中小學(xué)信息技術(shù)課程中人工智能教育的應(yīng)用探討

[摘 要] 隨著國家對發(fā)展人工智能教育的積極引導(dǎo)，人工智能教育呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢。信息技術(shù)課程是中小學(xué)生獲取信息知識的重要途徑，目前人工智能教育也被加入中小學(xué)信息技術(shù)課程中。開展人工智能教育，可以有效提升青少年對人工智能發(fā)展現(xiàn)狀和研究前沿的認(rèn)知水平，推動中小學(xué)教育事業(yè)的健康發(fā)展。本文深入分析人工智能教育的基本內(nèi)容與存在的問題，并針對問題提出可行的改進(jìn)措施。

[關(guān)鍵詞] 中小學(xué);人工智能教育;應(yīng)用;信息技術(shù)課程;

[作者簡介] 位文遠(yuǎn)（1986—），男，山東臨清人，本科，初級職稱，研究方向?yàn)樾畔⒓夹g(shù)教育。

[中圖分類號] G40-059.9? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）26-0368-02? ? [收稿日期] 2019-12-25

一、引言

青少年是未來社會發(fā)展的主力軍，青少年時期更是培養(yǎng)興趣的關(guān)鍵時期。為了讓青少年緊跟科學(xué)技術(shù)不斷變革的步伐，應(yīng)當(dāng)將人工智能應(yīng)用到中小學(xué)的教育中去。開展人工智能教育既是培養(yǎng)新時代創(chuàng)新人才的方式，更是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的戰(zhàn)略需要。但在中小學(xué)人工智能教育被廣泛應(yīng)用的過程中，也出現(xiàn)了各種各樣的問題，使得人工智能教育面臨重大的考驗(yàn)，因此，明確人工智能教育在中小學(xué)信息技術(shù)課程中存在的主要問題，并提出針對性的措施是極為重要的。

二、人工智能教育的基本內(nèi)容與意義

（一）人工智能教育的內(nèi)容

中小學(xué)信息技術(shù)課程中有關(guān)人工智能的教育內(nèi)容包括以下幾個方面：

1.概念。學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化問題的概念，問題的結(jié)構(gòu)化程度與我們對問題的認(rèn)識深度有關(guān);學(xué)習(xí)人工智能的定義，了解其問世、快速發(fā)展與應(yīng)用;學(xué)習(xí)經(jīng)典的人工智能技術(shù)（指紋、人臉識別等）的原理與應(yīng)用;學(xué)習(xí)人工智能在未來的發(fā)展前景與客觀規(guī)律。

2.知識和機(jī)器。學(xué)習(xí)知識的定義可以使用一定的方法去體現(xiàn)知識;學(xué)習(xí)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的定義與使用，了解人工神經(jīng)學(xué)習(xí)與機(jī)器學(xué)習(xí)的定義與方法。

3.專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)是指以人類專家的知識為基礎(chǔ)組建起的體系，如今專家系統(tǒng)是人工智能中出現(xiàn)較早、使用最廣的體系，其在醫(yī)療、軍事、經(jīng)濟(jì)、教育等都方面都起到了至關(guān)重要的作用。其擁有專業(yè)的理論知識與豐富的經(jīng)驗(yàn)，它會模仿專家在處理問題時的思考?xì)v程來解決一系列問題，從而達(dá)到與專家一致或類似的效果。

4.問題求解。學(xué)習(xí)人工智能語言的特色，使用普遍的語言來處理淺顯的問題;學(xué)習(xí)遞歸的定義并初步編寫程序來處理問題;了解將簡易問題求定義作為狀態(tài)空間探索問題的方式;學(xué)習(xí)啟發(fā)探究的原理及意義。

5.符號運(yùn)算。學(xué)習(xí)符號運(yùn)算的原理與優(yōu)點(diǎn);使用普遍的運(yùn)算軟件來解決中小學(xué)中的有關(guān)問題。

（二）開展人工智能教育對中小學(xué)生的影響

在新技術(shù)時代，信息素養(yǎng)是全人類的一種基本素養(yǎng)，而人工智能的問世與發(fā)展，更需要我們具備較強(qiáng)的理論知識與信息素養(yǎng)。因此，在中小學(xué)中開展人工智能課程能夠幫助中小學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)代化的技術(shù)理論，為將來奠定良好的基礎(chǔ)。人工智能課程在中小學(xué)開展可以增強(qiáng)中小學(xué)生對人工智能技術(shù)思想的深入了解，提升學(xué)生的實(shí)踐水平與創(chuàng)新精神，樹立投身科技事業(yè)的遠(yuǎn)大志向，保證中小學(xué)技術(shù)教育擁有鮮明的時代特性，為社會培養(yǎng)高新技術(shù)方面的人才奠定基礎(chǔ)。

三、中小學(xué)人工智能教育中存在的問題

（一）對人工智能教育的重視程度不夠

多數(shù)老師認(rèn)為人工智能看作是極為復(fù)雜的技術(shù)，如果老師缺少專業(yè)的理論知識，就會對人工智能產(chǎn)生害怕與忽視的心理，使得人工智能教學(xué)僅僅是為了表面工作。而學(xué)生也會在學(xué)習(xí)中被繁多的理論知識所擊敗，從而會出現(xiàn)厭煩或忽視人工智能技術(shù)的狀況。

（二）缺少良好的支持環(huán)境

因?yàn)槿斯ぶ悄軉T工較為缺少，大多數(shù)私營學(xué)校也關(guān)注著人工智能的培訓(xùn)市場，開設(shè)人工智能課程或技術(shù)俱樂部給予廣大中小學(xué)生學(xué)習(xí)和了解的機(jī)會，部分公司與高校也給予了一定的支持。因此，優(yōu)良的支持環(huán)境是中小學(xué)人工智能課程順利進(jìn)行的重要條件。而國內(nèi)，仍舊盛行著應(yīng)試教育，素質(zhì)教育前進(jìn)的步伐較為困難，與考試不相關(guān)的人工智能通常無法得到老師與家長的充分關(guān)注。

（三）缺乏正確的人工智能課程教育方法

以前，中小學(xué)信息技術(shù)的教材與人工智能有關(guān)的理論知識較少，而且教材中不僅未詳細(xì)介紹人工智能的基本概念，也未深入分析其中的重要技術(shù)。所以中小學(xué)的信息技術(shù)教材只是理論知識上的講解，而沒有實(shí)踐活動與具體案例分析。此外，多數(shù)中小學(xué)教師沒有人工智能教育方面的經(jīng)驗(yàn)，上課時僅僅是按照課本講解，缺少材料的人工智能教學(xué)無法達(dá)到期待的教學(xué)目標(biāo)，也無法提升中小學(xué)生的人工智能知識儲量與實(shí)踐水平。而且軟硬件資源的不足，也嚴(yán)重制約了人工智能教學(xué)開展的步伐。

（四）缺少較強(qiáng)的人工智能教育教師隊(duì)伍

如今國內(nèi)大部分師范院校沒有專門開設(shè)人工智能課程，人工智能方面的人才也無法滿足巨大的市場要求。如今，人工智能領(lǐng)域工作人員的薪水比較高，如機(jī)器學(xué)習(xí)工程師的工資超過70%的員工。在此狀況下，中小學(xué)招聘到的人工智能專業(yè)教師較少，這在一定程度上影響了人工智能課程的開展。缺少教師隊(duì)伍已成為如今中小學(xué)開展人工智能課程的最大問題。

四、解決人工智能教育問題的措施

（一）制定一致的人工智能課程標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)不同階段學(xué)生的性格特色與認(rèn)知能力，制定中小學(xué)人工智能課程的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，明確中小學(xué)不同階段的課程方向、內(nèi)容、與標(biāo)準(zhǔn)等，給予編撰教材與開展學(xué)習(xí)活動的指導(dǎo)，大力支持并激勵各中小學(xué)教師依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)開展具有特點(diǎn)的相關(guān)課程，構(gòu)建豐富的人工智能教育系統(tǒng)與教學(xué)實(shí)例。

（二）創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍。要想充分發(fā)揮人工智能技術(shù)的積極作用，必須要打造優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境。教師需要在日常教學(xué)時了解學(xué)生的真實(shí)需求，再將計算機(jī)、微電子技術(shù)等與課堂教學(xué)相結(jié)合，為學(xué)生打造有趣的學(xué)習(xí)課堂，為學(xué)生營造智能化的學(xué)習(xí)氛圍。

（三）打造高水平的教師隊(duì)伍。中小學(xué)管理層要想推動人工智能課程的發(fā)展步伐，必須重視人工智能教師隊(duì)伍建設(shè)。教師自身應(yīng)重視個人的教學(xué)情況，把人工智能技術(shù)與課堂內(nèi)容相結(jié)合，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性。同時，教師還應(yīng)積極與其他教師進(jìn)行教學(xué)經(jīng)驗(yàn)交流，進(jìn)一步提升個人的綜合水平。為了促進(jìn)老師間的交流，校長可以舉行研討會，讓老師在研討會上分享自己的經(jīng)驗(yàn)與心得。

（四）搭建新平臺，實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步。教育單位應(yīng)切實(shí)加強(qiáng)智能校園建設(shè)工作，推動人工智能在教學(xué)、管理、建設(shè)等多方面使用;開發(fā)立體的教學(xué)場，以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建設(shè)在線學(xué)習(xí)平臺，設(shè)立智能、多方位的教育研究體系;營造圍繞學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)氛圍，給予精準(zhǔn)推送的學(xué)習(xí)服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)最終的定制教育。政府可以定期舉行技術(shù)交流大會，讓中小學(xué)教師進(jìn)行技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)方面的交流，加強(qiáng)人工智能的推廣工作，促使全體教員參與到人工智能的使用團(tuán)隊(duì)中，以此來促進(jìn)人工智能的進(jìn)一步發(fā)展。

五、結(jié)語

人工智能作為信息技術(shù)課程的重點(diǎn)內(nèi)容，也是信息社會進(jìn)步的源泉。而中小學(xué)在學(xué)習(xí)人工智能知識與實(shí)踐時，需要學(xué)校、教師與學(xué)生共同努力。教師應(yīng)與實(shí)際的教學(xué)狀況相結(jié)合，持續(xù)改進(jìn)目前的缺點(diǎn)，以達(dá)到人工智能課程的教學(xué)目標(biāo)，提升中小學(xué)生的人工智能知識與實(shí)踐能力，培養(yǎng)符合信息社會需求的技術(shù)人才，為國家平穩(wěn)健康的發(fā)展添磚加瓦。中小學(xué)人工智能教育的普及，需要社會公益組織有效地整合中小學(xué)科技創(chuàng)新教育資源，更加有力地爭取各級政府和社會各界的支持，實(shí)現(xiàn)中小學(xué)人工智能教育的聯(lián)動協(xié)同、優(yōu)勢互補(bǔ)與合作共贏。

參考文獻(xiàn)

[1]曹兵.應(yīng)對人工智能，落實(shí)核心素養(yǎng)——基于核心素養(yǎng)的課程建設(shè)策略[J].華夏教師，2017（11）：22-23.

[2]吳茂松.高中數(shù)學(xué)教學(xué)滲透人工智能教育的策略研究[J].學(xué)周刊，2018（9）：43.

[3]蔡自興，徐光祐.人工智能及其應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2000.

[4]琳堯瑞，馬少平.人工智能導(dǎo)論[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002.

[5]李鵬華.人工智能在中小學(xué)及學(xué)前教育管理中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代交際，2018（2）：171-172.

[6]郭曉霞.人工智能將納入中小學(xué)教育[J].內(nèi)蒙古教育，2017（23）：36.

On the Application of Artificial Intelligence Education in Information Technology Course of Primary and Middle Schools

WEI Wen-yuan

（Yucai School of Laoshan District，Qingdao，Shandong 266000，China）

Abstract：With the active guidance of the country，artificial intelligence education presents a booming trend.The course in Information Technology is an important way for primary and middle school students to acquire information knowledge.Carrying out artificial intelligence education can effectively improve teenagers' cognition of the current situation of artificial intelligence development and research frontier，and promote the healthy development of primary and secondary education.This paper deeply analyzes the basic content and existing problems of artificial intelligence education，and proposes feasible improvement measures.

Key words：primary and middle schools;artificial intelligence education;application;the course in Information Technology