淺析中學生人工智能計算機思維與編程教學實踐研究策略

作者簡介：譚方芳（1982～），女，漢族，吉林梅河口人，福建省長汀縣第一中學，研究方向：教育基本理論。

摘 要：隨著社會的快速發展以及課程改革的持續深入，在高中信息技術教學過程中，人們對計算機思維開啟了新的關注模式。計算機思維與傳統的思維模式有著獨特的差別，同時這也是當前信息技術學科最為核心的素養。尤其是在中學生人工智能課程教學中，融入相應的計算機思維，能夠讓學生更好地理解和掌握信息科學的核心，讓學生的計算機能力不斷提高，同時也能夠有助于提升學生的綜合素養。

關鍵詞：信息技術;計算機思維;編程教學;能力提升

中圖分類號：G633.67 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8918（2022）20-0014-04

所謂的計算機思維，是一種較為抽象的思維概念，借助于行之有效的思維方式，對實際問題進行有效解決。當面對一個獨特問題的時候，我們最初都會嘗試用傳統的方式進行解決，但是隨著社會的發展與進步，很多的問題變得不再那么具體，顯得較為抽象，這時候就要借助相應的計算機思維，通過抽象的方式來進行理解、分析，最終對問題進行有效的解決。目前的教育主要是培養創新型人才，而在人工智能時代，不僅需要培養學生高階認知能力，同時需要培養學生良好的計算機思維能力。

一、人工智能時代背景編程教與學存在的普遍問題

（一）授課模式的局限性

就當前這個現狀來看，現有的授課模式還是以教師先進行演示，然后再讓學生進行模仿實際操作進行學習，授課的時候教師大多數都是運用理論的授課和講解一些簡單的案例操作，從而對一個知識點和一些方式方法進行的解釋，長時間這樣給學生進行授課，他們學習到的知識都是一段一段的，不是一個整體，他們學習到的只是那些簡單的操作，沒有學習到思想和創意，他們只是機械地學會了一些知識點，并沒有真正掌握這些知識。編程教學需要考慮到學生思維能力的培養，以及動手操作能力的培養。如果授課模式較為單一，不利于學生發散性思維的培養，當學生在解決問題的時候，對抽象性問題無法借助于計算機思維，不能獲得較好的教學效果。

（二）學生學習的單一性

學生學習的單一性主要表現在：第一，教師在進行授課的時候，學生只能在課堂中被迫地接受知識，教師沒有給予學生留一些時間，讓他們主動思考和學習;第二，學生在進行練習的時候，那些素材獲得的渠道是比較單一的，只能接受教師給他們傳輸的素材，教師在布置作業的時候，也是根據他們給學生的素材布置的，學生不能再去找一些新型的素材進行學習復習;第三，在進行操作的時候沒有創新，教師在課堂上進行授課的時候，一般都是教師先進行一遍演示，然后學生再進行模仿，這樣的教學效果不好，學生不能看到自己的缺點在哪里，只是一味地模仿教師的做法。在實際操作的時候也只是根據教師上課進行的演示內容去進行模仿，然后操作練習做作業，這樣容易失去學習的興趣。在人工智能時代背景下，編程教學會激發學生的學習興趣，這就需要多樣化的教學模式。

二、人工智能時代需要建構新的教學模式

隨著課程改革的持續深入，很多傳統的教學理念和方法已經不再適應社會的需要，這就需要結合當前的人工智能時代背景，構建新的教學模式，這樣才能提高課堂教學效率，培養學生良好的學習習慣，提高學生的學習能力和綜合能力。比如，項目式教學法就是一種較為優秀的教學方法。這種教學方式是在建構主義學習理論中衍生出來的。在建構主義者看來，學生學習知識需要借助于相應的教學情境，借助于他人的幫助，在課程以及相應的資料之下，借助于知識的建構來獲得最終的知識技能和具體的知識。在具體的學習中，總是會涉及相應的項目，學生在學習項目知識的時候，并不是獨立進行學習，需要借助于教師的組織和引導，調動自己的積極思維，主動投入到相應知識的探究中。當教師創設了行之有效的教學模式之后，學生帶著問題進行分析、探究，最終找到解決問題的方式，從而建構起相應的知識體系，以此來提高自己的學習能力和綜合素養。

若要培養中學生良好的計算機思維，可以借助人工智能項目式的教學模式，通過項目式學習模式，有效解決實際問題。同時，學生在學習過程中必須融合相應的人工智能知識，將具有現實意義的項目充分設計出來。在設計的時候，務必要考慮到項目的情境、人工智能的知識點，這樣才能將項目的學習支架有效完善。教師在整個學習活動中，借助于相應的引導，創設有效的教學情境，讓學生對問題進行自主探究，同時結合小組合作學習模式，完成項目學習過程，最終提交項目作品。

在人工智能項目教學的實施過程中，需要注重一系列的細節。具體涵蓋了項目需求分析，同時需要制定具體的實施方案，并且需要探究方案中涉及的新知識，還需要考慮作品方案的實施過程中，交流評價，以及能力等方面。學生在教師的引導和指導下對具體的項目內容進行了充分的學習之后，才能有效提升自己的知識技能，同時有效培養自己的計算機思維能力。

編程教學就是對具體的項目進行對應的學習，教師引導學生在面對具體的問題，形成有效的實施方案，并且有效解決問題的時候，就能對自己的計算機思維進行培養。學生在面對學習任務的時候，可以將大的任務進行逐步的細化分解，然后根據問題進行逐一解決，最終就能獲得相應的計算機思維。

（二）實施教學項目

在實施教學項目之前，教師需要對學生的掌握情況進行充分的了解，教師可以互補分組的方式，在深層次分析各個小組存在的問題之后進行針對性地指導，同時根據學生的實際操作過程結合項目的技術性、實踐性和綜合性進行科學合理的指導，針對學生的實際學習情況引導學生積極主動調動自己的創新性思維，將自己的想法大膽融入具體的項目教學中，通過這樣的方式能夠讓學生深層次理解高中信息技術課程的各種知識。另外，在學生完成教學項目的過程中，教師要引導學生對自己操作過程中存在的不足之處進行認真的分析和總結。當教學項目得以有效完成之后，教師要引導學生反思和總結項目過程中的實際操作，通過相互交流的形式，深層次認識信息技術課程，這樣不但能夠提高學生的信息技術學習能力，同時能夠增強班級的凝聚力，為后續的學習奠定相應的基礎。A19BE8DE-B9A7-42F7-B088-9172A781F247

三、人工智能時代背景下編程項目教學對計算機思維的培養

在人工智能時代背景下的高中信息技術教學中，總會涉及較多的項目實踐課程。在教學過程中，教師要借助于書本知識以及把握學生的學習實際，不斷提升學生的學習能力和綜合素養。本環節主要是借助于“智能語音電話簿的設計與制作”來分析在具體的編程教學中如何有效培養學生的計算機思維，以此提高學生的學習能力。

（一）編程教學中的任務驅動

針對課程設計的內容，本次項目的設計主要是制作智能語音電話簿，教師根據學生的學習實際以及學習內容，將項目情境和學習支架展示出來。本次采用的編程工具為App Inventor。在學習的過程中，主要采用模塊拼接方式，從而對移動應用的設計工具進行快速開發，通過這樣的項目設計，設置具體的任務，可以讓學生的計算機思維能力得到有效的提高。在高中信息技術教學過程中采用項目教學法，需要籌劃相應的項目，這是采用項目教學法非常重要的環節，就是我們通常所說的“有的放矢”，在籌劃的過程中要對項目的難易程度進行科學合理的把握。如果設計的項目較為簡單，對學生的綜合應用能力沒有相應的提升作用;如果設計的項目較為復雜，超出了學生的能力范圍，會讓學生在面對具體項目任務的時候不知所措，不能有效完成項目任務，必然會打擊學生的學習積極性。比如在教學選擇過程中，教師在Flash和Word二者之間進行選擇，教學需要考量學生的綜合能力，從而將Word作為主要教學項目，因為對于高中的學生來講，Flash的操作難度較高，學生不能有效完成這樣的項目，從而讓項目設計不能取得相應的效果。但是教師根據學生的學習實際，采用Word作為項目任務，這樣的難易程度能夠被學生所接受。借助于Word教學項目的操作，能夠讓學生有效的掌握基礎性的信息技術知識，有利于學生更好地開展其他的教學項目。

（二）編程教學中人工智能項目教學實施過程

在實施教學項目之前，教師需要充分的了解學生的掌握情況，采用互補分組的方式，在深層次分析各個小組存在的問題之后進行針對性的指導，同時根據學生的實際操作過程結合項目的技術性、實踐性和綜合性進行科學合理的指導，針對學生的實際學習情況引導學生積極主動調動自己的創新性思維，將自己的想法大膽融入具體的項目教學中，通過這樣的方式能夠讓給學生深層次理解高中信息技術課程的各種知識。另外，在學生完成教學項目的過程中，教師要引導學生對自己操作過程中存在的不足之處進行認真的分析和總結。當教學項目得以有效完成之后，教師要引導學生反思和總結項目過程中的實際操作，通過相互交流的形式，深層次認識信息技術課程，這樣不但能夠提高學生的信息技術學習能力，同時能夠增強班級的凝聚力，為后續的學習奠定基礎。

1. 分析需求

教師引導學生對項目功能的實現情況進行明確之后，就要讓學生逐個分解任務，逐步解決每一個小任務。在解決問題的過程中，需要調動學生的計算機思維進行有效的解決，將這些抽象的問題具體化，采用分解的方式，將復雜的問題進行分解，從而從小任務進行思考，最終能夠高效解決問題。

2. 制定方案

教師引導學生逐步分解具體的項目任務，要理論聯系實際，將日常生活中的實例應用到教學中，以此來提高學生的計算機思維能力。教師可以讓學生回顧自己在手機應用程序中電話簿的使用情況，借助于任務分解，深層次理解編程的核心技術以及具體的功能。通過探究，讓學生總結并概括出日常使用這類功能軟件時獲得的經驗，以此來有效解決教材中所對應的問題。

當學習進行到這個階段的時候，教師要引導學生從產品功能角度出發，設計出產品的顯示界面，從而將各功能要素展示出來。在編程設計的時候，務必要考慮產品的設計目標和功能，對產品的模塊進行分解，同時需要對不同模塊間的相互關系進行充分的明確，最終將系統總體方案的流程圖繪畫出來。設計這方面功能和模塊的時候，需要學生調動自己的計算機思維，才能將較為抽象的問題變得具體化，從而有效解決實際問題。

3. 探究新知

當教師引導學生制定了相關的方案之后，就要開始探究編程中涉及的新知識。具體指的是在完成了語音識別技術的前提下，讓學生對其中的概念、原理和具體的用途進行充分的明確。教師在這個教學過程中，需要引導學生借助于生活中的實際應用進行探究分析，對語音識別技術的積極性作用進行充分的感知。學生只有調動自己的計算機思維，才能進行任務的分解，明確其中的概念，借助抽象性思維，獲得相應的算法，從而去評價設計的有效性。

4. 實施方案

這部分教學是整個流程的重點工作，當進行了產品的前期需求分析與設計，就要進行產品的開發實踐，本案例采用的編程工具為App Inventor，借助于這一軟件能夠獲得不錯的設計效果。

教師引導學生從設計出發，將相應的草圖擬畫出來，借助于App Inventor軟件，對涉及的組件進行恰當地選擇，同時對組件的屬性進行充分的設置，從而完成界面設計。學生依據產品流程圖展示出來的算法，借助于設計軟件，進行產品的呈現編寫。當算法的編寫完成之后，需要對運行效果進行查看，通過認真的調試，對其中的錯誤進行修改，若有問題需要進行及時的調試，找到解決問題的最佳方法。

在這個流程中，需要涉及較多的計算機思維，其中有一定的抽象概念和操作方法，只有根據流程圖，將產品需要執行的每一步詳細指令寫出來，這樣才能讓作品的功能得以實現。

5. 展示與交流作品

這個過程主要是讓學生通過展示與交流作品充分展示其中的計算機思維。小組通過合作探究形成自己獨特的作品之后，借助于演講的方式，對照自己小組的設計，對產品設計過程和最終的結果進行展示。其他小組根據自己小組的設計過程，進行思維上的碰撞，從而形成新的知識流程，最終讓設計更為科學合理，以此來提高學生的學習能力和綜合素養。

6. 評價與反思項目A19BE8DE-B9A7-42F7-B088-9172A781F247