人工智能課程在中小學教學實施策略的探究

陳江

摘要：人工智能教學隨著時代的進步變得越來越重要，是學生學習計算機編程的重要載體，也是學生未來擇業的重要方向，更是學校實施素質教育和信息技術新教材的重要抓手，中小學實施人工智能課程能有效提高學生的科學素養。為了更好地開展人工智能教學，于是對人工智能課程實施作了初步的探索。

關鍵詞：人工智能;實施策略;科學素養

一、人工智能課程教學中的問題

通過走訪，筆者發現遵義市人工智能課程已經開始起步，但還存在很多不容回避的問題。部分學校重視，但教學資源不足。遵義只有少數學校能將人工智能作為選修課程來進行開展。多數學校基本以課外活動、興趣小組等形式開展人工智能的相關教學活動，而參與各類競賽的學生也只有極少部分。由于人工智能教學任務一般由信息技術教師承擔，但教師水平參差不齊，使得教學效果不盡如人意。要讓更多的學校開展人工智能教學活動，更多的學生參與人工智能相關活動，學校必須解決資金與師資兩大問題。教師傾心付出，但缺乏專業素養。人工智能是一門綜合了自動控制、計算機、傳感器等技術的學科，學校的指導老師在從事人工智能教學時，必然遇到知識和技術上的難題。有些學校的教師無法給予學生教學，比如機器人競賽輔導時也只能聘請廠家的技術人員協助開展教學活動，從而無法開展規范的機器人教學活動。學生感興趣，但課程缺乏系統性。要不斷探索人工智能教育的理論與實踐的問題并且深入、健康地開展中小學人工智能相關教育活動，讓廣大學生真正從人工智能教育中獲益，則需要建立起系統的人工智能課程，充分發揮人工智能的教育價值。

二、課程教學策略

教學是實現課程目標的主要方式，人工智能課程在實施教學時有靈活多樣的教學方法。 故而在人工智能課程中應采取多種教學策略：以確保課程的有效實施。

（一）自淺入深，從普及性教學到競賽輔導

現在也有不少學校基本上是立足于普及教育開展人工智能課程，選擇的內容大都是理論知識和計算機仿真，這些都比較抽象，對學生的鍛煉也是有限的;還有些學校已開展與機器人相關的課程，引導學生學習機器人的組成、動力、控制、傳感器等相關技術，絕大部分為中鳴教學機器人，這種機器人雖然方便了課堂教學的組織，但是也制約了學生動手能力和創新能力的訓練。針對以上教學問題，我校的人工智能課程在前兩個教學階段，引導學生學習各種理論知識和設備各構件功能，結構化程序時使用流程圖模塊化編程，計算機端開始試著使用代碼編程，搭起學生通往高等教育專業化學習的橋梁。同時還加強了“算法與程序”“設計與制作”的教學內容，使用Arduino的材料或者只選用機器人控制器、傳感器、電機等電子元件，由學生結合廢舊材料自己創意搭建，完成智能結構的制作。這樣的處理，不僅提高了學生學習的專業化程度，也讓學生真正從設備的控制者轉化為設計者。

（二）化繁為簡，合理安排任務

人工智能課程教學通常圍繞某個主題開展。當前的教學中，通常采用任務驅動的教學形式。但是人工智能課程的教學內容繁多復雜，并不是幾節課或者幾個步驟就能解決的問題，這更是缺少系統的教學經驗作為指導的體現。在實踐中發現，要想使人工智能教學活動有系統的教學形式，只有將教學內容或任務進行合理分解，化繁為簡，合理安排課程才可以達到理想的效果。首先，按照學生的認知規律，由簡到繁地安排教學內容;其次，根據層次突出的需要，由低到高地安排任務。

（三）創意活動，激發學生創造力

該課程要設立自主創意活動，為學生提供自由的空間，培養其創新能力。

在創意時，學生的思維是天馬行空的，教師應給予合理引導，指導學生將創意落實為具體方案。學生根據已掌握的知識，提出了一些創意方案。如利用濕度傳感器功能設計自動澆花裝置;利用濕度傳感器設計的智能空調遙控板。當然，并非每個學生都能有發明創造。當有的學生感覺無從下手時，我們可以指導學生利用機器人部件搭建一些現實生活中已有的應用模型。在課程實施過程中，我們還要注重校園文化的建設。每年科技藝術節，會展示各種參賽作品，舉辦學生在人工智能課程中設計的作品競賽，還會舉辦各種文藝活動的展演。課程與科技藝術節的結合拓展了課程教學的效果。

（四）以項目任務培養學生科學研究能力

科學研究過程一般分為發現與明確問題、制定計劃方案、制作模型或原型，測試、評估、優化，編寫產品說明書。在其他的課程教學中，學生很少能經歷科學的研究過程，而人工智能競賽項目則非常適合學生經歷整個研究過程。在教學活動中，我們要求學生完成每個任務時都須按照科學研究的過程來進行：提出任務——創意——設計與規劃——實驗，收集數據——分析論證——評估決策——交流反思。

（五）以賽代練，以賽促學，提高教學有效性

在教學實施過程中模擬比賽就顯得尤為重要。這可以讓在學校參與人工智能學習的每一位同學都能體驗比賽并從中得到鍛煉。比賽模擬著重鍛煉學生與人溝通、協作能力和決策能力，培養學生團隊意識和協作意識，培養學生們公平公正地參與競爭的道德品質。在課程實施中，除了在集訓階段安排完整的比賽項目的模擬，也在日常教學中融入小任務的比賽并模擬大賽形式：現場揭曉任務，現場編程調試。模擬比賽中，雖沒有具體的知識技能的教學目標，卻是檢查教學效果的最好方式。

綜上所述，注重教師的培養才是開展好人工智能課程的根本，通過項目式教學能使學生能更自主的學習，提高學生學習興趣，合理安排教學任務才能保證學生的學習效果。

參考文獻：

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