李維明，教育部普通高中信息技術課標修訂組核心成員，正高級教師（教授）

主持人語：自2019年9月采用新課標新教材開展教學以來，北京、天津、山東、海南、遼寧等5個?。ㄊ校┐蠖嗤瓿闪吮匦弈K的教學，部分省（市）還進行了學業(yè)水平合格考試，取得了良好的成效。2020年，教育部又組織專家對課標進行了修訂，頒布了最新版的《普通高中信息技術課程標準（2017年版2020修訂）》，更加明晰了學科核心素養(yǎng)的內涵和內容模塊的結構，增強了教學應用的方向感。當下，新課標新教材的教學實踐已經進入到選擇性必修模塊教學的新階段，怎么選擇、怎么教學是必須面對的重要問題。為配合選擇性必修課程的教學，本期繼續(xù)“普通高中信息技術新課程實施”之選擇性必修模塊的教學等系列專題的研討，以饗讀者。同時，也希望廣大信息技術教師、教研人員積極參與，獻計獻策，共同促進學科新課標新課程的順利實施、健康發(fā)展。歡迎大家不吝賜稿。（358211798@qq.com）

按照《普通高中信息技術課程標準（2017年版2020修訂）》（以下簡稱《標準》）的安排，“高中信息技術選擇性必修課程是根據(jù)學生升學、個性化發(fā)展需要而設計的，分為升學考試類課程和個性化發(fā)展類課程。選擇性必修課程旨在為學生將來進入高校繼續(xù)開展與信息技術相關方向的學習以及應用信息技術進行創(chuàng)新、創(chuàng)造提供條件”。其意圖十分明確：“人工智能初步”“三維設計與創(chuàng)意”“開源硬件項目設計”三個模塊是為學生個性化發(fā)展而設計的課程，學生可根據(jù)自身的發(fā)展需要進行選學。所以，從教學實施的角度出發(fā)，既要考慮如何引導學生根據(jù)自己的個性化發(fā)展進行選擇，又要考慮如何將《標準》、教材的要求落實到課堂。

“人工智能初步”是為學生的個性化發(fā)展而設計的課程中的三個模塊之一，是針對人工智能的發(fā)展特征，從基礎知識與應用、簡單人工智能應用模塊搭建及開發(fā)等方面設置的選擇性必修模塊。與其他選擇性必修模塊一樣，教學前要弄清本模塊的內容結構及教學要求，教學時抓住“數(shù)據(jù)”“算法”“系統(tǒng)”“社會”這四個學科大概念，讓學生“了解人工智能的發(fā)展歷程及概念，能描述典型人工智能算法的實現(xiàn)過程，通過搭建簡單的人工智能應用模塊，親歷設計與實現(xiàn)簡單智能系統(tǒng)的基本過程與方法，增強利用智能技術服務人類發(fā)展的責任感”。

● 了解內容結構

《標準》中“選擇性必修模塊4：人工智能初步”共包括“人工智能基礎”“簡單人工智能應用模塊開發(fā)”“人工智能技術的發(fā)展與應用”三部分內容。其內容結構如下圖所示。

人工智能的基礎是讓學生從歷史發(fā)展的角度了解人工智能基礎的、經典的內容，包括人工智能的發(fā)展歷程及趨勢、人工智能的核心算法及實現(xiàn)原理、智能技術應用的基本過程等。有關人工智能的核心算法，《標準》只提及了“啟發(fā)式搜索”和“決策樹”，這是考慮到人工智能的相關算法對高中學生來說難度較大，所以，從理解算法及其實現(xiàn)原理的角度出發(fā)，算法本身簡單一些，理解起來相對就容易一些。同時，“啟發(fā)式搜索”和“決策樹”在人工智能算法中的應用較基礎，所以能起到舉一反三的作用。

簡單人工智能應用模塊開發(fā)是強調體驗簡單人工智能應用模塊的開發(fā)的完整過程，并在該過程中深入認識當前主流人工智能開發(fā)工具和開發(fā)平臺，如百度、阿里、騰訊、科大訊飛、商湯等人工智能開放創(chuàng)新平臺。主要認識其特點、應用、開發(fā)局限等。利用其中功能，設計并搭建簡單的應用模塊，如人臉識別、語音處理、文本關鍵詞提取等智能應用模塊，真實體驗人工智能開發(fā)應用的過程。

人工智能技術的發(fā)展與應用應讓學生在了解人工智能技術快速發(fā)展的同時，逐漸理解其潛在的安全及倫理風險。因此需要增強安全防護意識，增強責任感，自覺維護和遵守人工智能時代的法律法規(guī)與倫理道德規(guī)范。

● 模塊教學策略

由于人工智能涉及的技術十分寬泛，其算法及實現(xiàn)難度也較大，所以，在教學中讓學生親歷人工智能應用模塊的搭建及簡單的智能系統(tǒng)的應用體驗就顯得十分重要。為此，《標準》建議“在本模塊教學中，教師既可以通過案例分析、項目設計等方式，引導學生拓展思維”，也可以“向學生展示或剖析比較典型的智能系統(tǒng)，如早期的專家系統(tǒng)以及‘深藍（Deep Blue）’‘沃森（Watson）’‘阿爾法圍棋（AlphaGo）’和‘百度大腦’等系統(tǒng)”，在教師的幫助下“親歷”和“體驗”。案例分析和項目設計是學生“親歷”和“體驗”的可行途徑，這種親歷既可以是利用開放平臺動手操作，也可以是在應用的過程感受AI的優(yōu)勢與不足。

當然，“親歷”和“體驗”的目的是讓學生“了解人工智能的核心算法，熟悉智能技術應用的基本過程和實現(xiàn)原理”，但有些應用其原理相對復雜，涉及的理論較深奧，算法也很繁雜，對于這樣的問題教學中應該怎么處理呢？《標準》建議“在學習有關人工智能基礎知識方面的內容時，可多采用案例剖析法，讓學生在模仿中習得，在創(chuàng)造中推新。盡可能利用學生在必修、選擇性必修等課程學習中已取得的經驗，降低學習障礙，保證學習效果”。

至于思維的“拓展”和學習興趣的激發(fā)，《標準》建議“在引導學生發(fā)現(xiàn)問題、嘗試用人工智能方法解決問題的過程中，讓學生初步了解和體驗人工智能的特點，感受智能技術對生活與學習帶來的影響，進一步激發(fā)學生學習和探究新技術、新知識的積極性，提高他們綜合應用信息技術的能力”。

人工智能所依賴的三大技術基礎是數(shù)據(jù)、算法和算力，其中數(shù)據(jù)的來源就涉及用戶隱私數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理和顯示等。例如，隱私數(shù)據(jù)一旦被人盜用就會造成用戶的損失，大量的數(shù)據(jù)泄露，更會給個人及社會帶來災難性的后果。又如，高度智慧的機器人是不是人？這是一個復雜的社會倫理問題。諸如此類的人工智能應用中出現(xiàn)問題，都必須正視，在教學中應該辯證認識人工智能對人類社會未來發(fā)展的巨大價值和潛在威脅，自覺維護和遵守人工智能社會化應用的規(guī)范與法規(guī)，增強技術服務責任感。

● 學業(yè)評價建議

《課標》要求：“學生修習高中信息技術必修課程后，應該達到學科核心素養(yǎng)水平1，修習選擇性必修課程后，應該達到學科核心素養(yǎng)水平2?！本汀坝嬎闼季S”這一核心素養(yǎng)維度來說，學科核心素養(yǎng)水平2就應該達到：“針對較為復雜的任務，能運用形式化方法描述問題，并采用模塊化和系統(tǒng)化方法設計解決問題的方案;正確區(qū)分問題解決中涉及的各種數(shù)據(jù)，并采用適當?shù)臄?shù)據(jù)類型表示;針對不同模塊，設計或選擇合適的算法，利用編程語言或其他數(shù)字化工具實現(xiàn)各模塊功能;利用適當?shù)拈_發(fā)平臺整合各模塊功能，實現(xiàn)整體解決方案?！边@一水平的要求是較高的，但這并不是對某個模塊學習后提出的要求，而是選擇性必修課程整體修習后達到的水平。教師在評價命題時應該考慮到這一點，不能過高地提出考核的要求。

由于該模塊的測試不涉及學生的高中畢業(yè)，考試一般由學校自己組織，所以采用何種形式進行評價，學?？梢宰孕写_定?？荚嚥皇悄康?，目的是激發(fā)學生學習興趣，增加對人工智能技術的了解，提升信息素養(yǎng)，為國家智慧社會的建設和發(fā)展培育有用的人才。無論是教學還是評價，都應該把握這一大方向。