高中課程《人工智能基礎》項目化教學的實踐探索

摘要：隨著當今社會的日益發展，人工智能的創新應用方興未艾，人們正將目光匯集在這個全新的領域。而伴隨著國家對基礎教育課程以及創新人才的重視，人工智能在教育方面的發展迎來了一個新的春天。高中信息技術課程作為一門操作性和實踐性兼具的課程，尤其是在人工智能模塊，對學生的動手操作能力和信息收集能力提出了更高的要求。項目化教學以其“以學生為主體，老師為中心”的核心思想，以及強調學生動手實踐能力和問題解決能力的特點見長，能夠幫助學生更好的理解一些晦澀難懂的知識，學生可以通過自主學習構建屬于自己的知識體系，并在不斷地學習過程中持續優化完善，最終將知識融匯貫通，化為己用。

關鍵詞：高中課程;人工智能;項目化教學

一、項目化教學的研究現狀

國外對學生信息技術基礎素養的培養非常重視，以英美兩國為代表很早就開始了相關課程的基礎教育。早在 1999 年，人工智能程已經作為選修課出現在中學的信息與通訊技術（ICT）課程中 。我國因為種種原因的限制，人工智能課程起步較晚，正式起步是在2003年4月教育部正式頒布《普通高中技術課程標準（實驗）》，首次在信息技術科目中設立了“人工智能初步”選修模塊。就教學層面來看，總的來說國內對人工智能在教育領域的應用做了一定量的研究，但從2008年之后，對高中人工智能課程教學方面的論文卻毫無涉及，且大部分的研究都停留在宏觀層面的探討，對人工智能教學方面的實踐研究還很不足。

二、教學案例《別具慧眼：識圖認物》

1.知識探究

環節1：應用場景收集

同學們分8人為一組進行小組討論，收集能夠實現圖像識別技術的具體產品以及圖像識別技術在日常生活中或者影視作品中的應用。

活動要求：

（1）了解計算機是如何表示圖像的

（2）了解圖像識別技術涉及到哪些領域的技術

（3）以小組為單位，匯報圖像識別具體的應用場景及具體的產品有哪些

教師活動：教師能夠正確講解計算機是如何表示圖像的，如像素跟分辨率的基本概念，彩色圖像三個通道的基本含義。

圖像識別中的模式識別，是利用計算機內的大量數據，依賴于已有的認識基礎和專家經驗，利用計算機和數學領域的知識對形狀、模式、曲線和圖形自動完成識別和評價的過程。可能有同學善于思考能回答出正確的應用領域，如果課堂反應沉默，教師要通過引導和啟發的方式帶領學生的思路向計算機和數學方面延伸。

在講解完基礎知識之后，老師要組織學生進行匯報，在學生匯報每組所選產品的時候，要注意總結產品特點，作為課后評價打分的標準。

學生活動：學生應當積極投入課堂，聆聽老師講解，如果有疑問的環節可以舉手提問。在小組討論環節，應當積極參與小組討論，勤于思考，盡可能找到比較有意思和功能全面的產品，同時要注意總結產品的應用場景。匯報環節，注意語言的組織具有邏輯性跟條理性，盡可能采用簡短的語言闡述產品及應用場景便于其他同學理解。

2.實踐環節

以小組為單位，操作實現圖像識別技術產品的功能（如百度識圖、智能圖像識別等），能夠通過對產品的演示跟操作，結合前一環節所學的基礎知識，能夠用自己的語言嘗試解釋產品功能實現的基本原理。教師結合相關視頻，利用開源框架，運用簡單的編程語言實現圖像識別的功能，讓學生能直觀感受圖像識別功能的魅力，激發學生學習興趣。

活動要求：

（1）同學通過演示匯報產品，講解產品應用場合及優缺點。

教師活動：教師要組織學生按小組形式進行產品匯報，強調有哪些需要注意的地方，根據學生匯報情況進行打分，作為最后評價依據

學生活動：能夠正確演示產品，并能用簡練的語言概括產品的應用場合及優缺點。

（2）結合之前所學知識，結合教材，上網搜集信息，講解功能實現的基本原理

教師活動：在學生都能自主完成學習任務之后，進行原理的講解。圖像識別的基本過程為通過傳感器，將光或聲音等信息轉化為電信息，然后通過計算機的預處理在模式識別中進行特征的抽取和選擇，最后通過分類器在特征空間中對被識別對象進行分類。

學生活動：學生在活動1的基礎上，能夠動手體驗各種產品的實現過程，通過上網搜集相關資料，結合課本內容，也可以通過小組討論的方式了解產品實現的基本原理。

三、數據的收集與整理

在教學活動完成之后，教師要進行相關教學數據的整理以作為教學評價的標準。在《牛刀小試：察異辨花》這一節中，教學評價主要分為三個環節，第一個環節是課前作業，教師主要以學生的課前作業完成情況作為評價的依據;第二個環節是學生的課堂表現，老師在進行教學活動的過程之后，要注意觀察學生的學習情況，是否有心不在焉、態度消極的學生，或者是學習興趣高昂，積極完成每項任務的學生，以及進行小組討論的時候學生的表現情況以此作為評價標準;第三個環節是課堂測試環節，這部分包含的是學生的總體學習情況，例如學生是否能在坐標系中畫出不同品類鳶尾花的位置、是否能利用所學知識成功訓練一個感知器分類器以及得到分類器的準確率的高低等等。教師通過對學生的成果進行分析，評價這節課的教學效果，為了最后統計數據方便，教師打分的時候采用取整數的形式。

分析數據可以發現，大部分同學都在80分至90分之間，少數同學達到90分，只有一位同學低于80分，鑒于此課程的特殊性，以及課前以及課堂表現的綜合因素，我們認為只要學生分數大于80分就算完成本節課的學習任務，達到預期的教學效果。從結果來看大部分同學都能完成學習任務，教學目的達成。

四、結束語

筆者以X市Y中學為試點，在該校校長以及老師的支持下，選取高一年級Z班共40人為教學實施對象，進行教學實踐活動。通過提前準備好的教學設計，擬定完整的教學計劃，進行教學活動。本文僅選取其中的一節課程作為案例，通過搜集學生上課數據，聽取課后反饋，評價教學效果，對整個教學活動做了詳實的反思，也為今后更好的開展人工智能課程教學活動打下了堅實的基礎。

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作者簡介：沙泊安，男，1994年10月，民族：漢，江蘇泰州人，碩士學位，揚州大學，研究方向：現代教育技術。