中小學信息技術課程中人工智能教育的應用探討

[摘 要] 隨著國家對發(fā)展人工智能教育的積極引導，人工智能教育呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢。信息技術課程是中小學生獲取信息知識的重要途徑，目前人工智能教育也被加入中小學信息技術課程中。開展人工智能教育，可以有效提升青少年對人工智能發(fā)展現(xiàn)狀和研究前沿的認知水平，推動中小學教育事業(yè)的健康發(fā)展。本文深入分析人工智能教育的基本內(nèi)容與存在的問題，并針對問題提出可行的改進措施。

[關鍵詞] 中小學;人工智能教育;應用;信息技術課程;

[作者簡介] 位文遠（1986—），男，山東臨清人，本科，初級職稱，研究方向為信息技術教育。

[中圖分類號] G40-059.9? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）26-0368-02? ? [收稿日期] 2019-12-25

一、引言

青少年是未來社會發(fā)展的主力軍，青少年時期更是培養(yǎng)興趣的關鍵時期。為了讓青少年緊跟科學技術不斷變革的步伐，應當將人工智能應用到中小學的教育中去。開展人工智能教育既是培養(yǎng)新時代創(chuàng)新人才的方式，更是經(jīng)濟社會發(fā)展的戰(zhàn)略需要。但在中小學人工智能教育被廣泛應用的過程中，也出現(xiàn)了各種各樣的問題，使得人工智能教育面臨重大的考驗，因此，明確人工智能教育在中小學信息技術課程中存在的主要問題，并提出針對性的措施是極為重要的。

二、人工智能教育的基本內(nèi)容與意義

（一）人工智能教育的內(nèi)容

中小學信息技術課程中有關人工智能的教育內(nèi)容包括以下幾個方面：

1.概念。學習結構化、半結構化與非結構化問題的概念，問題的結構化程度與我們對問題的認識深度有關;學習人工智能的定義，了解其問世、快速發(fā)展與應用;學習經(jīng)典的人工智能技術（指紋、人臉識別等）的原理與應用;學習人工智能在未來的發(fā)展前景與客觀規(guī)律。

2.知識和機器。學習知識的定義可以使用一定的方法去體現(xiàn)知識;學習人工神經(jīng)網(wǎng)絡的定義與使用，了解人工神經(jīng)學習與機器學習的定義與方法。

3.專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)是指以人類專家的知識為基礎組建起的體系，如今專家系統(tǒng)是人工智能中出現(xiàn)較早、使用最廣的體系，其在醫(yī)療、軍事、經(jīng)濟、教育等都方面都起到了至關重要的作用。其擁有專業(yè)的理論知識與豐富的經(jīng)驗，它會模仿專家在處理問題時的思考歷程來解決一系列問題，從而達到與專家一致或類似的效果。

4.問題求解。學習人工智能語言的特色，使用普遍的語言來處理淺顯的問題;學習遞歸的定義并初步編寫程序來處理問題;了解將簡易問題求定義作為狀態(tài)空間探索問題的方式;學習啟發(fā)探究的原理及意義。

5.符號運算。學習符號運算的原理與優(yōu)點;使用普遍的運算軟件來解決中小學中的有關問題。

（二）開展人工智能教育對中小學生的影響

在新技術時代，信息素養(yǎng)是全人類的一種基本素養(yǎng)，而人工智能的問世與發(fā)展，更需要我們具備較強的理論知識與信息素養(yǎng)。因此，在中小學中開展人工智能課程能夠幫助中小學生學習現(xiàn)代化的技術理論，為將來奠定良好的基礎。人工智能課程在中小學開展可以增強中小學生對人工智能技術思想的深入了解，提升學生的實踐水平與創(chuàng)新精神，樹立投身科技事業(yè)的遠大志向，保證中小學技術教育擁有鮮明的時代特性，為社會培養(yǎng)高新技術方面的人才奠定基礎。

三、中小學人工智能教育中存在的問題

（一）對人工智能教育的重視程度不夠

多數(shù)老師認為人工智能看作是極為復雜的技術，如果老師缺少專業(yè)的理論知識，就會對人工智能產(chǎn)生害怕與忽視的心理，使得人工智能教學僅僅是為了表面工作。而學生也會在學習中被繁多的理論知識所擊敗，從而會出現(xiàn)厭煩或忽視人工智能技術的狀況。

（二）缺少良好的支持環(huán)境

因為人工智能員工較為缺少，大多數(shù)私營學校也關注著人工智能的培訓市場，開設人工智能課程或技術俱樂部給予廣大中小學生學習和了解的機會，部分公司與高校也給予了一定的支持。因此，優(yōu)良的支持環(huán)境是中小學人工智能課程順利進行的重要條件。而國內(nèi)，仍舊盛行著應試教育，素質教育前進的步伐較為困難，與考試不相關的人工智能通常無法得到老師與家長的充分關注。

（三）缺乏正確的人工智能課程教育方法

以前，中小學信息技術的教材與人工智能有關的理論知識較少，而且教材中不僅未詳細介紹人工智能的基本概念，也未深入分析其中的重要技術。所以中小學的信息技術教材只是理論知識上的講解，而沒有實踐活動與具體案例分析。此外，多數(shù)中小學教師沒有人工智能教育方面的經(jīng)驗，上課時僅僅是按照課本講解，缺少材料的人工智能教學無法達到期待的教學目標，也無法提升中小學生的人工智能知識儲量與實踐水平。而且軟硬件資源的不足，也嚴重制約了人工智能教學開展的步伐。

（四）缺少較強的人工智能教育教師隊伍

如今國內(nèi)大部分師范院校沒有專門開設人工智能課程，人工智能方面的人才也無法滿足巨大的市場要求。如今，人工智能領域工作人員的薪水比較高，如機器學習工程師的工資超過70%的員工。在此狀況下，中小學招聘到的人工智能專業(yè)教師較少，這在一定程度上影響了人工智能課程的開展。缺少教師隊伍已成為如今中小學開展人工智能課程的最大問題。

四、解決人工智能教育問題的措施

（一）制定一致的人工智能課程標準。依據(jù)不同階段學生的性格特色與認知能力，制定中小學人工智能課程的統(tǒng)一標準，明確中小學不同階段的課程方向、內(nèi)容、與標準等，給予編撰教材與開展學習活動的指導，大力支持并激勵各中小學教師依據(jù)標準開展具有特點的相關課程，構建豐富的人工智能教育系統(tǒng)與教學實例。

（二）創(chuàng)造良好的學習氛圍。要想充分發(fā)揮人工智能技術的積極作用，必須要打造優(yōu)良的學習環(huán)境。教師需要在日常教學時了解學生的真實需求，再將計算機、微電子技術等與課堂教學相結合，為學生打造有趣的學習課堂，為學生營造智能化的學習氛圍。

（三）打造高水平的教師隊伍。中小學管理層要想推動人工智能課程的發(fā)展步伐，必須重視人工智能教師隊伍建設。教師自身應重視個人的教學情況，把人工智能技術與課堂內(nèi)容相結合，提高學生的學習興趣與積極性。同時，教師還應積極與其他教師進行教學經(jīng)驗交流，進一步提升個人的綜合水平。為了促進老師間的交流，校長可以舉行研討會，讓老師在研討會上分享自己的經(jīng)驗與心得。

（四）搭建新平臺，實現(xiàn)技術進步。教育單位應切實加強智能校園建設工作，推動人工智能在教學、管理、建設等多方面使用;開發(fā)立體的教學場，以大數(shù)據(jù)為基礎建設在線學習平臺，設立智能、多方位的教育研究體系;營造圍繞學習者的學習氛圍，給予精準推送的學習服務，從而實現(xiàn)最終的定制教育。政府可以定期舉行技術交流大會，讓中小學教師進行技術與經(jīng)驗方面的交流，加強人工智能的推廣工作，促使全體教員參與到人工智能的使用團隊中，以此來促進人工智能的進一步發(fā)展。

五、結語

人工智能作為信息技術課程的重點內(nèi)容，也是信息社會進步的源泉。而中小學在學習人工智能知識與實踐時，需要學校、教師與學生共同努力。教師應與實際的教學狀況相結合，持續(xù)改進目前的缺點，以達到人工智能課程的教學目標，提升中小學生的人工智能知識與實踐能力，培養(yǎng)符合信息社會需求的技術人才，為國家平穩(wěn)健康的發(fā)展添磚加瓦。中小學人工智能教育的普及，需要社會公益組織有效地整合中小學科技創(chuàng)新教育資源，更加有力地爭取各級政府和社會各界的支持，實現(xiàn)中小學人工智能教育的聯(lián)動協(xié)同、優(yōu)勢互補與合作共贏。

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On the Application of Artificial Intelligence Education in Information Technology Course of Primary and Middle Schools

WEI Wen-yuan

（Yucai School of Laoshan District，Qingdao，Shandong 266000，China）

Abstract：With the active guidance of the country，artificial intelligence education presents a booming trend.The course in Information Technology is an important way for primary and middle school students to acquire information knowledge.Carrying out artificial intelligence education can effectively improve teenagers' cognition of the current situation of artificial intelligence development and research frontier，and promote the healthy development of primary and secondary education.This paper deeply analyzes the basic content and existing problems of artificial intelligence education，and proposes feasible improvement measures.

Key words：primary and middle schools;artificial intelligence education;application;the course in Information Technology