淺析人工智能在中小學信息技術素養(yǎng)培養(yǎng)中的作用-最新教育資料

1、淺析人工智能在中小學信息技術素養(yǎng)培養(yǎng)中的作用Briefanalysisartificialintelligencein elementaryand middle schools information technology accomplishment raise functionLiu Haitao【】 In the information technology swift development s new time, the information accomplishment has become the important content which the present stag

2、e student educates. The artificial intelligence is representing the information technology front, compares with the common information processing and managementtechnology, the artificial intelligence technology has its unique style in the solution strategy and the processingmethod. This article has

3、discussed the artificial intelligence research area as well as in the education application situation emphatically, advanced the artificial intelligence theory and the technology in the elementary and middle schools information accomplishment raise influential role.教育部在 2000 年 11 月頒發(fā)的中小學信息技術課程指導綱要（施

4、行），提出了課程任務和教學目標：“培養(yǎng)學生信息技術的興趣， 了解和掌握信息技術基本知識和技能，了解信息技術的發(fā)展及其對人類日常生活和科學技術的深刻影響。 通過信息技術課程使學生具有獲取信息、傳輸信息、和應用信息的能力，教育學生正確認識和理解與信息技術相關的文化、 倫理和社會問題，負責任地使用信息技術；培養(yǎng)學生良好的信息素養(yǎng)，把信息技術作為支持終生學習和合作學習的手段， 為適應信息社會的學習、工作和生活打下必要的基礎。 ”該文件的突出特點是提出了培養(yǎng)學生良好的信息素養(yǎng)和“負責任地使用信息技術”的要求。據(jù)此，培養(yǎng)學生的信息素養(yǎng)已成為信息時代學生教育的重要內(nèi)容。小學生的信息素養(yǎng)，簡單地說就是指小學生

5、獲取、分析、處理信息的能力。 由于信息技術教育貼近現(xiàn)實， 有著其他課程無可比擬的可操作性、實用性、時效性，所以在素質(zhì)教育中有著重要的地位和作用。 信息技術課程就是學生掌握信息工具和獲得信息技術知識最主要、 最簡捷的途徑。 小學階段信息技術課程的核心目標是培養(yǎng)學生的信息素養(yǎng)， 即教會學生使用信息， 了解關于信息技術的最基本知識， 掌握收集信息、 處理信息及運用信息的基本方法。而人工智能代表著信息技術的前沿， 它是計算機科學的一個分支，是一門研究運用計算機模擬和延伸人腦功能的綜合性學科，它涉及到數(shù)學、計算機科學、控制論、信息學、心理學、哲學等諸多學科。 人工智能主要研究如何用計算機模擬人腦所從事的

6、推理、 證明、識別、理解、學習、思考以及規(guī)劃等思維活動，來解決需要人類專家才能處理的復雜問題。 與一般的信息處理技術相比，人工智能技術在求解策略和處理手段上都有其獨特的風格。一方面，人工智能研究處于信息技術的前沿，它的研究、應用和發(fā)展在一定程度上決定著計算機技術的發(fā)展方向。另一方面，信息技術的廣泛應用也對人工智能技術的發(fā)展提出了急切的需求。目前，人工智能中的自然語言理解、模式識別、 機器學習、數(shù)據(jù)挖掘、智能檢索、機器人技術、人工神經(jīng)網(wǎng)絡等都走在了信息技術的前沿，有許多研究成果已經(jīng)進入人們的生活和工作中，并對人類的發(fā)展產(chǎn)生了重要影響。因此，人工智能技術在中小學的信息素養(yǎng)培養(yǎng)中占有不可或缺的作用。

7、1 人工智能技術在中小學信息教育中的作用和現(xiàn)狀1.1智能搜索引擎 : 隨著互聯(lián)網(wǎng)以及網(wǎng)絡用戶隊伍的不斷壯大，信息檢索成為人們利用Internet的重要途徑。目前一些著名的搜索引擎有： GOOGLE、YAHOO等，他們各有特色，但仍存在不足之處，如檢索到的無關信息過多以及檢索結果排序較混亂。智能化信息檢索是信息檢索的新分支，它是人工智能和信息檢索的交叉學科。它在對內(nèi)容的分析理解、內(nèi)容表達、知識學習等基礎上實現(xiàn)檢索的智能化， 這樣可以節(jié)省學習者在檢索中花費的時間，幫助學習者提高檢索效率。1.2智能 CAI: 目前，計算機輔助教學(CAI) 越來越受到教育界的重視，已成為教學改革的一種重要手段。但大

8、多數(shù)的CAI 課件只是機械地按照教學設計者事先設計好的教學模式和內(nèi)容向?qū)W生傳授知識，并沒有體現(xiàn)出個性化學習，無法做到因材施教。智能 CAI 是以人工智能技術為核心，使CAI 系統(tǒng)能夠根據(jù)學生的學習情況等因素分析學生的特征，合理安排教學內(nèi)容、 變化教學方法去滿足個體化教學的需要，能夠豐富教學信息和內(nèi)容，顯著提高教學效果。1.3智能教學系統(tǒng)ITS: 智能教學系統(tǒng) (IntelligentTutoring System，ITS) 是涉及人工智能、計算機科學、認知科學、教育學、心理學和行為科學的綜合性課題，其研究的最終目標是由計算機扮演起人類教育的主要責任，即賦予計算機系統(tǒng)以智能，由計算機系統(tǒng)在一定程

9、度上代替人類教師實現(xiàn)最佳教學。ITS 主要有四個功能模塊：專家模塊、學生模塊、教師模塊、人機接口模塊。1.4智能機器人走進中小學課堂:2007 年 9 月 25 日，哈市XX局,XX 局和哈爾濱工業(yè)大學聯(lián)合舉辦了“人工智能與機器人”教學全面走進中小學課堂啟動儀式。儀式上，哈爾濱工業(yè)大學向哈市近3000 所中小學校捐贈了1 萬臺價值 600 萬元的“諾寶”教學用機器人；2008 年深圳市人工智能與機器人走進中小學課堂項目教學交流活動，2009 年新學期起，“人工智能與機器人”正式納入深圳市義務教育教科書信息技術教材。2 人工智能教育對學生信息素養(yǎng)的作用作為信息技術一個不可缺少的重要組成部分， 人

10、工智能的基本內(nèi)容在中小學信息技術課程中是不能不專門提及的。中小學階段開設人工智能課程可以在以下幾個方面對學生的信息素養(yǎng)培養(yǎng)產(chǎn)生積極作用：2.1 了解學習和人類智能的本質(zhì) : 探索學習和智能的本質(zhì)是人工智能的重要研究內(nèi)容之一。 從人類認知學角度講， 人類的思維過程是相關知識之間的互連。 人們在接受新知識時， 總是和“老知識”聯(lián)系起來， 可以說“老知識”是新知識的基礎。 另外， Johnson 的三段知識獲取模型，即認知和思考階段、知識關聯(lián)階段和自動性階段， 也說明知識不是孤立的， 而是互相聯(lián)系的。知識聯(lián)通和互聯(lián)是人工智能中的重要研究領域， 通過介紹這些知識，使得同學能更好地認識學習的本質(zhì)和智能的

11、來源。同時，通過知識聯(lián)通， 可以培養(yǎng)學生豐富的想象力和發(fā)散性思維能力， 是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要基礎。2.2 培養(yǎng)和鍛煉多種思維方式 : 對于現(xiàn)實世界的問題，根據(jù)結構化程度可以劃分成三個層次： 結構化問題， 是能用形式化方法描述和求解的一類問題； 非結構化問題， 難以用確定的形式來描述，主要根據(jù)經(jīng)驗來求解； 半結構化問題則介于上述兩者之間。中小學階段開設的多媒體技術、 數(shù)據(jù)庫技術、 算法與程序設計等都是求解結構化問題的基本技術。 而人工智能技術則是解決非結構化、半結構化問題的一類有效技術。 把人工智能課程引入我國現(xiàn)行的中小學信息技術教育中， 可以讓學生在使用人工智能知識與技術的過程中獲得對非結構化

12、、半結構化問題解決過程的了解，從而培養(yǎng)學生的多種思維方式，達到提高信息素養(yǎng)的目的。通過人工智能課程的學習，學生還將了解人工智能語言Prolog的基本特征，學到智能化問題求解的最為基本的策略。2.3體驗人類專家解決復雜問題的思路，提高學生的邏輯思維能力 : 以專家系統(tǒng) (ExpertSystem) 技術為例進行說明。在專家系統(tǒng)的應用過程中， 專家系統(tǒng)不僅能夠提供給用戶相關領域的專家水平建議或決策， 而且能夠通過解釋機制，以用戶容易理解的方式解釋專家系統(tǒng)的具體推理過程。學生可以向?qū)＜蚁到y(tǒng)提出諸如“為什么 (Why)”、 “如何 (How)”等問題， 系統(tǒng)接受用戶的提問后，可以根據(jù)推理的邏輯進程， 將答案或推理過程呈現(xiàn)給用戶，整個過程如同教師與學生在進行面對面的交流。在這個過程中，學生可以充分體驗人類專家的求解思路和推理風格，有助于提高他們的分析、思維與判斷能力。2.4了解信息技術發(fā)展的前沿，激發(fā)對信息技術深入學習的興趣 : 人工智能技術代表著信息技術的前沿，通過人工智能知識、原理與技術的學習