摘 要：強(qiáng)化信息意識，提高信息敏感力及甄別力;啟迪計算思維，增強(qiáng)自動化形式化模塊化系統(tǒng)化處理能力;并通過具體實(shí)例的分析，說明核心素養(yǎng)的培育是有徑可循的，是可以采用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法、選取生動的學(xué)習(xí)素材、調(diào)動學(xué)生的主觀努力來實(shí)現(xiàn)的。本文中除了陳述現(xiàn)有內(nèi)容的同時要體現(xiàn)這個研究目的是為了提高學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)，其實(shí)計算思維的培養(yǎng)也是為了提高學(xué)生信息技術(shù)素養(yǎng)，提高學(xué)生運(yùn)用信息技術(shù)的知識和技能解決社會生活實(shí)際問題的能力;所以作為信息技術(shù)教師有必要通過信息技術(shù)教學(xué)來培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，積極開展信息技術(shù)環(huán)境下學(xué)生核心素養(yǎng)的研究，是培養(yǎng)全面發(fā)展人才的有效途徑。

關(guān)鍵詞：人工智能;計算思維;能力培養(yǎng);高中信息技術(shù)

由于前幾年我國信息技術(shù)發(fā)展較為緩慢，特別是在教育行業(yè)中，因高中生課業(yè)壓力較大，面臨升學(xué)考試等一系列的難題，所以在信息技術(shù)教育教學(xué)方面留下了很大的空白與缺口。隨著我國信息技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是近些年迅速崛起的人工智能技術(shù)在人們生活中廣泛普及之后，高中的信息技術(shù)教育迎來了一個新的發(fā)展機(jī)遇。

一、 計算思維與人工智能的關(guān)系

在信息技術(shù)教學(xué)中，利用人工智能的廣大平臺可以有效提高學(xué)生對計算思維能力的養(yǎng)成，且可以讓學(xué)生對計算機(jī)的概念、問題、系統(tǒng)、設(shè)計等方面進(jìn)行一系列的思考與求證。而且利用人工智能還可以簡化、轉(zhuǎn)換、解釋計算思維中所遇到的種種問題，可以有效幫助學(xué)生提高對信息技術(shù)課程的認(rèn)識與理解。在人工智能的背景下，高中生學(xué)習(xí)信息技術(shù)課程，養(yǎng)成計算思維能力可從六個特點(diǎn)上體現(xiàn)出來。第一，關(guān)于問題的制定，教師可以幫助學(xué)生利用外界工具，特別是計算機(jī)信息技術(shù)以及人工智能所設(shè)計的內(nèi)容來解決課堂上遇到的相關(guān)問題;第二，教師要組織學(xué)生進(jìn)行問題數(shù)據(jù)的分析和討論，并且要嚴(yán)格按照信息技術(shù)課程的嚴(yán)密邏輯按步實(shí)施;第三，教師可通過模擬的方式或者抽象的方式，也可以是仿真的方式給學(xué)生重現(xiàn)計算機(jī)信息技術(shù)以及人工智能所承載的數(shù)據(jù);第四，要利用完整的步驟計劃引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行算法上的培養(yǎng)，讓學(xué)生在大腦里形成一種算法思想，從中尋找解決問題的方法，逐漸形成計算思維能力的養(yǎng)成;第五，教師要教會學(xué)生辨別與分析可應(yīng)用的問題解決方案，從中尋找最有效的關(guān)鍵點(diǎn)打通問題脈絡(luò)，結(jié)合信息技術(shù)課程中的計算思維對問題資源進(jìn)行處理;第六，教師要把問題的解答過程展開分析，同時要大力推廣，并且將之融合在其他問題中，以促進(jìn)學(xué)生計算思維能力的提前養(yǎng)成。

所以，筆者將高中信息技術(shù)課堂中利用人工智能培養(yǎng)學(xué)生計算思維能力的方法區(qū)分為五個方面，即算法思維、評估、分解、抽象與概括。對此，我們可以明白計算思維不僅是對信息技術(shù)的思考與分析，還是對當(dāng)今社會科技發(fā)展?fàn)顩r的參悟與理解。電子本身沒有思維，是人的智慧使之體現(xiàn)出思維的概念。

二、 在人工智能的背景下培育學(xué)生計算思維能力的方法

之前提到，計算思維的五個方面分別是算法思維、評估、分解、抽象以及概括。在高中信息技術(shù)課堂教學(xué)過程中，教師怎樣引導(dǎo)學(xué)生，讓學(xué)生養(yǎng)成計算思維的能力，是當(dāng)前高中信息技術(shù)教師要重點(diǎn)思考的問題。信息技術(shù)課程對于高中生的思維鍛造有很大的作用，教師在開展教學(xué)的時候要結(jié)合程序設(shè)計教學(xué)。而且在信息技術(shù)課程大綱中明確規(guī)定，算法與程序設(shè)計是高中生學(xué)習(xí)信息技術(shù)的一大重點(diǎn)，也是必修模塊，此環(huán)節(jié)是引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步感受計算思維作用的一個版塊。從根本上來分析，算法思維就是計算思維的一個分支，在高中信息技術(shù)課堂教學(xué)中，教師不但要通過算法與程序設(shè)計模塊對學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)與培養(yǎng)，還要在信息技術(shù)法思維到底能給自己帶來什么。通過教師的嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)計與精心組織安排，方可帶動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生主動的參加到課堂活動與學(xué)習(xí)中，而且也可以積極推動學(xué)生計算思維能力的養(yǎng)成。這其中的關(guān)鍵在于教師是如何挖掘與分析信息技術(shù)課程內(nèi)容的，是如何將信息技術(shù)課程、人工智能時代、人工智能平臺、計算思維能力這些內(nèi)容相結(jié)合的。

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教師在進(jìn)行高中信息技術(shù)課程教學(xué)的時候，要注意課堂教學(xué)方式的設(shè)計，結(jié)合課程內(nèi)容與大綱要求對學(xué)生進(jìn)行計算思維的引導(dǎo)與培養(yǎng)。而設(shè)計課堂教學(xué)內(nèi)容的時候，教師要多結(jié)合計算思維單個方面的思維發(fā)展進(jìn)行思考與研究。

例如：教師可以通過課堂所學(xué)的內(nèi)容設(shè)計整個課堂教學(xué)方案與活動計劃。在開展教學(xué)活動的時候，多關(guān)注學(xué)生對計算思維的認(rèn)知程度與理解深度，并且要及時從中尋找問題，制定出解決方案，以求強(qiáng)化學(xué)生個人學(xué)習(xí)能力以及解決問題的能力和計算思維能力的同步提升。

（一） 基于計算思維中分析思維培養(yǎng)的單個課堂活動設(shè)計

利用計算思維中的算法思維、分解、抽象、概括與評估等內(nèi)容，教師可在高中信息技術(shù)課堂活動中針對算法思維中的分析思維進(jìn)行深度的闡述與解析。按照課程規(guī)定內(nèi)容進(jìn)行獨(dú)立的課堂活動設(shè)計，并且將之深刻的體現(xiàn)在分析思維上。

在高中信息技術(shù)課堂教學(xué)中，利用算法思維所打造的信息技術(shù)課堂教學(xué)活動。例如：教師在進(jìn)行《算法與程序設(shè)計》這一模塊的教學(xué)時，可以拿出《算法的初步認(rèn)識》這一小節(jié)對學(xué)生進(jìn)行深度講解。同時，為了有效提高學(xué)生的興趣與課堂參與熱情，教師可以在計算機(jī)上設(shè)計一個“猜數(shù)字”的游戲。如計算機(jī)自動生成1～100這些數(shù)字，然后自動選取一個數(shù)字，隨后讓用戶猜測。此時，學(xué)生自然無法猜出計算機(jī)所設(shè)定的數(shù)字是多少。此時，根據(jù)游戲規(guī)則，學(xué)生可以有20次機(jī)會向計算機(jī)發(fā)起提問，而計算機(jī)在被學(xué)生提問的過程中，只能體現(xiàn)出“錯”與“對”兩種答案，且每一名學(xué)生只有一次可以提問教師的機(jī)會。

首先，計算機(jī)在1～100中所選取的數(shù)字有很大的隨機(jī)性，此時就要求學(xué)生同樣利用隨機(jī)性來猜測數(shù)字是多少。其次，計算機(jī)在1～100中所選取的數(shù)字最直接，也是最有效的猜測方法就是讓學(xué)生從1開始依次猜測，或者從100開始反向猜測。這樣成功的概率自然要大于隨機(jī)猜測的概率。再次，教師可以給學(xué)生解釋，這種猜測方法為“線形查找法”。最后，計算機(jī)在1～100中所選取的數(shù)字被學(xué)生猜測時，在猜測之前學(xué)生已知的內(nèi)容是該數(shù)字大于1且小于100。所以，教師可以給學(xué)生提出一些參考意見，如可以讓學(xué)生像計算機(jī)發(fā)起提問，如：“需要猜測的數(shù)字是否小于50呢？需要猜測的數(shù)字是否小于30呢？”等。此時計算機(jī)軟件系統(tǒng)會給學(xué)生進(jìn)行反饋，可能為：“需要大家猜測的數(shù)字大于25，且小于40?！蓖ㄟ^這樣的方法，計算機(jī)便幫助學(xué)生制定出來一個可猜測的半徑，在這個半徑之內(nèi)，學(xué)生會計算通過怎樣的方法才能有效提高猜測的正確率。最后，學(xué)生自然能利用有限的機(jī)會準(zhǔn)確的猜到計算機(jī)自動設(shè)定的數(shù)字。游戲結(jié)束之后，教師可以告訴學(xué)生，第三種方法屬于“二分查找法”。

當(dāng)學(xué)生進(jìn)行完對1～100數(shù)字的三種方法猜測過后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行交流討論，主題為“三種猜測方法哪一種更加有效更加快捷”。經(jīng)過交流討論，學(xué)生自然會選擇第三種方法。隨后，教師可以對計算機(jī)游戲系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，擴(kuò)大數(shù)字范圍，如1～1000之間隨機(jī)選取一個數(shù)字，讓學(xué)生用同樣的方法猜測，以觀效果如何。

通過這一課堂游戲活動，可以讓學(xué)生深刻領(lǐng)悟到利用分析思維來處理問題可以有效降低問題的難度，提高解決的效率。而且通過學(xué)生與計算機(jī)軟件系統(tǒng)的游戲互動，還能讓學(xué)生明白，在解決一個問題的時候，不僅僅只有一種方法，可以將之從多個角度進(jìn)行分析，從中尋找最適合、最簡單的方法進(jìn)行操作。經(jīng)過學(xué)生的歸納與總結(jié)，可以讓學(xué)生自己從中摸索出計算機(jī)、信息技術(shù)、人工智能、計算思維之間的相互關(guān)系與共通之處，還可以讓學(xué)生更好的了解什么是算法、什么是計算思維。

（二） 基于計算思維培養(yǎng)的課堂整體教學(xué)活動設(shè)計

三、 結(jié)束語

在高中信息技術(shù)教學(xué)中，教師在利用人工智能培養(yǎng)學(xué)生計算思維的時候，要注意將課堂內(nèi)容與計算機(jī)知識進(jìn)行準(zhǔn)確的結(jié)合，把握信息技術(shù)工具的操作原則。以此為法，可有效培養(yǎng)學(xué)生的高階思維，亦可讓學(xué)生深入學(xué)習(xí)到復(fù)雜多變的信息技術(shù)知識。

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作者簡介：

呂綺霞，廣東省廣州市，廣東省廣州市白云藝術(shù)中學(xué)。