高中《人工智能初步》教學的三種常用模式

【摘要】作為高中信息技術領域新的選修模塊，《人工智能初步》旨在培養學生的信息素養與人文素養。但該課程目前的教學狀況不盡如人意，亟待可借鑒的教學模式。針對課程教學過程中出現的問題，文章著重介紹三種常用的教學模式，結合具體的教學實例，為它們在《人工智能初步》教學中的應用拋磚引玉。

【關鍵詞】教學模式；情景；問題；案例

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】B 【論文編號】1009—8097 (2008) 08—0051—03

在2003年頒布的高中技術課程標準中，教育部把“人工智能初步” 作為技術領域的選修模塊，旨在培養學生的創新精神和綜合實踐能力。但受各地的硬件條件、教材、教師以及教學模式等因素的影響，教學情況并不令人滿意。隨著硬件條件、教材、教師等問題的逐步解決，我們更需要有效的教學模式。現有的教學模式更多的是以“教師為中心”的“講授”式教學模式，在這種教學模式下老師是主動的刺激施予者，學生是被動的刺激接受者。這種模式違背了認知學習理論，即人的認知不是由外部刺激直接給予的，而是由外部刺激和認知主體內部心理過程相互作用產生的，學生不應是外部刺激的被動接受器，而應是主動地對外部刺激所提供的信息進行選擇性加工的主體。這種模式下的教學，容易出現以下問題:其一，脫離日常生活。“講授”式教學的一種表現是教師照本宣科。在這個過程中，學生很難發現教學內容與實際生活的聯系，從而對相關知識能否在實際生活中應用產生了迷惑；其二，缺少探索。“講授”式教學使學生認為教材就是真理，教師所講都是對的，不容質疑。這無疑限制了學生的思維，培養出來的多是知識型的人才，很少具有探索精神；其三，缺乏幫助學習者知識建構的實例。“講授”式教學以教師的簡單講授為主，沒有具體實例幫助講解。面對晦澀難懂的內容時，學生往往無所適從。以上問題的解決都歸結為一點：新課程需要新的教學模式。

考慮到此課程、學習者及現有教學的特點，并結合教學中出現的問題以及教學模式的特點，本文著重介紹三種常用的教學模式（情景化教學模式、基于問題的教學模式和基于案例的教學模式）。

一 “情景化教學模式”——回歸日常生活是關鍵

美國著名情景認知研究專家，布朗，柯林斯和杜吉德認為：“學習和思維都是基于情景的，他們不能孤立地鑲嵌在大腦之中，而是通過情境中的文化活動或工具發生在人類的大腦中。知識必須在真實情景中呈現，在包含知識的真實場景和問題解決中呈現，才能激發學習者真正的認知需要。”[1]根據情景認知理論人們提出了“情景化教學模式”。該教學模式強調情景的真實性，知識是一種社會構建，并表現在人們的共同體互動中，學習是一種積極參與學習共同體/時間共同體和積極互動的過程，學習者在學習過程中清晰表達理解和反思，教師的角色是促幫者，以及真實的評價。

這種模式適用于與實際生活密切相關知識的學習，能促進學習者形成對某事物的正確態度。“知識及其表達” [2]是《人工智能初步》的關鍵，是本課程教學的前提，也是促使學生形成對人工智能的正確態度和進行人文素養建構的關鍵。其學習內容與實際生活密切相關，適于用“情景化教學模式”進行教學。

其教學流程可以簡單地歸結為：創設情景 資料呈現 討論總結。以“‘人工智能’的概念及特點”為例，教學過程設計如下：

教學過程中要注意以下問題：教師創設的情景一定要與生活密切相關，不能遠離生活。呈現教學材料時，教師要注意對時間的控制。討論時，教師作為討論的組織者，應激勵學生踴躍發言，不宜過早下結論。

二 “基于問題的教學模式”——“問題探索”是核心

“基于問題的教學模式”指基于問題的學習模式，“是把教學/學習置于復雜的、有意義的問題情境中，通過讓學生以小組合作的形式共同解決復雜的、實際的或真實的問題，來學習隱含于問題背后的知識，發展解決問題能力的一種教學/學習模式。”[3]該模式有以下特征：以問題為中心組織教學并作為學習的驅動力，把真實的/劣構的問題作為發展學生解決問題能力的手段，學生以小組的形式進行學習，教師作為學生的輔助者和引導者。該模式旨在通過解決問題提高學生的自主學習能力，以小組合作的形式提高學生的人際交往和團隊合作能力。

這種模式適用于復雜抽象的知識的學習，使學生在解決實際問題的過程中習得知識。作為《人工智能初步》內容的核心，“人工智能語言與問題求解” [4]的教學重點和難點是人工智能語言中遞歸的運行機理、設計程序解決簡單問題以及啟發式搜索的基本思想及其優點。該部分較抽象難懂，但在現實中的應用較多，我們可以借助“基于問題的教學模式”進行教學。

其教學流程可歸結為：創設情景，提出問題 組織分工、分析問題、查找資料 探究并解決問題 展示結果、成果匯總 評價、反饋。以“啟發式搜索”為例，教學過程如下：

教學過程中要注意以下問題：提出的問題應該與教學內容相對應，且問題的難度要適中；應依據學生的特點進行異質分組；問題的解答應該是學生共同努力的結果，不應該是少數學生的“功勞”；教師要對學生的討論進行調控，以免偏題；教師要注意評價的程度，留給學生進一步思考的空間。

三 “基于案例的教學模式”——“基于案例”是難點的解決方案

案例教學（Case Method of Teaching）的思想來源于基于問題的學習和強調以學生為中心的合作學習，是“根據一定的教學目標，選擇合適的案例進行教學的一種教學方法。它的主要特征有：學生是教學的中心，教師的身份是促進者、組織者與資源的提供者；以教學案例為載體，以學生的積極參與為前提；以培養學生批判性、分析思維能力、總結、說服能力以及自信心為目標；將學生置于真實的問題情景之中，強化學生主動參與，幫助學生將所學的內容與真實的生活相連接。”[5]

這種模式適用于復雜、難度大卻應用較多的教學內容。“推理與專家系統” [6]是《人工智能初步》內容的難點，涉及的專家系統需要較高的專業知識，且內容較新。課程不會要求學生設計出一個專家系統，但相關的實際案例較多，我們可以借助“基于案例的教學模式”進行教學。

其教學流程可以歸結為：課前準備 課堂教學 反思評價。以“認識專家系統”的教學內容為例，教學過程如下：

教學過程中要注意以下問題：準備工作要充分。特別是要讓學生積極主動地準備；教師要從案例入手，提出的問題一定要緊扣教學內容，難度適中；教師要對討論的時間和內容進行調控；評價過程中獎懲適當，注意引導學生進行自我評價。

《人工智能初步》是一門研究運用計算機模擬和延伸人腦功能的綜合性學科。它包含的內容廣泛，因此教師在教學的時候也不能千篇一律。可供選擇的模式很多，本文選擇了三種較常見且具代表性的進行論述，《人工智能初步》的每個主題對應的教學模式不是固定的，一個主題可用多種教學模式進行教學。本文目的有二：其一，說明教師要根據教學內容選擇教學模式，而不應只用單一不變的模式；其二，為教學模式在《人工智能初步》課程教學中的應用拋磚引玉。隨著信息技術課程的發展，《人工智能初步》的內容會更加豐富和完整，會有更多的教學模式應用于其中。并且這種趨勢很有可能擴展到其它信息技術課程。那時，我們更應注重多種教學模式的配合，而多種模式相配合所起的作用也會日臻明顯。

參考文獻

[1] 鐘志賢.信息化教學模式——理論建構與實踐例說[M].北京:教育科學出版社.2005，12:253.

[2] 李藝.信息技術教學研究與案例[M]. 北京:高等教育出版社. 2006，12:185.

[3] 鐘志賢.信息化教學模式——理論建構與實踐例說[M].北京:教育科學出版社.2005，12:147.

[4] 李藝.信息技術教學研究與案例[M]. 北京：高等教育出版社.2006，12:197.

[5] 鐘志賢.信息化教學模式——理論建構與實踐例說[M].北京:教育科學出版社.2005，12:232.

[6] 李藝.信息技術教學研究與案例[M]. 北京:高等教育出版社.2006，12:190.