高中信息技術課程中的人工智能教學

許華

【摘 要】高中信息技術課程中的人工智能教學能夠全方位的培養AI人才，讓學生認識體驗人工智能的知識、技術、語言特征和工作原理，豐富學生信息技術知識。人工智能教學有助于強化學生應用人工智能的意識和能力，加快學生個性化和創新化學習，發展學生邏輯思維能力，完善學生信息技術核心素養。本文將具體探究如何在高中信息技術課程教學中有效開展人工智能教學模式展開闡述。

【關鍵詞】高中信息技術;人工智能;教學策略

高中信息技術中的數據與計算，信息系統與社會其中涉及大量有關人工智能的內容，“人工智能”是當下社會的熱點詞匯，物聯網，云計算，大數據等的應用開發離不開人工智能，人們生活中經常用到的工具如語音識別，機器翻譯，符號運算，智能機器人等都是人工智能技術下的產物，人工智能開發應用已成為不可阻擋的時代潮流與趨勢。教師在高中信息技術課程教學中開展人工智能教學有利于加深學生對人工智能的認識與了解，讓學生在學習體驗人工智能系統基本過程與方法中強化學生信息技術核心素養，全方位的培養信息技術課程中的AI人才，激發學生學習信息技術，應用信息技術，開發信息技術的興趣與動力，鼓舞學生在信息技術方面取得更長足的進步。

一、采用問題式教學法，強化學生邏輯思維

人工智能的開發與應用由問題解決目的而來，編程計算，數據分析，信息社會想法應用都能幫助人們更好的利用人工智能解決生活中的問題。教師在信息技術課程中采用問題式教學法給學生滲透人工智能知識，可以讓學生在問題解決探究中親身體驗人工智能的魅力，有助于強化學生的邏輯思維和編程能力，讓學生以問題驅動為導向進行層層遞進，循序漸進，由淺入深的思考和探究，激發學生的創造精神與探索精神。

例如，在教學《探秘人工智能》這一課中，教師給學生播放一則東方衛視的新聞，新聞中主要介紹生活中的各類機器人，這些機器人有的能跳舞，有的能射箭，有的能踢足球，有的能打掃家務，各類新型的機器人出現服務于人們的日常生活中，使得人們的生活水平質量不斷提升。教師讓學生思考這些機器人工作的本質是什么？學生經過思考回答道是人工智能。接著，教師再提問學生什么是人工智能？人工智能的英文縮寫是什么？21世紀三大尖端技術是什么？人工智能之父是誰？人工智能的實質是什么？在教師層層遞進，由淺入深的問題下，學生進行自主思考，有效鍛煉學生的邏輯思維能力，讓學生作為信息技術人工智能知識的學習者和研究者，改變以往信息技術教學中學生“只學不思”的現象。在教師問題驅動導向的人工智能教學模式下，學生了解到人工智能的工作原理和基本特征。教師讓學生暢想100年后的社會人工智能會有怎樣的發展？人們的生活會發生怎樣的變化？對學生插上自由想象的翅膀，讓學生根據自己對人工智能開發應用的認識暢想人工智能未來對現實生活中的巨大影響，激發學生學習、應用、開發信息技術的思想情感。

二、采用案例式教學法，提升學生理解能力

教師在信息技術課程中開展人工智能教學采用案例式教學法可以讓學生在具體、真實、詳盡、生動的案例中加深對人工智能知識開發應用的認識，讓學生更加直觀形象的體驗人工智能算法原理與應用，拉近學生與人工智能的距離。改變學生傳統印象中“研究人工智能是科學家的事情”的想法，讓學生在難度適中、趣味性強、新穎獨特的案例中感受到人工智能具體應用，問題解決的強大功能，產生對運用人工智能的興趣。

例如，教師通過案例教學法帶領學生走進人工智能領域，感受人工智能技術的飛速發展。著名的人機對弈事件如1996年深藍戰勝國際象棋世界冠軍加里卡斯帕羅夫，2011年沃森戰勝綜藝節目《危險邊緣》最高獎金得主連勝紀錄保持者，2016年阿爾法圍棋戰勝世界圍棋冠軍李世石，2017年準星數學高考機器人憑借自身的人工智能程序解題在兩個小時的考試時間內作答多份試卷，2017年Aidam智能教育機器人以直播方式與六名高考狀元同臺pk，按照得分標準取得最終成績，狀元AI機器人挑戰高考作文并擊敗數位作家。在真實的人機對弈案例下，學生感受到人工智能在相關概念應用領域中的飛速發展和強大應用，教師給學生解釋人工智能之所以能出色的與人類進行對應源自于人工智能的啟發式搜索上。深藍計算機存放近百年的棋譜記錄，在與卡斯帕羅夫對戰時可以對海量的實戰棋譜記錄進行啟發式搜索，利用已有知識根據實際問題構造出推理路線，不斷自動調整搜索方向，從而不斷解決問題，取得勝利。在相關案例的輔助下，學生對教師所講解的內容理解的更加直觀形象，提高學生對人工智能的認識及所學內容的學習效率。

三、采用探究式教學法，創設良好探究氛圍

教師采用探究式教學法給學生開展人工智能教學，帶領學生親身參與體驗人工智能在當代社會中的強大作用，深化學生對人工智能的認識與理解，讓學生看到人工智能在未來光明的應用前景。營造主動創新的信息技術學習氛圍，讓學生在探究活動、情境創設、互動交流中開展高效的信息技術學習。教師基于學生的理解能力與操作能力給學生涉及人機對話、機器翻譯、圖像識別、符號運算、專家系統、語音識別、智能游戲等教學內容，讓學生在實際體驗操作中不斷強化信息技術核心素養。

例如，教師將學生分為三組，第一組學生訪問自然語言處理網站，讓學生嘗試與人工智能進行對話;第二組學生與五子棋進行對弈，讓學生感受人工智能的思維力與智慧性;第三組學生登錄在線翻譯網站，讓人工智能將所給出的句子進行英漢互譯。在人工智能現實操作應用體驗后，教師讓學生在組內談一談對聊天機器人的認識，思考聊天機器人是如何回答自己的問題的，讓學生想一想電腦是如何下棋的，讓學生評判在線翻譯效果如何。學生在自主學習，合作探究的模式中認識到人工智能在生活中的不同應用，總結到人工智能不能完全代替人類，但可以為人類服務，成為人類生活工作方面的得力伙伴。教師讓學生根據以上的人工智能體驗活動想一想生活中還有哪些人工智能應用的體現形式，教師讓學生以小組為單位進行討論，每組選出一個代表進行發言。學生回答到搬家公司可以應用搬家機器人，物流機器人，自動駕駛機器人可以駕駛汽車，環境測試中可以應用水下機器人等。學生發表完自己的看法后，教師補充人工智能的應用還包括模式識別，機器翻譯，機器對弈，專家系統，機器人智能代理，幫助學生更加全面深刻的理解人工智能在各行各業的發展應用及前景。

總之，高中信息技術課程中的人工智能教學可以讓學生充分體驗和認識人工智能知識技術，語言特征，工作原理，現實應用，發展前景。在開展人工智能教學模式中，注重學生的體驗與感受，以啟發式、問題式、案例式等融合教學方法，引導學生進行思考、質疑、探究，創新可以強化學生信息技術學習的主體地位作用，完善學生的學習素養與能力。

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