智慧課堂在高中信息技術人工智能教學中有效運用

摘 要：高中信息技術課程之中融入人工智能部分，可以使學生感受與認知人工智能知識及對應技術，切實了解人工智能語言所具有的基本特征，并擁有深入探索人工智能原理的可能性，對其解決實際生活中有關問題，包括語音識別、機器翻譯等提供幫助。從智慧課堂的角度出發，實施信息技術人工智能開展教學時有效應用進行分析，明確運用前的多項準備工作，以及運用時的創新渠道，將成為本次議題的重點內容，希望能夠讓學習者深入了解人工智能算法實現過程，并在搭建簡捷有效人工智能應用模塊后，培養其人工智能技術上的應用使命感。

關鍵詞：智慧課堂;高中教育;信息技術;人工智能

高中信息技術教學期間，所涉及的數據和計算，信息系統理論知識與社會實踐的內容很多，其中“人工智能”可謂是當前社會熱點詞匯，一些新概念與新應用，像物聯網、云計算、大數據之類，在進行應用開發期間，均會同人工智能產生不能分離的關系，同時現實生活中人們所廣泛接觸的工具，像符號運算、語音識別、機器翻譯等，皆可稱之為人工智能理念與相應技術下之特定產物。[1]對于人工智能開發而言，已是潮流趨勢，在授課期間，保證學生掌握人工智能系統的基本過程、基礎方法，帶動他們的信息技術核心素養全面進步。

一、高中人工智能教學現狀

在教育信息化改革持續深入背景下，現代化信息技術將被有效運用于課堂教學之中，因此便自然而然誕生了“智慧課堂”的概念，本概念中，“智慧”二字所強調的是與時俱進理念下的創新教育觀點，它將新型教育理念、方法與技術融為一體，共同讓課堂展示出智慧教育的特征。因此，“課堂”將基于動態學習數據分析，立足立體化的教學互動形式，讓學習資源以智能化的形式推送，并做到及時的評價與反饋，切實轉變學生協作交流的學習環境，智慧發展大幅度提升。

高中信息技術教學時，人工智能有其必要性，然而現在的問題在于：授課期間欠缺對人工智能教學的條件、學生情況思考，導致教學效果最終難如人意，其中典型的問題有幾個，包括：硬件與軟件條件無法有效應對人工智能教學要求;無論學生還是教師都缺少對于人工智能的正確認知，如學生視人工智能技術為高深學問，未能意識到這門學問在現實生活中的深度融入，教師在人工智能知識引導方面存在偏見，認為它和高中生實際水平格格不入;一線教師經驗不足，缺少充分的教學素養以應對人工智能技術專業知識結構。[2]針對這幾方面問題，從智慧課堂角度切入，可以說是非常得當的做法，它可高度匹配教學內容與教學模式，使學生得以更好地于具有“智慧”的課堂上，得到較好的人工智能內容傳達方式。

二、高中信息技術教學的智慧課堂準備

（一）項目引導

教師應轉變舊教學理念，及時調整教學方法，勇于突破傳統意義上的課堂模式所限，在項目內容中給學生提供思路引導，用特定任務展開學生學習的驅動，這可以說是智慧課堂的普遍前提。例如：對于專家系統基本原理、人工智能重要應用領域等項內容的教學，教師便可以增加項目教學的比重，讓課堂內容以具體項目任務為牽引，有效帶動教學實際效果的強化。此時，教師可視自身為引導者，讓學生受活動設計的引導而投入于具體項目之中。在具體的活動設計環節，需要強化針對高中生的學習能力分析，防止由于項目執行難度太大而產生傷害學生自信心問題。

（二）情境創設

合理化程度更高的教學情境，可以降低學生學習難度，使之可以更好投入人工智能相關知識的探索活動內。在授課之前教師應科學應用平時生活中常見事物，使之成為情境構建真實性的保障，讓學生可以據此避免新知識所帶來的陌生感和疏離感。現代信息技術發展日新月異，一些先進技術在人工智能授課中大量運用，教師可合理依靠網絡信息技術長處，進行資源的獲取、技術的整合，給學生創造既豐富又可把握的教學情境，優化大家的認知體驗。

（三）平臺構建

教師在開始授課前，給學生提供恰當的信息技術實踐平臺，讓他們能夠將學過內容進行高度靈活運用，并順勢增強他們的動手操作能力。若學校有足夠充裕的資金，教師也可以使用一些具有智能特點的產品組件，在此前提下激勵學生于課堂上以自主的形式設計并組裝。[3]再者，可與學生一起在人工智能大賽中實現自我提高，使其借助這樣的平臺機遇，用更為飽滿的熱情投入學習中，亦為在智慧課堂的前期準備中打下基礎。

三、高中信息技術教學的智慧課堂實施

高中信息技術人工智能教學的智慧課堂在實施時，為了突出人工智能的內容特點，突出智慧課堂的形式優勢，建議從項目實施調整、微視頻教學優化等方面展開思考。

（一）項目實施調整

教師利用學生的充分課前預習，以及自我在教前的準備工作，能夠明確教學重點，在學情診斷和反饋后，動態調整教學設計和教學內容，教學期間，教師應當以任務為導向，繼續進行動態調整，尤其對學生中大量出現之問題，在課堂上給予統一的、有效的講授。關于講授方式，則要強調多維互動的價值，既可借助信息技術及有關軟件對學生操作進行控制外，還可以結合希沃一體機等形式，增加互動的可能性與效率，同時產生課堂氛圍活躍的功能。例如：教師可借助希沃授課助手，實施手機同屏的教學，學生借助手機現場拍攝產生的動態圖片、視頻能夠被及時同步到一體機之上，這對于增進小組內分享、交流效果是有益的。另外，在智慧課堂之上，全部的教學活動都可以被如實記錄下來，教師可將記錄內容在整理后作為微課再次下發。若個別學生存在理解不透徹、記憶不清晰的問題，則可以借助此種資源自行完成查漏補缺。[4]比如：在涉及計算和問題解決中之算法與特征教學任務時，將有軟件開發社招新這一項目，其核心是探索計算機編程處理問題的過程。對于本項目而言，首個活動是分析面試題處理方案，本活動任務共包括三個具體內容，包括開關對應關系、發現被污染藥丸、誤刪的ID，各項活動內容均包括對應情境說明、解題指導。雖然我們注意到：解題指導并非對解題方法的直接說明，而是用啟發的形式來呈現，但依然不同程度地限制了學生的自由思考空間。為了使學生計算思維被更加有效地鍛煉，教師可以利用多媒體技術手段，對情境重新加以可視化展示安排，使學生能夠較好理解特定的情境限制條件。之后可再要求學生以小組討論為主要形式，分析求解問題算法，并由不同小組分別選派組員，分享本組的解題策略，由全班同學與教師共同進行驗證，判斷可以求解與否。教師在整個過程中，是項目活動的必然引導者和觀察者，對項目實施調整與有序推進負責。

（二）微視頻的應用

微視頻課程教學將流媒體作為其重要表現方式，可以較好地展示出智慧課堂的特點，它將信息技術人工智能課程之中的某一個知識點作為核心，并依此展開教學。實踐中，微視頻課程一般將占用教學時間之中的5分鐘至8分鐘，并盡力避免錄制時間多于10分鐘的情況出現。教師可先利用大數據分析了解云平臺之中的數據統計情況，再據此制作針對性明確的微視頻教程，同時依賴互聯網優勢，使大家可以比較自主地選擇恰當學習地點與學習時間點，充分展示出課堂的智慧性。再者，微視頻教學所具有的可重復播放優勢，便于學生在課后對知識難點進行消化，也可對學生有效理解與鞏固人工智能內容產生幫助。例如：當涉及數據庫系統的內容時，教師便可以將整個操作過程，包括啟動軟件、建立數據庫、保存數據庫等，全程展示于微視頻之上，在八分鐘的內容中，詳細出示流程的直觀細節。事實證明絕大多數學生都能夠在這個有限微視頻時間范圍內，順利掌握基本操作知識，如果依然存在理解不準確的情況，還可以反復觀看直至掌握為止。再如當涉及vb編程實例內容時，可分別運用分數相加及分數相減兩次微課程，淋漓盡致地表達出課堂的智慧效果。而為了增強教學針對性，教師還能夠讓學習能力更強的學生，學習分數相減微課，學習能力稍顯一般的學生，重點關注分數相加微課，即在教學內容選擇結構上增加判斷符選項，使智慧與人性相加的課堂，更有效地為學生發展需求服務。

（三）多媒體的教學

多媒體教學應屬于智慧課堂中一種有效運用的常用形式，它可以使教師和學生實時完成教授、學習任務。在教學過程之中，教師借助有效的客戶端形式，向全部學生客戶端進行教學任務發送，學生利用自己的客戶端完成群組實時討論互動。此時教師扮演了引導者的角色，當參與學生討論之際，用恰當的方式鼓勵原本不善于發言的學生積極投入，并給予積極的、正確的觀點和肯定。例如：當涉及算法內容時，教師給學生下發任務：現有一個人要劃船帶一只狼、一只兔子和一筐青菜過河，每次人只能帶它們中的一種過河，若人不在，則狼會吃兔子、兔子會吃青菜。請給出合理的算法設計方案，讓過河計劃取得成功。在學生收到任務后，便可以利用客戶端進行群組討論，給出多種不同的可能性，再重組、優化算法方案，教師則可給學生提供思考線索、必要提示，逐步引導大家對問題本質進行自主探究，做出最佳的算法方案。若在學生自主完成算法后，教師要于群組內給其充分肯定，并在多媒體平臺上進行展示，啟發大家深入思考：若再增加一樣內容，則算法又會產生何種變化？這可以讓多媒體的教學作用發揮到極致。

（四）教學中的調控

教師利用微視頻的應用、多媒體的教學手段，使高中信息技術教學的智慧課堂實施過程變得豐富多彩，在此過程中，則需要留意教學發展狀態下的實時調控問題。具體言之，即需要針對學生在課堂教學期間存在的一些共性問題，進行統一講授指導。在對講授方式進行選擇時，突出多維互動的作用，除了借助電子教室軟件，對學生操作進行控制指導外，還可結合諸如希沃一體機等形式，讓互動形式隨時變得更加靈活。例如：為了突出調控效果，可把手機現場所拍攝的小組項目活動動態情況同步于一體機之上，讓小組間分享與交流實時呈現。每個活動內容皆包含對應的情境介紹與解題指導，介紹和指導雖然并非直接給出解題方法，然而也會限制學生自由思考空間，為了解決這一問題，更好地發展學生計算思維，教師可隨時注意教學調控，依靠多媒體軟件展示情境，讓學生在充分理解情境前提下，盡量減少前置的限制條件，以更自由的方式展開探討[5]。

（五）教學后的提升

教學后的驗收，以及對應的評價和提升努力，讓高中信息技術教學的智慧課堂實施擁有一個完整的結局。當處于項目驗收階段時，各小組利用教學平臺，對有關項目成果進行上傳，并同時上傳過程性材料。而小組間可借此機會，于平臺范圍內觀摩學習、相互交流。在大數據統計分析后，教師也可能比較全面地了解學生學習情況，并就其學習成果作出評價，對教學過程展開反思，而從學生角度來看，利用平臺智能評測與個性推送的幫助，鞏固延伸知識過程也將變得順暢。此外教師可注意到：在新教材各個單元內都安排了一定的拓展練習內容，教師可據此進行任務拓展，如數據分析和人工智能部分，可增設人工智能科普營辯論賽的內容：人工智能有可能取代人類嗎？從你收集的資料出發，給出你的觀點。作為本單元項目活動提升的一種形式，學生可以在課后進行有關資料收集工作，并從個人觀點出發，分為正方和反方，在網絡即時通信工具的支持下，分別進入各自陣營，展開對于辯題的各自看法。辯論賽可以用視頻會議的形式進行。在此期間，除了一般的辯論流程之外，教師還可組織結辯后的自由發言，使更多學生有機會參與其中，用思維碰撞的做法，保證已經獲得的學習成果被鞏固。

結束語

高中信息技術人工智能教學期間，有幾個問題是非常值得探討與思考的，如：課程知識覆蓋面與探索深度的問題，如何安排人工智能教學內容、知識深度的合理、可行方案問題，以及從高中生知識結構、學校師資配備、智慧課堂理念等角度出發的實際教學開展問題等。針對這些問題，教師應當作出審慎思考，并以對學生負責任的態度，進行充分的教學前期準備工作，再分別從課中的調控、微視頻教學、多媒體教學等角度，有效變革課堂教學，真正讓人工智能教學具有智慧課堂的特征，全面提升教學效果與學習效率。

參考文獻

[1]華文學.高中信息技術課程中的人工智能教學[J].中國多媒體與網絡教學學報（下旬刊），2020（03）：95-96.

[2]韓克.高中信息技術課程中的人工智能教學[J].中國校外教育，2019（29）：165-168.

[3]強曼麗.基于信息技術環境下的課堂教學模式之初探[J].新課程，2020（35）：110-111.

[4]趙加鑫.智慧課堂在高中信息技術教學中的實踐與探索[J].中國現代教育裝備，2018（2）：13-15.

[5]金晶.依托項目教學生成思維可見的課堂[J].文理導航（下旬），2020（11）：11-13.

作者簡介：林琳（1979— ），女，漢族，福建福州市人，大學本科，福建省永泰縣第一中學，一級教師。研究方向：高中信息技術教學與研究。

課題名稱：本文系福建省教育科學“十三五”規劃2020年度課題“基于STEAM理念的高中人工智能項目教學設計研究”（立項批準號：FJJKXB20-1231）研究成果。

2734500511238