人工智能課程在中小學(xué)教學(xué)實施策略的探究

陳江

摘要：人工智能教學(xué)隨著時代的進步變得越來越重要，是學(xué)生學(xué)習(xí)計算機編程的重要載體，也是學(xué)生未來擇業(yè)的重要方向，更是學(xué)校實施素質(zhì)教育和信息技術(shù)新教材的重要抓手，中小學(xué)實施人工智能課程能有效提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。為了更好地開展人工智能教學(xué)，于是對人工智能課程實施作了初步的探索。

關(guān)鍵詞：人工智能;實施策略;科學(xué)素養(yǎng)

一、人工智能課程教學(xué)中的問題

通過走訪，筆者發(fā)現(xiàn)遵義市人工智能課程已經(jīng)開始起步，但還存在很多不容回避的問題。部分學(xué)校重視，但教學(xué)資源不足。遵義只有少數(shù)學(xué)校能將人工智能作為選修課程來進行開展。多數(shù)學(xué)校基本以課外活動、興趣小組等形式開展人工智能的相關(guān)教學(xué)活動，而參與各類競賽的學(xué)生也只有極少部分。由于人工智能教學(xué)任務(wù)一般由信息技術(shù)教師承擔(dān)，但教師水平參差不齊，使得教學(xué)效果不盡如人意。要讓更多的學(xué)校開展人工智能教學(xué)活動，更多的學(xué)生參與人工智能相關(guān)活動，學(xué)校必須解決資金與師資兩大問題。教師傾心付出，但缺乏專業(yè)素養(yǎng)。人工智能是一門綜合了自動控制、計算機、傳感器等技術(shù)的學(xué)科，學(xué)校的指導(dǎo)老師在從事人工智能教學(xué)時，必然遇到知識和技術(shù)上的難題。有些學(xué)校的教師無法給予學(xué)生教學(xué)，比如機器人競賽輔導(dǎo)時也只能聘請廠家的技術(shù)人員協(xié)助開展教學(xué)活動，從而無法開展規(guī)范的機器人教學(xué)活動。學(xué)生感興趣，但課程缺乏系統(tǒng)性。要不斷探索人工智能教育的理論與實踐的問題并且深入、健康地開展中小學(xué)人工智能相關(guān)教育活動，讓廣大學(xué)生真正從人工智能教育中獲益，則需要建立起系統(tǒng)的人工智能課程，充分發(fā)揮人工智能的教育價值。

二、課程教學(xué)策略

教學(xué)是實現(xiàn)課程目標(biāo)的主要方式，人工智能課程在實施教學(xué)時有靈活多樣的教學(xué)方法。 故而在人工智能課程中應(yīng)采取多種教學(xué)策略：以確保課程的有效實施。

（一）自淺入深，從普及性教學(xué)到競賽輔導(dǎo)

現(xiàn)在也有不少學(xué)校基本上是立足于普及教育開展人工智能課程，選擇的內(nèi)容大都是理論知識和計算機仿真，這些都比較抽象，對學(xué)生的鍛煉也是有限的;還有些學(xué)校已開展與機器人相關(guān)的課程，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)機器人的組成、動力、控制、傳感器等相關(guān)技術(shù)，絕大部分為中鳴教學(xué)機器人，這種機器人雖然方便了課堂教學(xué)的組織，但是也制約了學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力的訓(xùn)練。針對以上教學(xué)問題，我校的人工智能課程在前兩個教學(xué)階段，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)各種理論知識和設(shè)備各構(gòu)件功能，結(jié)構(gòu)化程序時使用流程圖模塊化編程，計算機端開始試著使用代碼編程，搭起學(xué)生通往高等教育專業(yè)化學(xué)習(xí)的橋梁。同時還加強了“算法與程序”“設(shè)計與制作”的教學(xué)內(nèi)容，使用Arduino的材料或者只選用機器人控制器、傳感器、電機等電子元件，由學(xué)生結(jié)合廢舊材料自己創(chuàng)意搭建，完成智能結(jié)構(gòu)的制作。這樣的處理，不僅提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的專業(yè)化程度，也讓學(xué)生真正從設(shè)備的控制者轉(zhuǎn)化為設(shè)計者。

（二）化繁為簡，合理安排任務(wù)

人工智能課程教學(xué)通常圍繞某個主題開展。當(dāng)前的教學(xué)中，通常采用任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)形式。但是人工智能課程的教學(xué)內(nèi)容繁多復(fù)雜，并不是幾節(jié)課或者幾個步驟就能解決的問題，這更是缺少系統(tǒng)的教學(xué)經(jīng)驗作為指導(dǎo)的體現(xiàn)。在實踐中發(fā)現(xiàn)，要想使人工智能教學(xué)活動有系統(tǒng)的教學(xué)形式，只有將教學(xué)內(nèi)容或任務(wù)進行合理分解，化繁為簡，合理安排課程才可以達到理想的效果。首先，按照學(xué)生的認知規(guī)律，由簡到繁地安排教學(xué)內(nèi)容;其次，根據(jù)層次突出的需要，由低到高地安排任務(wù)。

（三）創(chuàng)意活動，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力

該課程要設(shè)立自主創(chuàng)意活動，為學(xué)生提供自由的空間，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。

在創(chuàng)意時，學(xué)生的思維是天馬行空的，教師應(yīng)給予合理引導(dǎo)，指導(dǎo)學(xué)生將創(chuàng)意落實為具體方案。學(xué)生根據(jù)已掌握的知識，提出了一些創(chuàng)意方案。如利用濕度傳感器功能設(shè)計自動澆花裝置;利用濕度傳感器設(shè)計的智能空調(diào)遙控板。當(dāng)然，并非每個學(xué)生都能有發(fā)明創(chuàng)造。當(dāng)有的學(xué)生感覺無從下手時，我們可以指導(dǎo)學(xué)生利用機器人部件搭建一些現(xiàn)實生活中已有的應(yīng)用模型。在課程實施過程中，我們還要注重校園文化的建設(shè)。每年科技藝術(shù)節(jié)，會展示各種參賽作品，舉辦學(xué)生在人工智能課程中設(shè)計的作品競賽，還會舉辦各種文藝活動的展演。課程與科技藝術(shù)節(jié)的結(jié)合拓展了課程教學(xué)的效果。

（四）以項目任務(wù)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究能力

科學(xué)研究過程一般分為發(fā)現(xiàn)與明確問題、制定計劃方案、制作模型或原型，測試、評估、優(yōu)化，編寫產(chǎn)品說明書。在其他的課程教學(xué)中，學(xué)生很少能經(jīng)歷科學(xué)的研究過程，而人工智能競賽項目則非常適合學(xué)生經(jīng)歷整個研究過程。在教學(xué)活動中，我們要求學(xué)生完成每個任務(wù)時都須按照科學(xué)研究的過程來進行：提出任務(wù)——創(chuàng)意——設(shè)計與規(guī)劃——實驗，收集數(shù)據(jù)——分析論證——評估決策——交流反思。

（五）以賽代練，以賽促學(xué)，提高教學(xué)有效性

在教學(xué)實施過程中模擬比賽就顯得尤為重要。這可以讓在學(xué)校參與人工智能學(xué)習(xí)的每一位同學(xué)都能體驗比賽并從中得到鍛煉。比賽模擬著重鍛煉學(xué)生與人溝通、協(xié)作能力和決策能力，培養(yǎng)學(xué)生團隊意識和協(xié)作意識，培養(yǎng)學(xué)生們公平公正地參與競爭的道德品質(zhì)。在課程實施中，除了在集訓(xùn)階段安排完整的比賽項目的模擬，也在日常教學(xué)中融入小任務(wù)的比賽并模擬大賽形式：現(xiàn)場揭曉任務(wù)，現(xiàn)場編程調(diào)試。模擬比賽中，雖沒有具體的知識技能的教學(xué)目標(biāo)，卻是檢查教學(xué)效果的最好方式。

綜上所述，注重教師的培養(yǎng)才是開展好人工智能課程的根本，通過項目式教學(xué)能使學(xué)生能更自主的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，合理安排教學(xué)任務(wù)才能保證學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

參考文獻：

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