淺談普通高中信息技術(shù)課程必修中的人工智能教學(xué) 論文

淺談普通高中信息技術(shù)（必修1）中的人工智能教學(xué)摘要：隨著智能化時(shí)代的到來(lái)，高中信息技術(shù)課程中更多地融入了人工智能內(nèi)容，由于設(shè)備的限制，該部分內(nèi)容的教學(xué)仍存在一些問(wèn)題。首先對(duì)工智能教學(xué)的必要性進(jìn)行了闡述，再對(duì)人工智能教學(xué)資源和教學(xué)方式的選擇進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞：高中，信息技術(shù)課程，人工智能，人工智能教學(xué)引言：教育部發(fā)布的《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版）中將人工智能內(nèi)容作為一個(gè)章節(jié)列入必修1“數(shù)據(jù)與計(jì)算”課程中，更是把“人工智能初步”作為選擇性必修模塊，人工智能模塊在信息技術(shù)教學(xué)中，已經(jīng)成為了一個(gè)非常重要的模塊，但粵教版教材仍偏重理論。如何選擇教學(xué)資源和教學(xué)方式，提高教學(xué)效果，是本文探討的內(nèi)容。一、高中信息技術(shù)課程中開(kāi)展人工智能教學(xué)的必要性隨著移動(dòng)通信、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)、人工智能等技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)今社會(huì)的信息化發(fā)展已經(jīng)步入全新階段，新一代信息技術(shù)正在以前所未有的方式和速度滲透并影響著制造、教育、交通、家居、醫(yī)療等領(lǐng)域，深刻改變?nèi)祟惖纳?、學(xué)習(xí)和工作，尤其人工智能更是深刻地影響著生活、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展，有的國(guó)家甚至把人工智能上升為國(guó)家的發(fā)展戰(zhàn)略。因此，人工智能已成為信息化社會(huì)新的標(biāo)志。人工智能在為人類生活、學(xué)習(xí)、工作帶來(lái)便利的同時(shí)，也給人類帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)：無(wú)人駕駛汽車背后涉及的道德問(wèn)題；AlphaGo戰(zhàn)勝世界圍棋大師柯潔，AlphaFold在第14屆國(guó)際蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)競(jìng)賽（CASP）中摘得桂冠，人們開(kāi)始擔(dān)心機(jī)器人是否會(huì)控制人類；李開(kāi)復(fù)在《AI.未來(lái)》一書(shū)中寫到：使用深度學(xué)習(xí)的程序已經(jīng)在人臉識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、核發(fā)貸款等工作上超越了人類，人工智能可能帶來(lái)的失業(yè)問(wèn)題等……為了迎接這些挑戰(zhàn)，需要制定使用人工智能相應(yīng)規(guī)范，設(shè)計(jì)者規(guī)范地設(shè)計(jì)、制造人工智能產(chǎn)品或系統(tǒng)，使用者合理合法地使用人工智能產(chǎn)品或系統(tǒng)、理性地看待人工智能技術(shù)，這就需要實(shí)施人工智能的全民教育。為了實(shí)現(xiàn)人工智能的全民教育，人工智能必須進(jìn)入普通高中的必修課程[1]。二、高中信息技術(shù)課程中人工智能教學(xué)資源的選擇高中信息技術(shù)必修1（粵教版）第六章，內(nèi)容為人工智能典型案例剖析和人工智能的應(yīng)用，教材中仍然偏重理論。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，我們可以搜集人工智能在不同領(lǐng)域應(yīng)用視頻，AI功能的APP和AI微信小程序，給學(xué)生直觀的感受和親身體驗(yàn)。1.搜索并下載人工智能應(yīng)用視頻搜索并下載人工智能在制造、家居、教育、交通、安防、醫(yī)療、物流等領(lǐng)域中的視頻，在講解每個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用時(shí)，先播放視頻，再結(jié)合教材內(nèi)容講解，學(xué)生更易理解和掌握。2.AI功能的APP在人工智能教學(xué)中應(yīng)用具有AI功能的APP，引導(dǎo)學(xué)生直觀體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生探究AI技術(shù)好奇心和學(xué)習(xí)人工智能的欲望。例如：通過(guò)體驗(yàn)訊飛聽(tīng)見(jiàn)、訊飛留聲等APP，學(xué)生能夠直觀了解語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)與語(yǔ)音合成技術(shù)，引導(dǎo)歸納理解語(yǔ)音技術(shù)工作原理。再如：美圖秀秀APP，具有將人像照片繪制成動(dòng)漫形象的AI功能，應(yīng)用該功能可在教學(xué)中幫學(xué)生體驗(yàn)人臉識(shí)別與AI數(shù)據(jù)分析，激發(fā)學(xué)生探索AI的好奇心。各種AI功能的APP，合理使用能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)滿足人工智能體驗(yàn)教學(xué)的要求。3.AI功能的微信小程序利用騰訊AI體驗(yàn)中心、百度AI體驗(yàn)中心微信小程序可進(jìn)行文字識(shí)別、圖像識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音合成、人臉識(shí)別等教學(xué)。在線體驗(yàn)：打開(kāi)微信，搜索騰訊AI體驗(yàn)中心或百度AI體驗(yàn)中心，進(jìn)入小程序體驗(yàn)。仿照例子畫出開(kāi)心、悲傷和吃驚三種表情對(duì)應(yīng)圖形，之后體驗(yàn)“人臉?lè)治觥保瑑扇艘唤M拍攝三種表情，判斷識(shí)別是否準(zhǔn)確。通過(guò)在線體驗(yàn)及教師講解，學(xué)生可了解機(jī)器如何通過(guò)特征點(diǎn)描述并識(shí)別人臉；通過(guò)對(duì)不同表情識(shí)別，加深對(duì)機(jī)器通過(guò)特征點(diǎn)進(jìn)行人臉識(shí)別的理解。借助五官猜人、同桌“畫像”，體驗(yàn)微信AI開(kāi)放平臺(tái)活動(dòng)，幫助學(xué)生理解人臉識(shí)別機(jī)制。[2]利用騰訊AI體驗(yàn)中心、百度AI體驗(yàn)中心等微信小程序，體驗(yàn)并分析講解，有助于啟發(fā)學(xué)生理解人工智能原理，了解智能信息處理的過(guò)程。AI體驗(yàn)式教學(xué)資源貼近學(xué)生的生活與學(xué)習(xí)，直觀生動(dòng)、簡(jiǎn)便易學(xué)。精選的AI體驗(yàn)資源，不僅能夠提升學(xué)習(xí)興趣；而且能培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。三、高中信息技術(shù)課程中人工智能內(nèi)容的教學(xué)方式1.借助視頻輔助開(kāi)展人工智能教學(xué)必修1中的人工智能教學(xué)只需要學(xué)生理解什么是人工智能、人工智能怎么來(lái)又怎么去、人工智能在各個(gè)領(lǐng)域的典型應(yīng)用及其對(duì)當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的重要作用。在講解人工智能在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用時(shí)，播放在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用視頻，提出相關(guān)的教學(xué)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考并運(yùn)用人工智能知識(shí)解決問(wèn)題。2.借助案例輔助開(kāi)展人工智能教學(xué)在概念和本質(zhì)的教學(xué)中，要避免照本宣科，選擇貼近學(xué)生學(xué)習(xí)或生活的典型人工智能產(chǎn)品或系統(tǒng)，在情境再現(xiàn)（播放視頻或展示照片）或?qū)嶋H應(yīng)用的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的工作流程分析，讓學(xué)生深刻理解人工智能是如何根據(jù)人類建立的計(jì)算模型，輸入數(shù)據(jù)并計(jì)算，最終呈現(xiàn)智能行為的工作原理和過(guò)程。例如，以人臉識(shí)別為例，詳細(xì)講解人臉識(shí)別系統(tǒng)的工作原理和過(guò)程，使學(xué)生理解人臉識(shí)別系統(tǒng)需要在建立的計(jì)算模型基礎(chǔ)上，通過(guò)海量的人臉數(shù)據(jù)輸入、計(jì)算、模型調(diào)適，最終形成一個(gè)與實(shí)際情形吻合的計(jì)算模型，才可以將這個(gè)模型用于實(shí)際的人臉識(shí)別應(yīng)用。通過(guò)對(duì)2～3個(gè)不同領(lǐng)域的人工智能系統(tǒng)的分析，使學(xué)生真正理解人工智能相關(guān)概念和本質(zhì)。3.采用探究式教學(xué)教師在教學(xué)過(guò)程中要采用探究式的教學(xué)手段，通過(guò)小組合作活動(dòng)的開(kāi)展培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和實(shí)踐能力，在交流的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)。例如：在人工智能教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，教師可以采用布置學(xué)習(xí)任務(wù)的方式，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)教學(xué)任務(wù)進(jìn)行探究，驅(qū)動(dòng)學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)，助力教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。教師布置的學(xué)習(xí)任務(wù)一要符合教學(xué)內(nèi)容，二要符合學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，三要貼近學(xué)生的生活實(shí)際；保證教學(xué)任務(wù)，學(xué)生通過(guò)努力可以完成，否則很容易打擊學(xué)生的自信心，從而降低對(duì)人工智能內(nèi)容的學(xué)習(xí)興趣，這與原本的教學(xué)愿景背道而馳。所以教師在展開(kāi)探究式教學(xué)時(shí)，要保證教學(xué)任務(wù)設(shè)置的合理性。4.應(yīng)用分層教學(xué)在人工智能教學(xué)實(shí)踐中，有的學(xué)生因個(gè)性化差異導(dǎo)致學(xué)習(xí)水平參差不齊的現(xiàn)象，因此必須總結(jié)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，通過(guò)人工智能教學(xué)實(shí)踐尊重學(xué)生的個(gè)體差異性，采用統(tǒng)一的教學(xué)內(nèi)容對(duì)學(xué)生進(jìn)行授課，這就導(dǎo)致不同層次的學(xué)生會(huì)有著不同的學(xué)習(xí)效果，不利于所有學(xué)生的學(xué)習(xí)。所以在人工智能教學(xué)實(shí)踐中可以采用分層式教學(xué)，以學(xué)生為主體，設(shè)置與學(xué)生能力接近的教學(xué)內(nèi)容，從而使所有學(xué)生都能在原有的基礎(chǔ)上有所進(jìn)步。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，首先，教師需要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況對(duì)學(xué)生進(jìn)行合理分層，簡(jiǎn)單分為高中低三種層次；其次，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、課后訓(xùn)練等都相應(yīng)分層，積極展開(kāi)試課，應(yīng)對(duì)分層教學(xué)方式進(jìn)行調(diào)整；例如：在實(shí)踐過(guò)程中，教師可以根據(jù)學(xué)生的不同層次，布置相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生都能找到最適合自己的學(xué)習(xí)方式，保證每位學(xué)生都能完成，從而提高學(xué)生的自信心，拉近人工智能與學(xué)生之間的距離，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而更好地提高人工智能教學(xué)的質(zhì)量?？傊?，高中信息技術(shù)課程中的人工智能教育是一種啟智的教育，是落實(shí)信息素養(yǎng)的教育的一部分，在高中階段對(duì)學(xué)生進(jìn)行人工智能教學(xué)是非常有必要的。人工智能方面的人才，需要我們從小培養(yǎng)，高中生已經(jīng)具備了相應(yīng)的能力。高中信息技術(shù)課程中開(kāi)展人工智能教學(xué)是非常重要的，教師首先需要了解到高中信息技術(shù)課程中開(kāi)展人工智能教學(xué)的目的，并且在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中制定合適的教學(xué)策略，運(yùn)用合理的教學(xué)方法和