高中人工智能校本課程教學策略研究

摘 要：本文旨在探討高中階段校本課程開展人工智能課程的意義及教學策略。通過深入研究，教師發現人工智能課程能幫助學生更好地理解人工智能，提升學生學習信息技術的興趣，并促進學生形成人工智能開發能力。此外，本文還將探討如何通過激發學生興趣、開展實踐教學，以及構建激勵策略來提高教學效果。

關鍵詞： 高中；人工智能；校本課程；教學策略

隨著科技的發展，人工智能已經成為我們生活中不可或缺的一部分。因此，筆者認為在高中階段開展人工智能課程具有重要的意義[1]。首先，它可以幫助學生更好地理解人工智能，從而提升他們學習信息技術的興趣。其次，通過實踐教學，學生可以形成人工智能開發能力，為未來的學習和工作打下堅實的基礎。然而，如何有效地進行人工智能教學，使學生能夠從中受益，是教師面臨的一個重要問題。因此，本文將探討高中人工智能校本課程的教學策略。

一、高中階段校本課程開展人工智能課程的意義

（一）幫助學生更好地理解人工智能

在高中階段開展人工智能課程，對于幫助學生更好地理解人工智能具有重要的意義。人工智能是一種復雜的技術，涉及許多不同的領域，包括計算機科學、數學、邏輯、工程學等。因此，教師需要采取有效的教學策略，以幫助學生理解這個復雜的過程。

首先，教師可以通過介紹人工智能的基本概念和原理來幫助學生理解人工智能。例如：教師可以解釋什么是人工智能，人工智能是如何工作的，以及人工智能在我們日常生活中的應用。此外，教師還可以通過介紹一些具體的人工智能技術，如機器學習、深度學習、自然語言處理等，來幫助學生更深入地理解人工智能。

其次，教師可以通過實踐教學來幫助學生理解人工智能。實踐教學是一種有效的教學方法，可以幫助學生將理論知識應用到實際問題中。例如：教師可以讓學生使用人工智能工具和平臺，如Mind+，來進行項目開發。通過這種方式，學生可以親手制作智能設備，如智能手表，從而更直觀地理解人工智能的工作原理。在校本課程教學中，詳細介紹了如何使用Mind+平臺和掌控板進行物聯網應用開發。物聯網是人工智能的一個重要應用領域，通過學習物聯網，學生可以更好地理解人工智能的實際應用。在教程中，學生需要完成一系列的任務，如屏幕顯示Easy IoT平臺發送的消息，處理接收到的消息，掌控板發送消息到網頁端，Easy IoT平臺與掌控板進行雙向通信，使用微信小程序，讓手機與智能物聯手表互聯等。通過完成這些任務，學生可以了解到人工智能如何在物聯網中應用，以及如何使用人工智能技術解決實際問題。

最后，教師可以通過討論和反思來幫助學生理解人工智能。教師可以組織學生討論人工智能的優點和缺點，以及人工智能對社會的影響。此外，教師還可以鼓勵學生反思他們在項目開發過程中的經驗，以及他們在高中階段開展人工智能課程，對于幫助學生更好地理解人工智能具有重要的意義。

（二）提升學生學習信息技術的興趣

在高中階段開展人工智能課程，對于提升學生學習信息技術的興趣具有重要的意義。信息技術是現代社會的基礎，而人工智能則是信息技術的前沿領域[2]。通過學習人工智能，學生可以了解到信息技術的最新發展，從而激發他們對信息技術的興趣。首先，教師可以通過引入有趣的實踐項目來提升學生的興趣。有趣的實踐項目不僅可以幫助學生理解人工智能的工作原理，也可以讓他們體驗到信息技術的樂趣，從而提升他們的學習興趣。其次，教師可以通過講解信息技術的實際應用來提升學生的興趣。信息技術在我們的日常生活中有廣泛的應用，如智能家居、自動駕駛、在線購物等。通過了解這些應用，學生可以看到信息技術的實用性，從而激發他們的學習興趣。最后，教師可以通過激勵策略來提升學生的興趣。例如：教師可以設立獎勵，鼓勵學生在項目開發中取得進步。此外，教師還可以組織比賽，讓學生在競爭中提升自己的技能。通過這些激勵策略，學生可以更有動力地學習信息技術。

（三）促進學生形成人工智能開發能力

在高中階段開展人工智能課程，對于促進學生形成人工智能開發能力具有重要的意義。人工智能開發能力是指能夠設計、實現和優化人工智能系統的能力，這需要對人工智能的原理和技術有深入的理解，同時也需要有扎實的編程技能和創新思維。

首先，教師可以通過教授人工智能的基本原理和技術來幫助學生形成人工智能開發能力。教材中介紹了Mind+平臺，這是一款基于Scratch3.0開發的青少年編程軟件，支持原生態Scratch3.0圖形化編程平臺，支持Arduino、micro：bit、掌控板等多種開源硬件，集成幾十種傳感器和執行模塊，并不斷增長中，支持python、C等多種代碼編譯環境，并可一鍵生成代碼。通過學習和使用這個平臺，學生可以了解到人工智能的基本原理和技術，從而形成人工智能開發能力。

其次，教師可以通過實踐教學來幫助學生形成人工智能開發能力。實踐教學是一種有效的教學方法，可以幫助學生將理論知識應用到實際問題中。通過完成教材中的項目，學生可以了解到人工智能如何在物聯網中應用，以及如何使用人工智能技術解決實際問題，從而形成人工智能開發能力。

最后，教師可以通過激勵策略來幫助學生形成人工智能開發能力。例如：教師可以設立獎勵，鼓勵學生在項目開發中取得進步。此外，教師還可以組織比賽，讓學生在競爭中提升自己的技能。通過這些激勵策略，學生可以更有動力地學習人工智能，從而形成人工智能開發能力。

二、高中人工智能校本課程教學策略

（一）激發學生興趣，開展人工智能理論教學

在開展人工智能理論教學的過程中，激發學生的興趣是至關重要的。理論教學是建立在對人工智能基本原理和概念的深入理解之上的，這包括但不限于機器學習、深度學習、神經網絡、自然語言處理等核心概念。理論教學的目標是讓學生理解這些概念，理解它們如何相互作用以及如何在實際問題中應用它們。然而，理論教學可能會變得枯燥和抽象，這就需要教師采取一些策略來激發學生的興趣。例如：教師可以通過講解人工智能在現實生活中的應用，如自動駕駛汽車、智能語音助手等，來讓學生看到人工智能的實用性和潛力。此外，教師還可以通過設計有趣的課堂活動和項目，讓學生在實踐中學習和應用人工智能理論。這些活動和項目可以是基于真實問題的，也可以是游戲化的，目的是讓學生在解決問題和競爭中學習和享受人工智能。

在開展人工智能理論教學的過程中，激發學生的興趣是非常重要的一環。而“智能收納箱”這個案例，正是一個能夠引發學生興趣，同時又能夠將理論知識與實踐相結合的好例子。首先，我們來看看什么是“智能收納箱”。智能收納箱是一個可以自動分類和整理物品的收納箱。它可以通過內置的傳感器和控制系統，自動識別和分類放入箱子的物品，然后將它們放到合適的位置。這樣，用戶就不需要手動整理物品，大大提高了收納的效率和便利性。在這個案例中，學生需要使用他們在課堂上學到的人工智能理論知識，來設計和制作一個智能收納箱。這個過程中，他們需要理解和應用各種人工智能的基本原理和技術，如機器學習、圖像識別、自動控制等。同時，他們還需要學習如何使用相關的軟硬件工具，如編程語言、開發環境、傳感器和控制器等。這樣的實踐活動，不僅可以幫助學生更好地理解和掌握人工智能的理論知識，也可以提高他們的動手能力和創新能力。此外，“智能收納箱”這個案例也能夠激發學生的興趣。因為它是一個與生活密切相關的項目，學生可以直觀地看到他們的學習成果如何被應用到實際生活中。這將有助于激發他們對人工智能學習的興趣和熱情，提高他們的學習積極性和主動性。

（二）開展實踐教學，引導學生進行人工智能軟硬件設計

在人工智能教學中，實踐教學和引導學生進行人工智能軟硬件設計是非常重要的一環。實踐教學是指通過實際操作和實踐活動，使學生將理論知識轉化為實際技能的教學方式[3]。這種教學方式可以幫助學生更好地理解和掌握人工智能的理論知識，同時也可以提高他們的動手能力和創新能力。在人工智能軟硬件設計的過程中，學生需要將他們在課堂上學到的理論知識應用到實際的設計和開發中，這不僅可以提高他們的實踐能力，也可以激發他們的創新思維和解決問題的能力。此外，通過實踐教學和人工智能軟硬件設計，學生還可以了解到人工智能的實際應用，這將有助于他們在未來的學習和職業生涯中取得成功。

在實踐教學中，教師需要設計一系列的實踐活動和項目，讓學生有機會將他們在課堂上學到的理論知識應用到實際的軟硬件設計中。這些實踐活動和項目可以是基于真實問題的，也可以是游戲化的，目的是讓學生在解決問題和競爭中學習和享受人工智能。在設計這些實踐活動和項目時，教師需要考慮到學生的興趣和能力，以確保他們能夠在實踐中獲得最大的學習效果。在人工智能軟硬件設計的過程中，學生需要將他們在課堂上學到的理論知識應用到實際的設計和開發中。這包括了解和掌握人工智能的基本原理和技術，如機器學習、深度學習、神經網絡等；掌握和使用相關的軟硬件工具，如編程語言、開發環境、硬件設備等；以及理解和應用設計和開發的基本流程，如需求分析、設計、編碼、測試等。在這個過程中，學生不僅可以提高他們的實踐能力，也可以提高他們的創新能力和解決問題的能力。

在開展實踐教學和引導學生進行人工智能軟硬件設計的過程中，“基于掌控板+紅外線傳感器的遙控小車”的案例是一個非常好的實踐項目。這個項目不僅能夠讓學生對人工智能有更深入的理解，同時也能夠提升他們的實踐能力和創新思維。在這個案例中，學生需要使用掌控板和紅外線傳感器來制作一個遙控小車。在這個過程中，學生不僅需要理解掌控板和紅外線傳感器的工作原理，還需要學習如何編程來控制這些硬件設備。這樣的實踐活動，能夠讓學生在動手操作的過程中，深入理解人工智能的工作原理，提升他們的實踐能力。此外，這個案例還能夠激發學生的創新思維。在制作遙控小車的過程中，學生可以根據自己的想法，設計不同的功能和外觀，使得每一個遙控小車都是獨一無二的。這樣的活動，能夠讓學生在實踐中發揮自己的創新思維，提升他們的創新能力。

（三）構建激勵策略，開展多樣化的激勵活動

在人工智能教學中，構建激勵策略和開展多樣化的激勵活動是非常重要的一環。激勵策略是指通過提供各種激勵和獎勵，激發和維持學生的學習興趣和動力的策略。這些激勵和獎勵可以是物質的，如獎品、證書、學分等；也可以是精神的，如贊揚、鼓勵、認可等。多樣化的激勵活動則是指通過設計和開展各種形式和內容的活動，滿足學生的不同興趣和需求，提高他們的學習積極性和主動性。這些活動可以是學習相關的，如競賽、項目、研究等；也可以是學習以外的，如游戲、表演、旅行等。在這個過程中，教師需要充分考慮和尊重學生的個性和差異，以確保激勵策略和活動的有效性和公正性。

在構建激勵策略和開展多樣化的激勵活動的過程中，“基于掌控板+超聲波傳感器的小車避障”這個案例是一個非常好的實踐項目[4]。首先，教師需要設定一個項目，那就是基于掌控板和超聲波傳感器的小車避障。項目開始之初，教師需要深入淺出地講解涉及的基礎知識，這包括但不僅限于掌控板的工作原理，超聲波傳感器的運作方式，以及這兩者如何協同工作使得小車具備避障能力。這一階段的講授，教師需要以激發學生的好奇心和探索欲為主要目標，讓他們能夠充滿興趣地理解和掌握這些知識。接下來，教師需要把全班同學分成若干個小組，每個小組需要獨立設計并實現他們自己的避障小車。這一階段，教師需要利用各種各樣的激勵措施，如優秀項目的展示機會，團隊協作表現的額外獎勵等，來鼓勵和激發他們的創新精神和合作意識。同時，教師還要定期給予各組的設計過程中遇到的問題提供指導和建議，使他們能夠在解決問題的過程中，提高自身的能力。項目完成后，教師可以組織一場展示活動，讓所有的小組都有機會展示他們的避障小車。在這個活動中，教師可以在最佳設計、最佳實現、最佳團隊協作等多個方面設立獎項，以激勵他們在各個方面都能做到最好。在這個項目的全過程中，教師需要充分考慮和尊重每個學生的個性和差異，為他們提供個性化的指導和支持。同時，也要注重激勵策略的公正性，確保所有的獎勵和認可都是公平的。通過這種方式能夠激發和維持他們的學習興趣和動力，提高他們的學習積極性和主動性，以實現他們在學習過程中的最大成長。

結束語

總的來說，高中階段的人工智能校本課程對于學生的成長具有重要的意義。通過激發學生的興趣，開展實踐教學，以及構建激勵策略，教師可以有效地提高教學效果，幫助學生更好地理解人工智能，提升他們的學習興趣，以及形成人工智能開發能力。然而，如何進一步優化教學策略，使之更符合學生的學習需求，仍然需要教師的進一步研究和探索。

參考文獻

[1]周靜.高中人工智能校本課程的開發策略：以常州市第一中學為例[J].實驗教學與儀器，2020，37（6）：2.

[2]周靜.高中人工智能校本課程的開發與實施[J].中國信息技術教育，2022（11）：3.

[3]王書豪，程豪.高中人工智能校本課程設計與教學推進：以江蘇省K中學為例[J].教育導刊（上半月），2021（8）：71-77.

[4]張艷清.基于學科核心素養的人工智能校本課程教學策略探析[J].亞太教育，2021（1）：2.

本文系福州市教育信息技術研究課題2021年立項課題“基于掌控板+手機App聯控的人工智能教育實踐研究”（課題編號：FZDJ2021B24）主要成果之一。