邱睿

［摘 要］人工智能是當(dāng)前信息技術(shù)發(fā)展中的前沿科技，隨著科技的進(jìn)步，信息技術(shù)教學(xué)與科技的關(guān)系越來越密切。高中階段，信息技術(shù)課堂成為學(xué)生了解信息技術(shù)前沿科技的主戰(zhàn)場(chǎng)。文章基于人工智能進(jìn)入高中信息技術(shù)課堂的教學(xué)現(xiàn)狀，通過分析課程標(biāo)準(zhǔn)，基于教材，并結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了以“探秘人工智能”一課為例的人工智能課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)，即準(zhǔn)備—呈現(xiàn)—聯(lián)想—鞏固—反思，并提出了課堂結(jié)構(gòu)優(yōu)化建議。

［關(guān)鍵詞］人工智能；教學(xué)結(jié)構(gòu)；高中信息技術(shù)

［中圖分類號(hào)］ G633.67 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］? A ［文章編號(hào)］ 1674-6058（2023）26-0092-03

2017年國(guó)務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》明確指出，人工智能已成為國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的新焦點(diǎn)。我國(guó)應(yīng)逐步開展全民智能教育項(xiàng)目，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程、逐步推廣編程教育、建設(shè)人工智能學(xué)科［1］。2018年教育部印發(fā)了《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》，明確要求要完善課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)，使中小學(xué)人工智能和編程課程內(nèi)容能充分適應(yīng)信息時(shí)代、智能時(shí)代的發(fā)展需要。在當(dāng)前大環(huán)境下，人們也要緊跟時(shí)代步伐，了解人工智能，掌握人工智能的相關(guān)知識(shí)，這會(huì)給我們未來的生活提供更多的便利，高中生也不例外。如何開展高中信息技術(shù)人工智能內(nèi)容的教學(xué)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維，提升學(xué)生核心素養(yǎng)，成為擺在高中信息技術(shù)教師面前的一個(gè)重要任務(wù)。

一、高中開設(shè)人工智能課程的意義

人工智能是指利用數(shù)字計(jì)算機(jī)或者由數(shù)字計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器，模擬、延伸和擴(kuò)展人類的智能，感知環(huán)境、獲取知識(shí)并使用知識(shí)獲得最佳結(jié)果的理論、方法、技術(shù)和應(yīng)用系統(tǒng)［2］?？萍嫉倪M(jìn)步，改變了我們的生活，世界各國(guó)對(duì)于高科技研發(fā)的支持及投入力度不斷加大。在高中信息技術(shù)教學(xué)中加入人工智能課程，向?qū)W生滲透當(dāng)今時(shí)代的高科技知識(shí)，有著非常重要的意義。

在高中信息技術(shù)教學(xué)中加入人工智能課程，在教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)上有以下意義：（1）知識(shí)與技能層面。學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)知識(shí)，可以拓寬和豐富學(xué)生的知識(shí)面，使學(xué)生在學(xué)習(xí)科技前沿知識(shí)和先進(jìn)技術(shù)手段的同時(shí)拓寬眼界，為未來的工作和生活打下人工智能技術(shù)與理論的基礎(chǔ)。（2）過程與方法層面。人工智能教學(xué)過程中注重對(duì)學(xué)生計(jì)算思維的培養(yǎng)以及核心素養(yǎng)的提升，同時(shí)注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力與創(chuàng)新能力。學(xué)生通過學(xué)習(xí)人工智能知識(shí)，深入了解并掌握人工智能技術(shù)的原理，逐步具備在實(shí)際生活中使用人工智能技術(shù)、提高生活質(zhì)量的意識(shí)和能力。（3）情感、態(tài)度與價(jià)值觀層面。在學(xué)習(xí)人工智能知識(shí)的過程中，學(xué)生了解并且領(lǐng)會(huì)了當(dāng)前科技前沿的先進(jìn)知識(shí)和技術(shù)手段，拓寬了眼界，認(rèn)識(shí)世界和事物的角度更為宏觀。

二、“探秘人工智能”的教學(xué)結(jié)構(gòu)

“探秘人工智能”的教學(xué)結(jié)構(gòu)以教師的教和學(xué)生的學(xué)為基礎(chǔ)框架，以教學(xué)內(nèi)容為核心，實(shí)現(xiàn)人工智能的知識(shí)結(jié)構(gòu)、學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)、教師的導(dǎo)學(xué)結(jié)構(gòu)三者有機(jī)、有序、有效的系統(tǒng)聯(lián)系。任何教學(xué)都必然存在相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系，結(jié)合上述分析，可將“探秘人工智能”的教學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)定為：準(zhǔn)備—呈現(xiàn)—聯(lián)想—鞏固—反思。

（一）準(zhǔn)備

由于本節(jié)課題較為特殊，是高中生在高中信息技術(shù)課堂中初識(shí)人工智能的第一堂課，所以在課堂準(zhǔn)備階段既要提前準(zhǔn)備好充足的課堂內(nèi)容，也要注意激發(fā)學(xué)生對(duì)人工智能的興趣。產(chǎn)生興趣的前提是對(duì)于該事物有一定的了解，如果是完全不了解的內(nèi)容，不但不利于學(xué)生產(chǎn)生興趣，還有可能會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生人工智能離我們很遙遠(yuǎn)的想法。因此，在實(shí)際教學(xué)中，教學(xué)內(nèi)容最好可以從實(shí)際出發(fā)，讓學(xué)生一開始就對(duì)人工智能產(chǎn)生濃厚的興趣，這對(duì)后續(xù)的學(xué)習(xí)是很有益處的。教師可以選取生活中學(xué)生熟知的應(yīng)用或者是感興趣的高科技領(lǐng)域，通過多媒體等信息技術(shù)手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?；谌斯ぶ悄艿奶匦?，本課應(yīng)做如下準(zhǔn)備：

1. 本節(jié)課課程導(dǎo)入部分選擇視頻導(dǎo)入，該視頻為教師課前精心挑選的阿爾法狗與李世石的人機(jī)圍棋大戰(zhàn)。該視頻采用動(dòng)畫解說并有很多人機(jī)大戰(zhàn)的實(shí)景拍攝，畫風(fēng)以及背景音樂配合得恰到好處，視頻質(zhì)量很高。

2. 準(zhǔn)備《機(jī)器是如何進(jìn)行人臉識(shí)別的》視頻，讓學(xué)生通過觀看此視頻完成機(jī)器進(jìn)行人臉識(shí)別的相關(guān)內(nèi)容填空。

3. 準(zhǔn)備幾個(gè)人物的照片，可以是教師、學(xué)生或者電影人物的，為學(xué)生在課堂上使用AI軟件進(jìn)行實(shí)踐提供素材準(zhǔn)備。

4. AI圖像識(shí)別軟件以及軟件使用說明。

（二）呈現(xiàn)

在呈現(xiàn)階段，如何將教師提前準(zhǔn)備好的素材與課堂實(shí)際教學(xué)結(jié)合起來，是本階段要考慮的首要問題。為實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)內(nèi)容的理論性、實(shí)踐性與思想性的統(tǒng)一，整節(jié)課程的新授部分呈現(xiàn)思路如下：

1. 初識(shí)人工智能

讓學(xué)生帶著“人和人工智能誰更厲害？”這一問題觀看阿爾法狗與李世石的人機(jī)圍棋大戰(zhàn)視頻。

視頻引入阿爾法狗與李世石對(duì)戰(zhàn)的場(chǎng)面，由視覺感官引發(fā)學(xué)生對(duì)于本節(jié)課主題的思考并通過一個(gè)關(guān)于人工智能的經(jīng)典問題促進(jìn)學(xué)生頭腦風(fēng)暴，讓學(xué)生主動(dòng)探索。

2. 了解人工智能

了解人工智能概念。

3. 探究人工智能

第一環(huán)節(jié)：看圖識(shí)人

在這個(gè)環(huán)節(jié)中，讓學(xué)生觀看事先準(zhǔn)備好的教師以及學(xué)生的照片。選擇學(xué)生身邊認(rèn)識(shí)并熟悉的教師或同學(xué)，會(huì)讓學(xué)生更加具有參與感，也有助于激發(fā)學(xué)生興趣并積極探索。讓學(xué)生回答以下問題：

問題1：你是通過哪種方式識(shí)別出照片中的人物的？

問題2：想要通過人臉識(shí)別出一個(gè)人，需要經(jīng)歷哪些過程？

第二環(huán)節(jié)：AI識(shí)人

（1）在本環(huán)節(jié)中，讓學(xué)生以小組為單位，使用事先準(zhǔn)備好的AI圖像識(shí)別軟件，親自動(dòng)手實(shí)踐，體驗(yàn)機(jī)器進(jìn)行圖片識(shí)別的步驟，同時(shí)思考以下問題：

問題1：計(jì)算機(jī)進(jìn)行人臉識(shí)別的過程是怎樣的呢？

問題2：人工智能人臉識(shí)別過程與我們?nèi)祟愡M(jìn)行人臉識(shí)別的過程是否相同呢？

（2）學(xué)生以小組為單位使用AI圖像識(shí)別軟件的具體過程如下：將所要識(shí)別的照片存放于軟件的人臉庫(kù)中，再打開另外一張我們想要識(shí)別的圖片，點(diǎn)擊對(duì)比按鈕，即可識(shí)別出我們想要識(shí)別的人的相關(guān)信息。在實(shí)際操作中，小組里的每位成員都非常積極踴躍地嘗試?yán)肁I圖像識(shí)別軟件進(jìn)行識(shí)別。匹配識(shí)別過程中出現(xiàn)問題時(shí)，小組成員之間會(huì)相互幫助。此實(shí)踐活動(dòng)充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性，學(xué)生也體驗(yàn)到了將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中的快樂，并嘗試在實(shí)踐中總結(jié)理論知識(shí)。實(shí)踐活動(dòng)結(jié)束后，每個(gè)小組選派一位代表回答問題。由于在此環(huán)節(jié)中，每位學(xué)生都積極參與實(shí)踐與思考，小組成員間互幫互助，學(xué)生對(duì)于問題的回答達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)效果。

（三）聯(lián)想

所謂“聯(lián)想”，是由一件事物想到另一件事物的心理過程。由當(dāng)前的事物回憶起有關(guān)的另一件事物，或由想起的一件事物又想到另外一件事物，這都是聯(lián)想。一切智力活動(dòng)都離不開聯(lián)想，教學(xué)中通過聯(lián)想，可以喚起學(xué)生對(duì)舊知識(shí)的回憶，溝通新舊知識(shí)之間的聯(lián)系，促進(jìn)知識(shí)的遷移與發(fā)展，使學(xué)生在思維發(fā)散過程中產(chǎn)生更多的創(chuàng)作靈感，迸發(fā)出創(chuàng)新的火花。在該環(huán)節(jié)中依舊讓學(xué)生以小組為單位，發(fā)散思維，分析如下問題：

問題1：你剛才分享的人工智能環(huán)節(jié)涉及的是人工智能的哪些領(lǐng)域？

問題2：你所使用的智能工具還有哪些不足？你有哪些建議和想法？（可不考慮技術(shù)限制）

（四）鞏固

完成實(shí)踐活動(dòng)中的AI圖像識(shí)別后，由實(shí)踐再回歸到理論。播放視頻《機(jī)器是如何進(jìn)行人臉識(shí)別的》，并給出填空題目，讓學(xué)生認(rèn)真觀看視頻后作答。

（五）反思

子曰：“吾日三省吾身?！痹趯W(xué)習(xí)過程中如果只學(xué)習(xí)不反思，往往會(huì)缺乏知識(shí)的系統(tǒng)性歸納，導(dǎo)致所獲取的知識(shí)較為散亂。在本環(huán)節(jié)中，教師布置如下作業(yè)：我們知道人工智能對(duì)我們生活的方方面面都產(chǎn)生了一定的影響，很大程度上給我們的生活帶來了便利。這么優(yōu)秀且能干的人工智能有沒有缺點(diǎn)呢？請(qǐng)寫一篇以“我眼中的人工智能”為題的小短文。這樣的課后作業(yè)可以讓學(xué)生積極回憶本節(jié)課中所呈現(xiàn)的人工智能的一些優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，有意識(shí)地建構(gòu)相關(guān)的知識(shí)系統(tǒng)和知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，辯證、理性地認(rèn)識(shí)人工智能。

三、課堂結(jié)構(gòu)優(yōu)化

課前，筆者對(duì)《探秘人工智能》一書的內(nèi)容進(jìn)行了仔細(xì)研究，并根據(jù)課程知識(shí)的特點(diǎn)，將本節(jié)課的教學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為“準(zhǔn)備—呈現(xiàn)—聯(lián)想—鞏固—反思”。

關(guān)于聯(lián)想環(huán)節(jié)，在設(shè)計(jì)時(shí)筆者曾猶豫是否要加入這一部分。人工智能所涉及的領(lǐng)域非常廣泛，也是學(xué)生比較感興趣的話題。若學(xué)生“腦洞大開”，可能會(huì)提到非常多的相關(guān)知識(shí)，這樣會(huì)導(dǎo)致本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)過多而顯得課程內(nèi)容過于雜亂。與此同時(shí)，也擔(dān)心學(xué)生的討論過于激烈而導(dǎo)致課堂“失控”。但是對(duì)于人工智能這種話題如果課堂上少了學(xué)生的頭腦風(fēng)暴，也將失去本節(jié)課的趣味性。事實(shí)證明，在聯(lián)想部分，學(xué)生果然情緒高昂，紛紛分享自己對(duì)于人工智能的了解以及智能工具的應(yīng)用體驗(yàn)，課堂氣氛非常活躍。

關(guān)于反思環(huán)節(jié)，最初的教學(xué)設(shè)計(jì)是總結(jié)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生回憶本節(jié)課內(nèi)容，總結(jié)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)。而反思環(huán)節(jié)不但包含對(duì)課堂內(nèi)容的總結(jié)，還包含對(duì)知識(shí)的遷移應(yīng)用?！笆谌艘贼~不如授人以漁”，筆者將原教學(xué)結(jié)構(gòu)中的“總結(jié)”改為“反思”，并布置小短文，讓學(xué)生通過總結(jié)課堂知識(shí)、遷移應(yīng)用知識(shí)，辯證、理性地認(rèn)識(shí)人工智能。

本節(jié)課為人工智能初探，是學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能知識(shí)的第一節(jié)課，是為后續(xù)人工智能的學(xué)習(xí)做鋪墊的一節(jié)課，所以筆者要提前構(gòu)思接下來的人工智能相關(guān)知識(shí)點(diǎn)要如何教學(xué)。而布置開放性主題的課后作業(yè)就是不錯(cuò)的選擇。它可為后續(xù)的課堂教學(xué)產(chǎn)生鋪墊作用。讓學(xué)生寫一篇以“我眼中的人工智能”為題的小短文，既可以讓學(xué)生回憶本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容，復(fù)習(xí)回顧本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)，又可以讓學(xué)生自己查閱材料，總結(jié)人工智能的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，從而對(duì)人工智能有更加全面的認(rèn)識(shí)，為后續(xù)人工智能的學(xué)習(xí)做好鋪墊。

課堂教學(xué)過程中多采用小組合作的方式進(jìn)行教學(xué)。小組合作是一種有助于集思廣益的學(xué)習(xí)方式。學(xué)生在小組討論中，各抒己見，熱烈討論，在一次次的小組討論中，每個(gè)人的思想都可以得到分享，在別人提出意見或者給予贊同時(shí)，都會(huì)促進(jìn)自己思想與想法的升華。

本節(jié)課是高中信息技術(shù)課堂中的第一節(jié)人工智能課程，在接下來的人工智能課程中，教師和學(xué)生還會(huì)對(duì)人工智能有持續(xù)動(dòng)態(tài)化的感觸與認(rèn)識(shí)。教師在教學(xué)過程中隨時(shí)調(diào)整自己的教學(xué)內(nèi)容與教法，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不斷地更新著對(duì)人工智能的認(rèn)識(shí)。隨著時(shí)間的流逝，教師將會(huì)在今后的教學(xué)中完善高中信息技術(shù)人工智能版塊的內(nèi)容，學(xué)生也將在今后的生活中親自體驗(yàn)與感悟人工智能。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?］

［1］? 沈菊峰.人工智能在信息技術(shù)教學(xué)中的實(shí)踐探索：以“單詞識(shí)別”教學(xué)設(shè)計(jì)為例［J］.中小學(xué)信息技術(shù)教育，2020（合刊1）：109-112.

［2］? 吳秀峰.人工智能賦能項(xiàng)目式課堂教學(xué)多元分析的實(shí)踐研究：以高中信息技術(shù)“聲光檢測(cè)”教學(xué)為例［J］.中小學(xué)信息技術(shù)教育，2022（9）：56-58.