基于人工智能的程序設計教學探索

俞詠梅

近日，國務院出臺了《新一代人工智能發展規劃》，要求在中小學階段設置人工智能相關課程、逐步推廣編程教育，鼓勵進行形式多樣的人工智能科普創作。這就意味著學校的課程結構、信息科技學科師資配備以及硬件設備配置都要有所調整?？紤]到此次國務院重點提出要推廣編程教育，預計會有更多地區高考將涉及編程科目。

程序設計教學是信息科技課程的核心和靈魂，最能體現和提升學生的思維品質，提升學生的信息處理能力。用計算機解決任何問題都必須運用算法和程序設計。程序設計與算法現在已成為高中新課程的一個重要的教學內容，但對學生而言，程序設計具有很強的抽象性。程序設計能力的提升，重點在于對算法概念的理解，對算法思想的感受，教學的難點在于算法的創新思維能力的提升。

一、編程教育的重要性

1.時代發展的需要

隨著信息技術和人工智能的發展，越來越多行業的工作都離不開編程。美國前總統奧巴馬就呼吁：“如果我們想讓美國保持領先地位，就需要年輕一代的美國人掌握這種（編程）工具和技術，它將改變我們所有的做事方式?！笨梢妼W好編程，能使自己擁有一項重要的謀生技能。

2.思維能力的培養

學習編程可以培養學生思考問題和解決問題的能力，邏輯思維、抽象思維和計算思維都可以在學習編程的過程中得到鍛煉和提升。

二、編程教育的實施探索

1.通過程序設計培養學生的學習興趣

程序設計與其它應用程序相比，它要求學生具有一定的數學基礎，但是純數學的內容學生又容易感到厭倦，所以教師一開始就要注意對學生學習興趣的培養。程序設計的題目盡量要貼近學生的生活實際，如水電煤電話帳單的計算、銀行存錢的利息計算、校運會的成績統計等，教師要積極展示程序設計的“新奇”，以此來激發學生的興趣?？梢酝ㄟ^程序設計的方式來演示一些趣味的內容，如用VB程序來設計自動電子鐘和模擬路口紅綠燈的演示，或通過幾句發音語句來完成一首熟悉的歌，充分激發學生的學習興趣，引導其去研究，去實踐，去創新。使學生覺得編寫程序可以解決實際問題，慢慢培養起學習興趣，另外在布置練習時，也要注意題目的難度，不要在起步階段就布置高難度的題目，使學生望而生畏，失去學習的積極性。

2.程序設計要重視學生基礎知識的學習

在學習算法和程序設計時，應該強調基礎知識的學習，因為對于計算機語言中的每一個語句，如果不知道它的格式和作用，那么也就談不上如何應用它。如在講授賦值語句時，一定要講清賦值號和等于號的區別。在講授算術表達式時，講清算術表達式的書寫格式要規范，分清算術運算符的優先級。

在掌握各語句的同時，加強對程序結構的領會。程序的結構有順序結構、分支結構和循環結構，弄清程序結構，對于編寫程序能起到一個很好的作用。否則，編寫出來的程序思路混亂，影響程序的可讀性和執行效率。所以在教學上，對于每一種程序結構，都要求學生能熟練掌握，在編寫程序時靈活運用。在開始編寫程序時，必須要求學生先畫流程圖，再寫程序，這樣有利于學生編寫出結構清晰的程序。

3.通過上機操作提高學生的動手能力

上機操作是計算機學科的一個基礎組成，在整個教學中占有重要地位。程序設計教學不能僅僅傳授計算機知識，更重要的是引導學生通過嘗試性操作，培養其程序設計能力和水平，從而培養學生的思維能力、分析能力、探究能力以及創新能力。所以，教師要讓學生親身體驗程序設計的“魅力”，“駕駛”計算機編制一些簡單程序，掌握一些簡單程序設計技巧，然后逐漸加深難度，提高操作技能和編程技巧。

指導學生上機操作編程時，除了讓學生完成作業外，還需引導學生掌握正確的思維規律，通過上機實踐檢驗自己的思維是否正確，經過實踐認識，從而使學生的思維活動日趨完善，動手實踐能力和探究能力也得到進一步加強。

4.運用算法設計加強學生解題方法的訓練

在算法和程序設計教學中，許多問題可以用多種方法來解決，在學生用一種方法解決后，要求學生看看能否用其他方法來解決。

5.通過問題解決活動提升學生的創新思維能力

程序要達到什么效果，全靠程序設計者的設計。每編寫一個程序，學生都要自己構思創造。而學習應用軟件，學生唯一的任務就是了解軟件的功能，按照軟件設計者的思路學習。現代社會需要的是具有創新精神和實踐能力的人才，所以在課堂上就應該鼓勵學生創新，給學生發揮創新想象的空間。

開展問題解決活動，讓學生自己去尋找問題，自己去解決問題。在編程過程中，學生可以思考怎樣安排結構、怎樣提高程序執行的效率等，這些都是對人的思維能力的鍛煉，對學習其他學科也會有很大的幫助。

三、信息科技教師面臨的問題與解決的策略

1.如何進一步激發學生的興趣

學生對編程感興趣，自然會認真學習，當然，有些初學者感到程序設計枯燥難學，其實，每個人在初學編程時可能都會有這樣一個階段，只要經過一個過渡期，在繼續學習一段時間后，掌握了編程的方法和技巧，自己有了獨立編寫程序的能力，就會把編程當成一件樂事了。

程序設計課對信息科技教師提出了很高的要求，許多信息科技教師因為學生的計算機基礎不同，覺得程序設計課程不好講，其實學習程序設計可以調動學生的學習積極性。一個程序可能有多種設計思想，基本的編程方法讓學生掌握后，對于一些學有余力的學生，可以盡可能找出最優的解決方法，教師可以告訴學生一些基本的編程思路，讓學生自己去探索。對于學生在程序調試過程中出現的問題，要盡量讓學生自己找出錯誤的原因，同時要講究教學藝術，對學生的新思路、新方法給予表揚，從而激發學生的學習興趣。在程序設計方面有潛力的學生，也許將來就是我們國家計算機領域的棟梁。

2.如何進一步提升學生的能力

培養學生的程序設計能力是新課改的目標之一，也是對信息科技教師提出的挑戰，是對傳統教學和傳統教師的考驗。教師們只要在教學中努力學習，并在平常的教學實踐中加強“問題解決”教學方法的探索，讓學生在“提出問題并解決問題”的學習過程中提高自己的程序設計水平。