淺析人工智能在高中信息技術教學中的應用

摘 要：人工智能在高中信息技術教學中有著鍛煉和培養多種教學思維、了解和學習人類智能的本質、體驗人類專家解決復雜問題的思路等優點。人工智能在高中信息技術教學中的應用也比較廣泛，在智能引擎搜索、智能CAI、智能教學系統ITS、智能機器人在線教學課堂、遠程教育模式等都是人工智能的應用。基于此，淺談了人工智能在高中信息技術教學中的應用。

關鍵詞：人工智能;高中信息技術教學;應用

在信息創造價值的情況下，在信息技術突飛猛進發展的時代下，信息技術已經成為高中學生學習的重要一環。互聯網技術和計算機技術的迅速發展，其應用在各行各業的范圍也越來越廣，所需要的專業人才也就越來越多。因此，順應需求培養學生的信息技術能力也就成了高中重要的一個學習科目。同時，由于計算機和互聯網的發展，人工智能的發展技術已經相當成熟，已應用在多個領域。人工智能技術在高中信息技術教學中的應用相得益彰，對高中學生的信息技術學習有著重要的作用。

一、人工智能的概念和原理

人工智能顧名思義就是像人工一樣的智能軟件或機器，用來代替人工作業。人工智能技術作為計算機視覺技術的發展方向，早在2017年就進入井噴發展的階段，提出的理論也越來越有依據，也越來越完善。我國在人工智能的技術上也在飛速發展。現階段，人工智能技術在教育方面有了很大的應用。由于人工智能技術依托于計算機技術，因此它本身就擁有龐大而又全面的數據庫，以及周密而又快捷的計算能力，因此在教育方面有著得天獨厚的優勢，尤其是在輔助教學方面有著非常大的作用。畢竟教師不可能一直處于工作狀態，人工智能技術就把教師從崗位上解放出來。人工智能的原理就是模擬人的大腦對完結的信息進行接收、分析、處理。人的大腦就是由無數的神經元組成的神經系統來完成整個的思維，人工智能自然也是模擬人體的神經網絡系統，來對外界的信息進行采集、分析、整理、處理等一系列的思維過程。通過模擬人類的神經網絡系統中的人工智能信息處理系統，能夠對數字化信息進行分析，并且得到非常準確的結果，分析其中的關聯，生成對應的函數，保證后續的生產或技術上的需要。人工智能技術采用人腦模擬，形成類似于神經網絡和模糊邏輯系統的一個綜合性的判斷分析處理系統，通過視覺技術的接收、信號技術的處理、神經網絡的連接，最后進行計算，能夠解決異常龐大的計算量。如此一來，不管是機械電子，還是人工智能，都可以進行信號的互相傳輸、指令的互相傳遞。

二、人工智能在高中信息技術教學中的作用

1.探究人工智能的本質

高中信息技術教學中，信息技術是關鍵，而信息技術的核心就是通訊技術與電子計算機技術的結合體，人工智能技術同樣是通信技術與電子計算機技術的結合體，甚至是現階段的頂尖科技的體現。因此，可以說高中學生學習信息技術的過程就是探究人工智能技術的過程。從人類的認知學方面進行分析，人的思維成長的過程就是接收知識的過程。知識具有連通性，尤其是在新知識的學習過程中，新舊知識的交流，舊知識就是新知識的基礎。這一點在高中信息技術教學中表現得尤為明顯，每一個代碼、每一段編程的書寫，都是一個個舊知識，也都是新知識的一個基礎。人工智能的知識、技術也是有關聯性的，而不是一個個獨立的存在，通過對人工智能在認知與思考和知識關聯以及最后的自主性階段介紹與學習，能夠讓學生很好地掌握高中信息技術知識的學習要點和知識的連通性，從而更好地理解這些信息技術方面的知識。同時，這也是培養學生散發性思維的表現。

2.培養與鍛煉思維

人工智能的技術是非常復雜的，但整體的技術的目的大致就是解決半結構化的問題、解決非結構化的問題。事實上，世界所有的問題都可以根據結構化的程度分為半結構化和結構化以及非結構化三種，這三種層次中，結構化的問題主要是指用形式化的方法能夠求解的;非結構化主要指的是不能夠用特定的方案或者是算法進行求解，主要是依靠人們的經驗;半結構化介于兩者中間。由此，在高中信息技術的教學中先是引進了計算機隨機數，多媒體技術、算法和程序的設計等多方面的技術來解決這些問題。而人工智能則是處理此類技術的頂尖技術，在高中信息技術中應用人工智能能夠極大優化學生看待問題的角度、分析問題的方式、學習技術的途徑等，從而培養學生的思維模式，提高學生信息技術的素養。

3.體驗復雜問題的解決思路

人工智能有著很強的邏輯性和思維性，在高中信息技術教學中，能夠顯示流程的推理邏輯進程，程序編寫的過程，代碼書寫的意義。其內部龐大的信息庫能夠將專家的思維模式對接，而不是簡單地寫代碼。要知道信息技術是一項非常龐大的技術，它需要的不僅僅是將語言按照編程語言進行敲寫，更需要的是進行系統化的編程，構建一個功能性的軟件或者是程序來解決在互聯網中遇到的困難。這其中，不僅僅包括信息技術的產生、收集、利用，也包括對信息的傳輸、識別、控制方面的運用。通過人工智能在信息技術教學中的運用，能夠很大程度上給學生更多的解題思路。

三、人工智能在高中信息技術教學中的作用

1.智能搜索引擎

智能搜索引擎在計算機中是非常重要的端口，能夠幫助人們實現信息的快速查找，是人們尋找信息的重要途徑。而且隨著互聯網技術的不斷發展，人們對信息方面有了更多的要求。快捷、方便、簡潔等方面都是其中關鍵性的因素。而在現有的搜索引擎中，還存在著很多問題，所搜索出來的信息也偏向于混亂，沒有規律化的應用。人工智能在智能搜索引擎上主要是智能搜索引擎，對內容的理解、知識的表達和學習全面智能化，能夠節省時間，提高效率。眾所周知，高中信息技術常用的教學方法中，講授、演繹、討論和任務驅動是比較常見的四種教學方法。任務驅動的教學方法是最為常見的，主要的流程是創造和設定所需要的情景，并且提出想要完成的任務目標，然后引導學生共同探討，明白需要解決的問題，再讓學生根據探討的結果進行自主摸索，然后完成任務。任務驅動的流暢所需要的東西就是搜索引擎，有了智能化搜索引擎的幫助能夠更好地完成任務，從而保證教學效率的提升。

2.智能CAI

智能CAI是作為一項輔助類的軟件粉墨登場的，并且越來越受到教育行業的重視，而且已經成為教育界教學模式改革的重要手段。在傳統的計算機輔助教學課件中，僅僅是按照課件設計好的教學模式和教學內容進行知識的傳遞，并沒有特立獨行的教學理念，也沒法做到因材施教。而智能CAI就能夠完美避開這些缺點，以人工智能為核心，通過系統了解學生的學習態度和學習環境，并且合理安排實驗教學手段和實驗教學的內容，用來在課余時間滿足高中學生個性化的學習需求，豐富了教學的內容，提升了教學的效果。

3.智能教學系統ITS

教學系統ITS是智能化的教學系統，不僅僅涉及人工智能和信息技術，還設計到教學和科學，還和心理學和行為學有著緊密的聯系，是一門涉及范圍非常廣的綜合性智能系統。智能教學系統ITS是通過互聯網技術和計算機技術，整合全國一線教師、特級教師和專業教師、教學專家等的多種教學理論經驗以及多年的研究成果，并且能夠根據教學的特性，進行分析和判斷，從而給出有針對性的教學方案。并且，還能夠判定教師在教學中的盲點、學生在學習中的盲點，從而達到提高學習效率的目的。智能教學系統ITS的主機目標是讓計算機智能化，并且在一定程度上代替教師的部分職能。智能教學系統ITS有四個端口，這也是能夠擔當教育職責的優點所在，四個端口分別是專家、學生、教師以及人際接口。由于智能教學系統ITS四個端口的存在，使得它在信息技術教學方面進行合理的切換，并且各端口的內容能夠合理對接，使得在信息技術教學中，不管是教師還是學生，都能夠有充足的定位，通過其龐大的數據庫和實時的網絡連接，能夠調動龐大的資源進行內容展示，從而更加適合師生的定位，從而保證了學習的質量。

4.智能仿真技術

遠程教育的模式是局域網絡資源的典型應用，也是教育體系多元化發展的體現。同時由于遠程教育屬于網絡資源，只要有網絡的地方，都可以進行教學，這就使得老師不再受到教室的限制，可以清晰地將各類計算機操作進行詳細的講解，也使得更多的學生能夠學習到計算機方面的知識。而在現代的遠程教育教學中，實驗教學是必不可少的，智能仿真技術是人工智能和仿真技術的結合體，能夠克服以往遠程教育中建模和界面的問題，并且在一定程度上完成建模、實驗、理解和結果評價等多方面的步驟，通過智能仿真技術能夠在實驗教學的課件上節省大量的時間，并且能夠實現數據的動態展示和傳遞。

5.智能機器人的教學

智能機器人的教學方式有很多的優勢，其不僅僅能夠激發學生的學習熱情，也能夠培養學生的編程能力，還可以提升學生的創新能力。事實上，在教學中采用智能機器人已經不是新穎的方法，很多高校都有智能機器人。對于高中階段的學生來講，雖然對信息有了充分的了解，但沒有意識到信息技術的重要意義。再加上面臨著高考的壓力，所以沒有太多的精力投身到信息技術的學習中去。而適當借用智能機器人無疑是一個非常好的措施，通過展示由簡單的信息技術制作出的機器人，能夠提升學生探究的欲望，從而提升教學的效果。此外，由于編程是一件非常枯燥的事情，而對于老師來說僅僅是下達一個指令，學生卻需要進行長時間的編程作業。這極大影響了學生的興趣。而通過機器人的展示則可以在很大程度上讓學生體驗到編程的快感，通過自己設計編程，智能機器人會完成設計中的動作，這無疑將有一個巨大的成就感。但是值得注意的是，自主編程有著很大的難度，教師要在學生進行編程的過程中給予正確指導。

當今的時代無疑是一個信息化的時代，同時也是一個數字化的時代，作為21世紀的主人，每個人都應該具備熟練地運用基礎的信息技術的能力。人工智能在高中信息技術教學中的引入，可以說極大程度地加強了對學生的創新能力和動手能力的培養，可以有效地提高學生的綜合素質，幫助學生更好地適應時代的變化。

參考文獻：

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[2]李峰.面向學科思維的信息技術教學淺析[J].中學教育，2017（6）.

作者簡介：陳亞麗，1987年8月，女，一級教師，高中信息技術，甘肅省定西市，甘肅省定西市岷縣第三中學。

編輯 高 瓊