，涉及模擬退火、遺傳算法、粒子群優化等多種計算機搜索技術，通過對與搜索功能的相關教學，提升計算思維的培養。

3.2 人工智能實驗課程

人工智能作為一門應用學科，除開理論教學，人工智能實驗課程也是必須重視的另一方面。為了對學生的計算思維進行培養，需要通過加強實踐的方式來推進。在實驗的過程中，需要根據人工智能技術與原理，設定相關問題的約束問題、問題結構以及完成建模，利用計算機完成過程的運算。為了實現這一層面的發展，在實踐中，必須不斷增加相關的實驗課程，并且引導學生進行新思維的創造，探討新方向。在這一過程中，將大力推進學生的解決問題能力、創新發展能力、科研鉆研能力的發展。在實驗過程中，需要滿足以下要求：

1）掌握人工智能優點并加以運用。知識學習的最終目的，還是用于指導實踐，人工智能學習的目的，也是為了在實際應用中進行運用。為了能夠推進對于人工智能化運用，就需要相關學習者在過程中明確人工智能的優點，根據其優點選擇合適的運用場景，更好地發揮人工智能優勢，推進問題的解決。我們在進行教育的過程中，需要引導學生對智能化技術進行實際的應用，讓學生們在動手的同時區思考，明確各種人工智能技術的優點缺點，然后加以利用。實驗課程是學生了解和學習的最重要的場所之一，在實驗課堂上，通過有趣的實驗的設計，引導學生進行實踐，通過引導，讓學生主動觀察和思考，更好的發展。2）進行建模人工智能問題教學。建模是人工智能的一個重要的實踐內容，也是人工智能實現的一個重要基礎工作。在大學階段，可以將這一過程作為畢業論文的研究方向進行引導，因此將課程實驗、設計與學生興趣相結合，適當引導和改進，將細化和形成學生的畢業課題和課外研究方向，能夠在較好的作用下，推進學生創新思維、解決問題能力的發展，通過課程中對涉及的人工智能算法的研究等，不斷的推進發展。這樣，在鼓勵學生學習以探索未知的同時，不斷為學生提供尋找高峰體驗的機會，無形中培養學生的計算思維和創新思維能力。

4 結束語

隨著計算機技術、互聯網技術的不斷推動下，人工智能是一個重要的未來趨勢，這就要求在計算機教學的過程中，對計算思維的培養需要加強重視。在進行計算思維的培養的過程中，可以從理論部分的教學和實驗方面的教學兩個方面進行，幫助學生了解人工智能技術，對自身的理論、技術以及創新能力進行不斷地提升。

參考文獻

[1]教育部高等學校計算機科學與技術教學指導委員會.高等學校計算機科學與技術專業人才專業能力構成與培養[M].北京：機械工業出版社，2017.

[2]董榮勝.計算思維與計算機導論[J].計算機科學，2019，36（4）：50-52.

[3]董榮勝，古天龍.計算思維與計算機方法論[J].計算機科學，2017，36（1）：1-4.