人工智能背景下中學信息技術教育探究

馬曉龍

2017年，國務院發布了《新一代人工智能發展規劃》，意味著人工智能的發展逐步受到重視。因此，信息技術教育也開始關注人工智能相關的內容。

一、人工智能對中學信息技術教育的重要意義

目前，為了適應新時代人工智能技術的發展，部分中學開始針對信息技術教育進行深入改革，組織開展將人工智能融入教育的研究工作，力求實現人工智能與傳統課程的有效結合，確保信息技術教育跟上時代步伐，使學生掌握更為前沿的信息技術知識并實現信息素養的提高，助力學生的未來發展[1]。

人工智能是計算機學科發展出的一個新分支，其將計算機模擬技術與人類智能進行了充分融合，可以協助人類進行推理、設計、驗證及規劃工作，解決許多復雜的問題。人工智能和一般信息技術不同，將其融入中學信息技術教育，可以豐富相關教育活動，讓學生有機會感知、體驗人工智能技術，了解更多的結構性與半結構性知識，從而鍛煉創新思維，提升信息敏感度，掌握更多信息技術的應用技能。同時，人工智能與教育的結合，也能進一步豐富學科內容，推動中學信息技術教育改革的發展。

二、中學信息技術教育現狀

在人工智能背景下，我國的中學信息技術教育還處于起步階段，面臨著許多困境，具體包括三點。

（一）相關教育資源的分配存在不合理的情況

中學信息技術教育資源主要包括教學資源和師資兩個方面，但同時也涵蓋了硬件配置的資源及政策支持性資源。而當前的主要問題是，不同地區和不同學校的教育資源存在分配不合理的情況。該問題受到了許多因素的影響，例如我國東部沿海地區的經濟發展速度頗快，在一定程度上帶動了教育、文化等方面的發展，形成了深圳、上海等眾所周知的優質教育區，這也導致不同地區的教育差距愈發顯著[2]。

（二）課程更新不及時，重視度不夠

在信息技術教育課程體系方面，許多地區的中學都更新得不夠及時和完善。信息技術可以說是當前社會中發展速度最快的技術。而大多數中學的信息技術課程教學，雖然能夠讓學生掌握一定的基礎信息技術，卻無法讓學生接觸到時代前沿的信息技術。在教學對象方面，家長和學生受到傳統學科體制的影響，普遍認為應當優先掌握語數外等學科，而將其他學科置于次要位置，甚至將學習信息技術等學科的時間也用在語數外的學習上，直接影響了信息技術教育改革的進展。

（三）教師隊伍的理論性與實踐性創新不足

中學信息技術課程的許多內容開發時間較晚。人工智能這部分教學內容就是近些年隨著該項技術的發展而增添的，其配備的教師隊伍有許多可改進之處。比如，在理論教學方面，部分教師只是通過網絡了解到一些基礎的人工智能信息，未能深入地對相關的理論知識進行研究，更難以在教學中應用人工智能相關的理論；而在實踐教學方面，一些中學沒有提供人工智能相關的教學實踐基地，再加上教師本身的實踐能力不足，導致信息技術課程的教學改革無法有效落實。

三、人工智能背景下的中學信息技術教育發展路徑

（一）創建融入人工智能教育的特色課程

在人工智能背景下，信息技術教育必然要做出改變，最重要的是要融入人工智能教育思想。因此，應當在現有學科課程體系的基礎上創建以人工智能為特色的課程，帶動信息技術教育在新時代的可持續發展，這不僅有利于開發出實用性更強的計算機程序，還有利于提高人才的信息技術水平。例如，對于中學信息技術教育而言，在創建人工智能類課程時，需要把握哲學及倫理學的內容，同時需要組建具有一定技術應用水準的信息技術教師團隊。人工智能特色課程的開展，應當以促進學生全面發展為主要目標，保證發揮教學的真正價值[3]。

第一，可在開展課程教學時采用分層法，促進人工智能教育和當前信息技術教學的充分結合，盡量滿足當下中學生的實際需求。教師應當對人工智能理論進行深入研究，制定具有特色課程體系的科學教學方案。由于目前中學生對信息技術基礎知識的掌握程度不一致，其在學習更高級的人工智能知識時，面臨的學習難度也不盡相同，其中一些學生可能會由于學習困難而失去對新課程的興趣。為了解決這些問題，教師可以設計針對不同層次學生的學習方案，照顧到每一名學生，保證融入人工智能教育的特色信息技術課程獲得良好效果。在具體教學過程中，針對學習能力較強的學生，教師可以開展智能機器與程序編寫的教學；而針對信息技術基礎較薄弱的學生，教師則可以將教學重點放在基礎概念的講解方面。在開展人工智能信息技術分層教學之前，教師需要做好相應的準備，可采取調查問卷等方式詳細了解學生的知識結構，問卷內容包括學生的信息技術學習情況、興趣等；同時也可讓學生進行上機模擬考試，了解其計算機知識基礎水平。在調查結束之后，教師要依據學生的興趣愛好和基礎知識水平對學生進行分層，但不宜分層過多，比如可以劃分為A、B、C三層。接下來，教師要針對不同層次的學生運用不同的教學策略：針對C層學生要采用“穩扎穩打、耐心教導”策略，幫助學生打好基礎；針對B層學生要督促其學好理論知識，并加大技能訓練力度，激發其學習興趣；針對A層學生則應采用偏技能教學的策略，可將其培養為信息技術特長生，為日后成為相關領域的優質人才打下基礎。

第二，可利用案例教學法幫助學生深化對課程知識的理解和認知。融入人工智能教育的特色信息技術課程的教學重點在于進一步深化學生對課程知識的理解和認知，幫助學生對課程知識進行掌握、運用，讓學生在學習信息技術內容的同時，實現創新能力的提高。因此，信息技術教師可以借助一些生活化的案例開展人工智能特色課程教學工作，但是選取的案例需要符合學生的理解水平，并與教學要點相契合。比如，當前許多短視頻軟件就是利用大數據及人工智能技術收集用戶對某一界面的瀏覽時長、點贊數、評論數等信息的，然后分析用戶的喜好。教師可以引導學生親自試用這種軟件，從而加強學生對人工智能知識的理解。再比如，為了激發學生對人工智能領域的興趣，教師可以為學生播放科幻電影《終結者》中的智能機器人片段，讓學生對人工智能產生好奇。同時，教師還可以收集一些人工智能的街舞比賽等視頻，幫助學生開闊眼界，進一步深化對人工智能知識的理解和認知。

第三，可以問題來驅動融入人工智能教育的特色信息技術課程的教學工作。對于中學信息技術課程來說，人工智能教育相關的內容是十分新穎的。要想有效利用這些內容提升學生的信息素養，需要打破傳統的教學模式，如可以將問題任務作為課程教學開展的驅動力。在實際教學過程中，教師可以在課堂上提出一些人工智能項目問題，激發學生的探索欲望。教師也可將學生劃分為不同的項目小組，讓學生以小組合作的形式進行學習，從而提高學生綜合素養。例如，教師可以提出符合學生認知水平的問題：“由于節能、綠色、環保是當前社會發展的重要理念，目前許多地方開始使用智能燈。但是智能燈與傳統照明燈有著很大的不同，你知道智能燈有什么樣的特點嗎？知道它控制發光的原理嗎？”教師可以利用這類問題引出相關的人工智能知識，再讓學生利用可視化工具了解智能燈的具體設計，然后將學生劃分為幾個小組，使其通過分工協作進行智能燈的設計與展示，最后帶領學生繪制思維導圖，總結回顧課程知識點。

進一步開拓中學信息技術教育的新領域，不僅可以拓寬學生的視野，還有利于提高教師團隊的專業水平。因此，將人工智能教育融入信息技術課程教學是未來發展的主要趨勢。

（二）整合人工智能教學資源并建立興趣實驗室

人工智能背景下，中學信息技術教育還應當全面整合人工智能教學資源，不再局限于傳統教育領域。由于中學信息技術課程在很長一段時間內都采用以教師講解為主的授課方式，盡管學生有機會上機學習，但接觸到的人工智能知識較為有限，難以進行深入學習。對此，信息技術教師可以廣泛搜集網絡上的人工智能教學資源，全面整合后融入課堂教學，讓學生對人工智能知識的理解更為深刻。比如，教師可以利用網上的人工智能教學資源制作課件，并在課堂上為學生進行演示。同時，教師還可以搜集人工智能發展的最新動態新聞，在課堂上為學生介紹，激發學生的學習熱情[4]。

此外，學校也有必要建立人工智能興趣實驗室。中學是一個較為特殊的階段，大部分中學生都具有豐富的創造力和想象力，能夠快速接受新理念和新事物。因此，這個階段的教育應當積極利用一切資源來激發學生的興趣，為學生創造人生中難忘的學習歷程。這樣不僅有利于學生的未來發展，而且對整個社會的發展也很有意義。因此，在中學建立人工智能興趣實驗室具有重要的意義。這種興趣實驗室的規模無須太大，但一定要具有奇特性、創意性，能夠讓學生產生新鮮感并愿意主動進入實驗室學習，從而推動中學信息技術教育的進步。以興趣推動信息教育，也能讓學生更好地學習人工智能知識，更好地面對未來的科技發展。當前許多地區的中學都已經建成了多元開放的人工智能實驗室，并在實驗室中開展了系列活動，進一步提升了學生在操作機器人及編程等方面的能力。同時，這種富有科技感的學習空間，使許多中學生對人工智能產生了濃厚興趣，有利于其未來的發展，也促進了中學信息技術教育的現代化。比如，上海的一些中學和當地科技企業共同開設了科創班，建立了人工智能實驗室，包括物聯網實驗室、無人機車實驗室等，為學生開展多學科科創活動提供了平臺。同時，一些學校還積極承辦了有關人工智能的創新競賽，為不同學校之間的交流奠定了基礎。

隨著時代的發展，社會的信息化程度也在不斷提升，幾乎人人都能應用信息技術，尤其是年輕一代的人才，對于基礎信息技術的操作已經較為熟悉。面對這種情況，教育部門應從人的本質出發，以中學這一特定教學階段為落腳點，革新傳統信息技術教育觀念，為人工智能教育奠定基礎，從而保證學生在未來實現更好的發展。

（三）重視專業教育人才的培養

目前的國家規劃已然將人工智能的發展作為重點。而在中學信息技術教育方面，需要更為專業的人工智能教育人才來開展工作，切實保證信息技術教育與時代新技術接軌。因此，要重視專業人才的培養，為相關教育教學工作的推進奠定基礎。各中學可以從自身發展的實際情況出發，不斷完善人工智能信息技術教育團隊，遵循“一引、二強、三綜”的人才培養原則，即盡可能地從研究機構或高校引進人工智能教育人才，進一步強化對本校信息技術師資人才在人工智能思想觀念、知識、技能等方面的培訓，從而培養教師的跨學科教學理念，提升其教學水平。

不同地區、不同中學的實際發展情況有所差異，在人才培養方面的投入也不完全相同，但都需要結合人工智能的發展軌跡，促進信息技術學科教育工作的創新。無論是引入研究機構的人才還是剛畢業的專業學生，無論是在國內進行教師隊伍培訓還是組織教師去往國外參與培訓，都需結合具體情況，但只要一步步地實施，就可以推動中學信息技術教育的有效轉型。

綜上所述，人工智能已經成為國家重要的發展戰略。在這種背景下，信息技術教育領域也開始重視人工智能的教育，實施了教育教學的深入改革。本文提出了人工智能背景下的中學信息技術教育發展路徑，即創建融入人工智能教育的特色課程，整合人工智能教學資源并建立興趣實驗室，重視專業教育人才的培養。開展基于人工智能的信息技術教育，符合新時代教育的發展趨勢。