人工智能背景下高校計算機教學改革探索

中圖分類號：G641 文獻標識碼：A文章編號：2095-9052（2025）04-0146-03

引言

隨著人工智能技術的飛速發展，人工智能成為推動科技革新的關鍵力量。面對這一變化，高校的計算機教學需要不斷適應社會的需求，通過整合教育資源和創新教學手段，以人工智能技術為核心來提升學生的計算機技能，為他們未來的職業生涯打下堅實的基礎。因此在人工智能背景下，高校計算機專業的教師必須意識到課程改革的緊迫性，并明確教育改革的方向，培養學生的創新思維，為計算機領域輸送更多優秀的專業人才。

一、人工智能概述

人工智能（Artificial Intelligence，AI）于1950年數學家圖靈在《計算機與智力》以模仿游戲為原型發明了“圖靈測試”，通過“圖靈測試”來判定計算機是否具有人工智能，即幕后設置一個人和一臺計算機，有臺前的測試人員分別對“二者”進行提問，通過幕后人與計算機的回答來分辨哪個是人類以及哪個是計算機，若判定結果錯誤或判定過程艱難，則視為該計算機具備智能特質，這便是人們對人工智能的最初步的模糊界定。1956年在達特茅斯會議上，約翰·麥卡錫提出“人工智能”，并解釋為“人工智能就是要讓機器的行為看起來就像是人所表現出來的智能行為一樣”，自此人工智能誕生。人工智能是一門技術科學，不僅是當代最引人注目的技術革新之一，也是推動教育領域變革的關鍵動力。AI作為計算機科學的重要分支，致力于理論的發掘、方法的創新、技術的發展以及應用系統的實施，旨在模擬、拓展甚至超過了人類智力的界限[1]

二、人工智能背景下高校計算機教學改革原則

（一）精準教學數據化原則

教師作為高校計算機課堂活動的組織者和引導者，基于計算機課程教材，并根據相應的學情來設計計算機課程的教學環節，引導學生作為學習活動的主體在計算機課堂中發現問題和解決問題[2]。學情的精準把握是設計后續計算機課程教學環節的依據，根據高校學生的認知水平選取適合的自主學習資料進行預習并上傳預習檢測練習，實現先學后教，避免了傳統計算機課堂教學的“一刀切”，有利于以學生為中心，實現學生個性化學習。

（二）交流互動立體化原則

人工智能應用于高校計算機教學要遵循交流互動立體化原則，在計算機課程教學的課中階段利用人工智能技術，充分進行師生互動和學生間互動，在互動中鼓勵學生針對課堂教學知識內容展開思考、鍛煉信息收集和交流能力，從而順利地完成本節計算機課程的學習任務，實現師生全時空互動，提高學生的學習效率[3]

（三）教學評價多元性原則

多元評價是計算機課程教學內容的教學要求，高校計算機課程標準強調以學生全面發展為最終目的，堅持評價功能具有多項性，評價內容具有綜合性，評價類型具有全程性，評價方法具有多樣性，評價主體具有多元性。此外，由于計算機課程具有較強實踐性，學習過程中強調動手實踐，所以只采用終結性評價的傳統評價方式不適用于計算機課程的評價。

結合高校要求與計算機課程本身性質，對于計算機課程的評價應弱化甄別與選拔功能，強調評價育人功能，促進學生素養形成與發展；采用結果性評價的同時，提高診斷性評價和形成評價的使用，引導學生關注個體內差異評價；堅持理論與實踐并行，知識與技能并重，綜合運用多種方式全面考查學生學習狀況；鼓勵多元主體參與評價，同時堅持自評、他評與師評相結合，引導學生全方位多渠道客觀看待自己的學業表現。

三、人工智能背景下高校計算機教學改革設計

（一）高校計算機教學改革模式構建

在高校計算機教學改革的模式構建過程中，其主要分為四個階段，分別為分析、設計、開發與評價階段。在分析階段著重教學目標的設計，在充分考慮計算機課程核心素養的基礎上，將STEAM劃分為S（科學）、T（技術）、E（工程）、A（藝術）和M（數學）目標。確定教學目標以后教師需要根據計算機課程的教學內容及目標準備智能化的學習資源，準備智能化的學習工具；在設計階段，著重教學模式的選擇，本文選取STEAM教育中發展較為成熟的5E教學模式；開發階段，將5E教學模式的步驟與STEAM目標相結合，對計算機課程的教學活動進行細化，從而培養學生相應的STEAM素養；評價階段，結合本文設計的評價指標表，著重課中部分的評價。

（二）高校計算機教學改革具體設計

1．分析階段

（1）學習目標分析。計算機課程核心素養主要包括四方面內容，分別是信息意識、計算思維、智能化學習與創新和信息社會責任。第一，信息意識指的是學生面對信息能夠展示出一定的敏感度，并能夠對信息的價值做出判斷，從而篩選到自己需要的信息；第二，計算思維源自計算機科學領域，指的是學生能夠將其常用的思想方法，如抽象、分解、概率、算法設計等，運用到自己解決計算機課程的問題中；第三，智能化學習與創新強調解決問題時在智能化方面表現出的創造性，學生根據計算機課程的需要與探究內容選擇合適的信息化工具，對研究過程進行記錄并作出一定的展示；第四，信息社會責任涵蓋計算機學習與實踐的過程中應遵守的多方面責任，涉及文化、道德、行為等多個維度。四個方面的內容相互補充、互相影響，共同致力于發展學生的素養與技能。

（2）重難點分析。計算機課程的教學重點是指教材內容中最基本、最重要、學生必須掌握的知識和技能，并對進一步學習其他知識和技能起決定作用。教學的難點則是那些學生在理解時存在困難的知識，或是經過反復操練才能被掌握的技能，具有相對的不穩定性[4] C

在本文所構建的基于人工智能的計算機課程的教學改革模式中，教學重點為基本事實、概念與原理等的掌握，教學難點為學生在所學知識基礎上，進行計算機程序設計，從而發展學科核心素養和STEAM素養，成為綜合應用型人才。因此，教師在進行教學設計時需結合STEAM教育理念，思考分析計算機課程的學習內容與其他學科的聯系，嘗試將多學科內容聯合，引導學生融會貫通。

2.設計階段

（1）教學工具。在本文所構建的基于人工智能的計算機課程教學改革模式中，計算機課堂教學所用到的教學工具主要分為四類。第一類是認知工具，即計算機課堂上幫助學生學習新知識所用到的軟件，如Word、PPT、PhotoShop、Scratch編程軟件等；第二類是檢索工具，即依托互聯網，為學生提供信息資源的瀏覽器，如谷歌瀏覽器、Bing瀏覽器、百度等；第三類是交流工具，即滿足學生小組討論和交流的需要的工具，如微信、QQ、釘釘等；第四類是計算機程序展示工具，即對學生運用所學知識進行創作的計算機程序進行成果化的工具，以便于展示與闡述，如以MindMaster為代表的可視化工具、以剪映為代表的視頻剪輯工具、以全能掃描王為代表的掃描工具等[5]。工具不同，功能不同，能滿足學生需求的程度也就不同，這就要求教師以時間、地點、內容等因素為轉移，充分考慮學生需求為學生引人或提供恰當的學習工具，幫助學生完成認知建構、信息檢索、資源共享、小組交流、計算機程序展示，促進高校計算機STEAM學習活動順利開展與推進。

（2）教學策略。為了達成教學目標、提高教學的效率，在計算機課程的教學過程中調節教學行為與活動的一系列方式與方法，是教育教學順利進行的保證。在本文所構建的基于人工智能的計算機課程教學改革模式中，強化支架策略、評價策略的應用。

支架策略，即教師為學生理解計算機知識提供的一種概念框架，該策略符合學生最近發展區。本文所構建的基于人工智能的計算機課程教學改革模式強調學生自主探究，教師在整個過程中只作為輔助者，為此教師需要事先把復雜的計算機學習任務加以分解，并對計算機問題進行表征，同時提供支架以便于學生逐步遞進、層層深入理解計算機課堂所學內容。

評價策略，即教師需要依據計算機課程的核心素養和STEAM教育目標制定評價量表，并邀請多主體參與評價過程，從而幫助學生對整個計算機課程的學習活動開展過程進行評價與反思。本模式中的評價除了強調多元主體參與，還注重多維評價，即過程性評價與終結性評價相結合，將學生計算機課堂表現、創作計算機程序、測驗成績等均納人評價范圍，從科學性、技術性、工程性、藝術性和數學性等方面給予恰當的評價。

3.開發階段

（1）引入：創設情境，引出主題。STEAM教學強調教學情境要有意義，因此在計算機課程正式開始前，教師需要充分考慮學生已有知識情境和學生生活中比較熟悉的情境，創設課程開展的主題情境，從而引起學生學習興趣，激發學生學習的內部動機。主題情景中所展示的計算機課程相關的現象或問題，應與本節課的教學內容息息相關。

（2）探究：小組合作，探究學習，工程思想，數學思維。教師通過提問的方式引導學生思考計算機課程的主題情境中現象或者問題的解決方案，并將其分解為由簡到繁、由易到難的可操作的子任務。通過教師的引導，學生循序漸進地完成一系列子任務，最終實現問題的解決。在探究計算機課程的學習開展過程中，始終采用的是學生小組合作學習。在分組的時候主要采取組內異質、組間同質的分組方式，通過深入探索、動手操作、自主練習等以真實情境為基礎的任務驅動，激發學生學習興趣，提高學生理論聯系實際的能力，幫助學生形成“表征問題、分析問題、提出假設以及驗證假”的問題解決意識，同時小組合作頭腦風暴鼓勵創造性思維發展，有利于培養學生創新意識，為知識的整合與遷移打下基礎。

（3）解釋：問題解決，難點講解，概念整合，科學素養。歷史實踐已經證明學生中心和教師中心都是不符合教學規律的，因此STEAM教育強調“主體-主導”的教學關系，即學生為主體、教師為主導。其原因在于保證學生主體地位能夠推動學生主觀能動性的發揮，而保證教師的主導作用能夠引導學生知識的建構更加科學合理。學生在進行計算機課程的自主探究過程中，由于知識經驗有限，難免出現錯誤理解。因此，教師不需要對學生已經發現的計算機課程知識進行重復與贅述，而需要在學生已有發現的基礎上，對錯誤認知進行更正，對遺漏的計算機課程知識進行補充、對相關計算機課程知識進行延伸，幫助學生形成正確的認知，促進科學素養的發展。

（4）遷移：知識遷移，實踐應用；技術應用，美化升級。在遷移階段中教師根據主題情境，提取出關鍵問題，設置發散性思維任務，能夠鞏固所學的計算機課程知識同時，充分給予學生自主創作的空間。學生進行個性化創作，難免會出現各種各樣的問題，在這個過程中教師需要做的就是區分共性問題與個性問題。針對共性問題，統一進行問題說明與理論講解；而針對個性問題，則需要有針對性的進行指導，為學生提供解決問題的方向與必要的計算機學習資源，答疑解惑的同時，提供改進意見，確保學習方向與學習目標始終一致。此外，在計算機程序設計過程中，教師應鼓勵學生利用技術手段，對制作過程進行記錄與保存，并采用智能化學習工具，準備計算機程序展示與分享。

（5）評價：程序分享，完善理念。這一活動不僅能鍛煉學生的語言表達能力，增強學生在公眾面前表達的信心，而且融于任務之中的情感態度價值觀教育能夠最大程度發揮課程思政的作用，大幅提升了立德樹人工作的效果。此外，分享結束后設置評價環節，學生頭腦風暴，為人工智能下計算機程序后期完善與迭代提出了寶貴的建議與意見。

4.評價階段

多主體參與。傳統計算機課程的評價主要表現為教師評價，沒有充分發揮學生的主體性。因此，在本文所構建的基于人工智能的計算機課程教學改革模式中，將自我評價、同伴評價與教師評價相結合，豐富評價的多元性。計算機課程的學習任務完成后，教師引導學生，結合評價量表，對活動開展前、活動開展時及活動開展后的思想態度和行為進行評估。在此基礎上，教師對各類數據進行匯總整理，并結合學生課堂表現情況，對學生做出最終評價。

多形式考查。為了改變傳統教學中只注重終結性評價的弊端，本文所構建的基于人工智能的計算機課程教學改革模式中將評價形式進行擴充，從紙筆測試、上機實踐與計算機程序設計三個維度進行評價。這項改變不僅將過程性評價與終結性評價相結合，還綜合考查了學生對基礎知識、實踐操作的掌握情況，以及在創新思維方面的發展。

結語

人工智能背景下高校計算機課程的教學改革過程中，教師應著重通過人工智能技術的潛力，設計以學生為中心的教學策略，進而激發學生對計算機課程的熱情，從而培養出具備所需計算機專業技能的人才。

參考文獻：

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［2］陳龍，張偉，趙英良，等．新工科背景下大學計算機人工智能實驗案例設計[J].計算機教育，2022，（03）：29-33.

［3］陳艷，陳應霞．雙一流高?！坝嬎銠C基礎”課程教學改革研究與實踐[J]．科技與創新，2022，（15）：136-138.

[4］汪新葉.人工智能時代科技賦能高校美育的價值與實踐路徑［J].中國電化教育，2023，（01）：133-134.

[5］謝永朋，徐寅洲.人工智能賦能高校課堂教學改革的作用機制與推進路徑［J].內江師范學院學報，2024，39（03）：75-78.

（責任編輯：陳顯波）