浅谈普通高中信息技术课程必修中的人工智能教学 论文

浅谈普通高中信息技术（必修1）中的人工智能教学摘要：随着智能化时代的到来，高中信息技术课程中更多地融入了人工智能内容，由于设备的限制，该部分内容的教学仍存在一些问题。首先对工智能教学的必要性进行了阐述，再对人工智能教学资源和教学方式的选择进行分析。关键词：高中，信息技术课程，人工智能，人工智能教学引言：教育部发布的《普通高中信息技术课程标准》（2017年版）中将人工智能内容作为一个章节列入必修1“数据与计算”课程中，更是把“人工智能初步”作为选择性必修模块，人工智能模块在信息技术教学中，已经成为了一个非常重要的模块，但粤教版教材仍偏重理论。如何选择教学资源和教学方式，提高教学效果，是本文探讨的内容。一、高中信息技术课程中开展人工智能教学的必要性随着移动通信、大数据、云计算、物联网、神经网络、深度学习、人工智能等技术的发展，当今社会的信息化发展已经步入全新阶段，新一代信息技术正在以前所未有的方式和速度渗透并影响着制造、教育、交通、家居、医疗等领域，深刻改变人类的生活、学习和工作，尤其人工智能更是深刻地影响着生活、经济、社会的发展，有的国家甚至把人工智能上升为国家的发展战略。因此，人工智能已成为信息化社会新的标志。人工智能在为人类生活、学习、工作带来便利的同时，也给人类带来了前所未有的挑战：无人驾驶汽车背后涉及的道德问题；AlphaGo战胜世界围棋大师柯洁，AlphaFold在第14届国际蛋白质结构预测竞赛（CASP）中摘得桂冠，人们开始担心机器人是否会控制人类；李开复在《AI.未来》一书中写到：使用深度学习的程序已经在人脸识别、语音识别、核发贷款等工作上超越了人类，人工智能可能带来的失业问题等……为了迎接这些挑战，需要制定使用人工智能相应规范，设计者规范地设计、制造人工智能产品或系统，使用者合理合法地使用人工智能产品或系统、理性地看待人工智能技术，这就需要实施人工智能的全民教育。为了实现人工智能的全民教育，人工智能必须进入普通高中的必修课程[1]。二、高中信息技术课程中人工智能教学资源的选择高中信息技术必修1（粤教版）第六章，内容为人工智能典型案例剖析和人工智能的应用，教材中仍然偏重理论。为了激发学生的学习兴趣，我们可以搜集人工智能在不同领域应用视频，AI功能的APP和AI微信小程序，给学生直观的感受和亲身体验。1.搜索并下载人工智能应用视频搜索并下载人工智能在制造、家居、教育、交通、安防、医疗、物流等领域中的视频，在讲解每个领域的应用时，先播放视频，再结合教材内容讲解，学生更易理解和掌握。2.AI功能的APP在人工智能教学中应用具有AI功能的APP，引导学生直观体验，激发学生探究AI技术好奇心和学习人工智能的欲望。例如：通过体验讯飞听见、讯飞留声等APP，学生能够直观了解语音识别技术与语音合成技术，引导归纳理解语音技术工作原理。再如：美图秀秀APP，具有将人像照片绘制成动漫形象的AI功能，应用该功能可在教学中帮学生体验人脸识别与AI数据分析，激发学生探索AI的好奇心。各种AI功能的APP，合理使用能够调动学生学习积极性，同时满足人工智能体验教学的要求。3.AI功能的微信小程序 利用腾讯AI体验中心、百度AI体验中心微信小程序可进行文字识别、图像识别、语音识别、语音合成、人脸识别等教学。在线体验：打开微信，搜索腾讯AI体验中心或百度AI体验中心，进入小程序体验。仿照例子画出开心、悲伤和吃惊三种表情对应图形，之后体验“人脸分析”，两人一组拍摄三种表情，判断识别是否准确。通过在线体验及教师讲解，学生可了解机器如何通过特征点描述并识别人脸；通过对不同表情识别，加深对机器通过特征点进行人脸识别的理解。借助五官猜人、同桌“画像”，体验微信AI开放平台活动，帮助学生理解人脸识别机制。[2]

利用腾讯AI体验中心、百度AI体验中心等微信小程序，体验并分析讲解，有助于启发学生理解人工智能原理，了解智能信息处理的过程。AI体验式教学资源贴近学生的生活与学习，直观生动、简便易学。精选的AI体验资源，不仅能够提升学习兴趣；而且能培养学生计算思维、数字化学习与创新能力。三、高中信息技术课程中人工智能内容的教学方式1.借助视频辅助开展人工智能教学必修1中的人工智能教学只需要学生理解什么是人工智能、人工智能怎么来又怎么去、人工智能在各个领域的典型应用及其对当今社会发展的重要作用。在讲解人工智能在各个领域的应用时，播放在各个领域的应用视频，提出相关的教学问题，引导学生思考并运用人工智能知识解决问题。2.借助案例辅助开展人工智能教学在概念和本质的教学中，要避免照本宣科，选择贴近学生学习或生活的典型人工智能产品或系统，在情境再现（播放视频或展示照片）或实际应用的基础上，通过对系统的工作流程分析，让学生深刻理解人工智能是如何根据人类建立的计算模型，输入数据并计算，最终呈现智能行为的工作原理和过程。例如，以人脸识别为例，详细讲解人脸识别系统的工作原理和过程，使学生理解人脸识别系统需要在建立的计算模型基础上，通过海量的人脸数据输入、计算、模型调适，最终形成一个与实际情形吻合的计算模型，才可以将这个模型用于实际的人脸识别应用。通过对2～3个不同领域的人工智能系统的分析，使学生真正理解人工智能相关概念和本质。3.采用探究式教学教师在教学过程中要采用探究式的教学手段，通过小组合作活动的开展培养学生的探究能力和实践能力，在交流的过程中培养学生的团队意识。例如：在人工智能教学实践过程中，教师可以采用布置学习任务的方式，引导学生对教学任务进行探究，驱动学生完成学习任务，助力教学目标的实现。教师布置的学习任务一要符合教学内容，二要符合学生的学习能力，三要贴近学生的生活实际；保证教学任务，学生通过努力可以完成，否则很容易打击学生的自信心，从而降低对人工智能内容的学习兴趣，这与原本的教学愿景背道而驰。所以教师在展开探究式教学时，要保证教学任务设置的合理性。4.应用分层教学在人工智能教学实践中，有的学生因个性化差异导致学习水平参差不齐的现象，因此必须总结学生的学习能力，通过人工智能教学实践尊重学生的个体差异性，采用统一的教学内容对学生进行授课，这就导致不同层次的学生会有着不同的学习效果，不利于所有学生的学习。所以在人工智能教学实践中可以采用分层式教学，以学生为主体，设置与学生能力接近的教学内容，从而使所有学生都能在原有的基础上有所进步。在实际应用过程中，首先，教师需要根据学生的实际情况对学生进行合理分层，简单分为高中低三种层次；其次，对教学内容、课后训练等都相应分层，积极展开试课，应对分层教学方式进行调整；例如：在实践过程中，教师可以根据学生的不同层次，布置相应的学习任务，让学生都能找到最适合自己的学习方式，保证每位学生都能完成，从而提高学生的自信心，拉近人工智能与学生之间的距离，调动学生的学习兴趣，从而更好地提高人工智能教学的质量。总之，高中信息技术课程中的人工智能教育是一种启智的教育，是落实信息素养的教育的一部分，在高中阶段对学生进行人工智能教学是非常有必要的。人工智能方面的人才，需要我们从小培养，高中生已经具备了相应的能力。高中信息技术课程中开展人工智能教学是非常重要的，教师首先需要了解到高中信息技术课程中开展人工智能教学的目的，并且在实际教学过程中制定合适的教学策略，运用合理的教学方法和学习方法，引导学生积