信息技術課中人工智能多維滲透教學策略

郁益

[摘 要]人工智能作為前沿的技術，正逐漸運用在人們生活中，在信息技術課程中融入新一代人工智能教學，運用從感知到探究人工智能技術的研究策略、從解決問題到搭建智能系統的學習策略、從關注計算思維到核心素養的形成策略，從項目體驗到創客能力的提升策略，使學生在多重策略中引發持久學習興趣，主動參與學習活動，善用計算思維和解決實際問題的能力，培養學生自主學習、樂于探究、勇于創新、勤于動手，與人交流與合作的能力，提升學生的信息素養。

[關鍵詞]人工智能;信息素養;批判思維;計算思維

[中圖分類號] G43[文獻標識碼] A[文章編號] 1007-9068（2020）24-0079-02

人工智能是信息技術最新的前沿技術，是未來高科技的發展趨勢，將以迅猛的速度發展，沖擊著人們的日常生活。春晚上，無人駕駛車隊氣勢磅礴地駛過港珠澳大橋;橋下近100艘無人船，列隊成“離弦之箭”穿過大橋;大橋上空300架無人機組成的海豚造型點亮了夜空。這不僅是一場盛大的視聽享受，更讓我們感受到人工智能的迅速發展將深刻改變人類社會生活、改變世界。掌握人工智能技術將是人們在現代信息社會生存與發展必備的基本技能，小學生學習人工智能技術的簡單應用，是適應未來發展的需要，是滿足學生個性化發展的需要，增強個體在信息社會的適應力與創造力，對個人發展、國力增強、社會變革有著十分重大的意義?？梢娭挥刑剿鞲佑行У慕虒W方法才能開展好人工智能技術教學，從而培養學生積極主動地學習、樂于探究的能力，提升學生運用信息技術解決實際問題的能力，提升學生的信息素養。

一、人工智能是信息技術的前瞻技術

人工智能（Artificial Intelligence，AI）是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。它是研究如何利用計算機模仿和實現如學習、推理、思考等人類的智能行為，使得計算機更好地為人們的社會生活服務，掌握人工智能技術是信息社會人才必備的技能之一。

信息素養指的是具有積極主動地學習、探究與應用信息技術的興趣與愿望;了解信息技術的基礎知識，掌握信息獲取、加工、管理、表達與交流的基本技術;能夠借助信息技術創造性地解決生活和學習中的一些實際問題;了解與信息技術應用相關的法律、法規，形成與信息社會相適應的價值觀與責任感，它是當今社會每個公民必備的基本素養。

人工智能作為信息技術的前瞻技術，代表了信息技術的發展方向。中小學生在信息技術課中學習人工智能技術，感知人工智能技術的特點，認識人工智能對社會的影響，了解信息技術發展的前沿技術，有利于提升學生的信息素養。

二、人工智能教學的核心與關鍵

1.信息素養是人工智能教學的核心

學習信息技術的實際需要不是單純地讓學生掌握軟件的操作方法，更為重要的是培養學生的信息素養。信息素養是當今社會每個公民必備的基本素養。信息素養是人們在解決問題時利用信息的技術和技能，是傳統文化素養的拓展、延伸，是終身學習的前提。培養學生具有良好的信息素養，可為他們今后適應信息化生活、走向學習化和學生的終身發展奠定了堅實的基礎。人工智能技術是信息技術領域的前瞻性技術，小學階段的人工智能教學以培養學生的信息素養為核心，讓學生在體驗、認識人工智能知識與技術的過程中，開闊學生的視野，激發他們對信息技術美好未來的追求，培養學生的多種思維方式，提升他們的信息素養。

如在學習《遠程控制智能家電》時，先通過用手機遠程控制“小胖機器人”的視頻，引起學生的興趣，啟發學生思考“如何實現手機對智能家電的遠程控制”，然后學生自主探索，借助教材、網絡搜索相關資料等，并組織學生展開討論，再通過小組合作完成手機控制風扇開關的小實驗，讓學生進一步理解基于移動通信網絡的智能手機是主要的移動控制終端，在這一過程中培養了學生的合作交流能力、動手實踐能力和運用所學的新知識技能解決問題的能力，進一步提升了學生的信息素養。

2.批判思維是人工智能教學的關鍵

批判思維可以指導人們有效地甄別信息并做出正確判斷，它是核心素養的重要組成部分，培養學生批判性思維是當今教育追求的核心目標。義務教育信息技術課程的總體目標是培養學生的信息素養，批判思維在信息素養中有著非常重要的作用，能否有效地獲取信息、處理信息，能否正確、準確地分析與評價信息，能否養成良好的信息意識與行為習慣等，這些都離不開批判性思維。科學技術是在質疑、否定和批判中發展起來的，人工智能技術的發展、它對未來社會的影響等更與批判思維密切相關，批判思維促進了原創、顛覆性技術的產生。

如在學習《人工智能技術發展》時，通過展示相關視頻，小組成員之間、師生之間的思考、討論等，擴大人工智能技術對社會的正面影響，探討人工智能的利與弊，讓學生不僅學習到了人工智能技術飛速發展給我們的生活帶來了許多便捷，了解智能應用系統所面臨的倫理與潛在威脅，更學會用批判的眼光看待人工智能，辯證看待人工智能技術對社會發展的影響。

三、小學信息技術課程中人工智能教學策略

1.從感知到探究人工智能技術的研究策略

赫爾巴特認為興趣能引起對物體正面的、全面的認識，興趣能導向人們進行有意義的學習，可為進一步學習提供動機。小學生初次接觸人工智能這一陌生的學習領域，學習的熱情會非常高漲，人工智能教學要結合小學生認知特點、學習特點、年齡特征等，充分利用學生生活中的資源、題材和范例，充分發揮信息技術學科本身的優勢，在實踐活動中激發學生的學習熱情，這不僅讓學生學習興趣倍增，更讓學生對人工智能領域有感性認識的。

如在《初識人工智能》中可以通過展示各種智能機器人的圖片、動畫、視頻等直觀、生動、形象地使學生了解人工智能的發展和應用，讓學生感受到人工智能對人們的生活、工作、學習帶來的巨大變化，引發學生的學習興趣，引導學生主動參與學習活動，充分調動學生學習的積極性、主動性，為進一步學習其他有關知識打下基礎。

2.從解決問題到搭建智能系統的學習策略

《江蘇省義務教育信息技術課程指導綱要（2017年修訂）》中提出學生要適當關注前沿技術，如人工智能技術、機器人技術及物聯網技術，提升技術應用的能力和利用信息技術解決實際問題的能力。人工智能教學為信息技術學科帶來新鮮活力，讓學生了解人工智能技術，感知人工智能技術的魅力，初步了解人工智能的工作原理，利用自己所學過的信息技術、數學、科學相關專業的知識，設計與實現簡單的人工智能系統。在此過程中，學生真正成為實踐活動的主人，更提升了學生解決問題的能力。

如在學習《掃地機器人》一課時，學生要學習搭建掃地機器人，讓學生通過觀看視頻中掃地機器人是如何工作等，思考其中的工作原理是什么，引發學生自主探究機器人掃地的一般流程，進而了解掃地機器人的工作原理，搭建出掃地機器人。這個學習過程中學生感受到了機器人活動的樂趣，培養了科學而高效的思維方式，并從中提高了學生分析問題和解決問題的能力。

3.從計算思維到核心素養的形成策略

從小學生的年齡特征、心智發展水平、接受能力等方面考慮，小學中的人工智能課程教學應以培養學生思維方式為目標，特別是培養學生的計算思維。在人工智能教學中注重培養學生的計算思維，有利于提高學生解決實際問題的能力，有利于他們適應在信息化社會中學習、生活。計算思維的核心是程序設計，程序設計更是人工智能技術的靈魂。學習程序設計可以培養學生更具條理性的思維方式，有利于發展學生的邏輯判斷能力、抽象思維、計算思維等能力，并在這一過程中培養了學生學會運用算法解決實際問題的能力，關注學生的核心素養。

如在學習《人工智能問題解決》中，結合開源硬件，實現簡易的人工智能系統。經過前期的Scratch程序設計學習后，學生嘗試在S4A中連接如光敏傳感器、火焰傳感器等等，不僅可以方便地制作出豐富多樣、個性化的交互式故事、動畫、游戲等，還可以方便地創造出個性化的智能用品。在學習過程中學生既感受到了人工智能帶來的便利，又向學生了傳遞計算思維，激發學生的計算思維能力，對于學生進一步學習人工智能相關知識具有十分重要的意義。

4.從項目體驗到創客能力的提升策略

項目體驗學習是一種新型教學模式，它以學生為主體，教師為主導，以相對獨立項目為學習主線，變學生被動學習為主動學習，讓學生通過親自操作體驗，自主探究分工協作，完成學習任務，進一步感知領悟掌握所學知識。人工智能技術為創客教育打開全新的發展方向，在完成一些創客作品時，采用項目體驗學習，引發同伴間的交流、思考，激發學生學習的積極性，培養學生的動手實踐能力、創新思維等多種思維能力，進而他們的創客能力也得到了提升。

如在學習《智能樓道燈》時，選取貼近學生的生活實際的題材，利用紅外傳感器自己動手制作樓道燈。采用項目體驗學習，自主探究紅外線傳感器的工作原理，電路連接的相關知識，進而動手搭建，不斷地改進完善作品。一個項目作品完成后，各組之間分享和交流作品，相互評價。在這一項目學習活動中，學生學習興趣、創新能力、實踐能力等充分得到了鍛煉和提高，在創客活動中培養了學生獨立思考和勇于創新的意識。

通過學習人工智能技術，不僅可以激發學生對信息技術發展前景的向往和對未來科學的追求，更在學習活動中培養了學生自主學習、勇于創新等能力，學會用人工智能技術解決實際問題，提升了學生的信息素養。

（責編 韋淑紅）