基于計算思維的高中人工智能課程教學研究

林榮輝

［摘 要］計算思維對高中學生具有較大的影響，它對學生的探究能力、理解能力、問題解決能力等各項能力的提升具有助推作用。而人工智能課程教學，對促進學生計算思維的發(fā)展有重要的作用。文章從在高中人工智能課程教學中滲透計算思維培養(yǎng)的策略分析出發(fā)，探尋高中人工智能課程助力學生全面發(fā)展的可行路徑，增強高中人工智能課程對學生發(fā)展的促進作用。

［關鍵詞］計算思維；人工智能；課程教學

［中圖分類號］? ? G633.67? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2023）05-0097-03

人工智能是一種基于計算機技術(shù)和算法的智能，人工智能已經(jīng)成為當今科技領域的熱點話題，與其他知識內(nèi)容相比，人工智能內(nèi)容對學生具有更強的吸引力，能為學生帶來新鮮感。但在傳統(tǒng)的人工智能教學中，教師沒有有效利用人工智能對學生的吸引力引導學生進行學習，導致學生對學習人工智能產(chǎn)生抵觸心理，這讓人工智能教學的開展和學生計算思維的培養(yǎng)受到一定的影響，讓人工智能課程的教育意義減弱。基于此，在高中人工智能課程教學中，教師需要優(yōu)化教學模式，靈活采用多種教學方式，從而促進學生積極參與人工智能的學習，激發(fā)學生的學習興趣和調(diào)動學生的學習積極性，培養(yǎng)學生的計算思維。

一、優(yōu)化教學方式，加強學生思維的轉(zhuǎn)換性

（一）豐富教學內(nèi)容的展現(xiàn)形式，強化學生對知識的理解

在傳統(tǒng)的教學中，教師采用的教學方式通常是比較常規(guī)的語言講解以及重復性的知識練習，對于抽象的人工智能課程內(nèi)容，學生很難理解，非常影響教師人工智能教學的開展以及對學生計算思維的培養(yǎng)。為了強化學生對人工智能相關知識的理解，教師可豐富教學內(nèi)容的展現(xiàn)形式，將知識內(nèi)容直觀、清晰地展現(xiàn)在學生面前，強化學生對知識的理解。

例如，在“人工智能的產(chǎn)生與發(fā)展”的教學中，教師可以通過思維導圖或流程圖為學生展示人工智能的產(chǎn)生與發(fā)展過程，以直觀的圖表畫面增強教學內(nèi)容的直觀性和清晰性，強化學生對知識的理解。與此同時，教師還可以利用信息技術(shù)為學生直觀展示人工智能的產(chǎn)生與發(fā)展歷程，讓學生在直觀、清晰的畫面中更加深刻地理解所學的知識，讓學生的知識體系更加完整、更具邏輯性。

（二）增加課堂互動，營造良好的課堂氛圍

課堂互動的增加，能夠幫助教師打造輕松、愉悅的人工智能課堂，讓學生和教師之間的距離在良好課堂氛圍的影響下不斷拉近，讓教師對學生的了解更具真實性，讓教師的教學計劃的科學性得以提高。在課堂互動過程中，教師可以引導學生思考人工智能知識在實際生活中的應用思路與途徑，讓學生的思維得到訓練，促使學生的計算思維能夠有效發(fā)展。因此，在優(yōu)化人工智能課程教學模式時，教師可以增加課堂互動環(huán)節(jié)，營造輕松、愉悅的課堂氛圍，以激發(fā)學生對人工智能的學習興趣，提高人工智能課程教學的效率，同時促進學生計算思維的發(fā)展。

例如，在“人工智能平臺中的智能工具”的教學中，教師利用信息技術(shù)給學生展示不同的生活情境，比如“短視頻平臺用戶利用特效模擬出自己的古代照片，用戶的臉還是現(xiàn)代的樣子，但是整體環(huán)境換成了古代的背景”“小明想在自己電腦的文件夾中尋找一個有關社會實踐報告的文檔，最終他利用篩選功能找到了這篇文檔”等，讓學生自主思考這些生活情境中是否應用了人工智能的知識，如果學生認為應用了人工智能知識，則讓學生梳理出應用人工智能知識解決問題的過程與方法。教師利用信息技術(shù)對不同情境進行展現(xiàn)，引導學生自主思考問題，增強了師生互動，培養(yǎng)了學生的計算思維。

（三）為學生搭建展示平臺，培養(yǎng)學生的實踐能力

展示平臺的搭建，在一定程度上能夠滿足學生的表現(xiàn)欲，提升學生的實踐能力，也能夠讓教師更加了解學生對知識的理解情況，以便于教師根據(jù)學生的實際學習情況調(diào)整教學計劃、優(yōu)化教學模式，使教學計劃、教學模式與學生學習的匹配度提升，從而讓教師教學工作得以順利推進，讓學生的計算思維得到有效發(fā)展。因此，在高中人工智能課程教學中，教師可以借助信息技術(shù)的雙屏功能、投屏功能等為學生搭建展示平臺，讓學生的表現(xiàn)欲得到滿足，自主學習能力得到提高，同時也讓教師實現(xiàn)對學生的全面了解，更加高效地開展高中人工智能課程教學，保證學生計算思維的培養(yǎng)效果。

例如，在“編程調(diào)用平臺中的智能工具”的教學中，教師可以在講解相關知識后讓學生發(fā)散思維，思考如果需要完成一個對話機器人的編程應如何設計，會應用到什么情境，并讓學生根據(jù)自己的想法制訂一個對話機器人的程序設計表。在學生自主思考結(jié)束后，教師隨機點名幾個學生，讓他們展示自己的作品，教師利用信息技術(shù)的雙屏功能將他們的作品展示在大屏幕上，為學生搭建展示平臺，讓學生進行匯報展示。在學生展示作品后，教師根據(jù)其作品的實際情況進行總結(jié)性評價或者糾錯指導。展示平臺的搭建，有助于加強學生思維、能力的訓練，促使學生的計算思維得到有效發(fā)展。

二、積極開展課堂活動，培養(yǎng)學生思維的靈活性

（一）開展微項目教學活動，增加學生自主探究的時間

在傳統(tǒng)的教學中，教師主要注重對知識的傳輸，而很少留出時間給學生自主探究。微項目教學活動的開展，讓學生自主探究知識的時間增多，有助于學生獨立思考能力、分析能力、探究能力等能力的提升，有利于學生計算思維的發(fā)展。因此，在高中人工智能課程教學中教師應積極開展微項目教學活動，進一步強化學生的主體地位，為學生提供自主探究的機會，從而有效促進學生各方面能力的提高，為學生計算思維的發(fā)展提供有力支持。

例如，在“感受人工智能的魅力”的教學中，教師可以帶領學生開展“走近人工智能”的微項目教學活動，將學生分成若干小組，讓學生以小組為單位自主探究人工智能的研究領域，分辨出人工智能在實際生活中的應用，讓學生在自主探究的過程中感受人工智能的魅力，體會人工智能對現(xiàn)代社會的影響。學生在自主探究的過程中培養(yǎng)了思維的靈活性，計算思維也得到了有效發(fā)展。

（二）開展趣味性游戲活動，培養(yǎng)學生的思維轉(zhuǎn)換能力

相比常規(guī)的教學活動，趣味性游戲活動更能調(diào)動學生的學習積極性，讓學生體會到學習的樂趣。在游戲活動過程中，學生會不斷地轉(zhuǎn)換思維，分析思考相關知識在不同場景中的應用，這對學生思維轉(zhuǎn)換能力的提升有較強的助推作用。為此，在高中人工智能教學中教師應積極開展趣味性游戲活動，吸引學生的注意力，促使學生全身心地沉浸在課堂學習之中，從而有序推進學生計算思維的培養(yǎng)工作。

例如，在“人工智能的應用”的教學中，教師可以組織學生開展“快速反應”的游戲活動，事先提前準備介紹人工智能在不同領域的實際應用的卡片，將學生按照座位分成幾個大組，再給各小組的每個學生發(fā)放相同的卡片，讓學生將卡片平鋪在桌子上，教師喊出“醫(yī)療類”“工業(yè)類”等，同時倒計時，要求學生在倒計時結(jié)束前舉起桌面上所有同一品類的卡片，能舉起的則獲勝，沒有舉起的則被淘汰，最終剩下的學生為小組第一。決出小組第一后將卡片移交給下一組繼續(xù)進行游戲。在高中人工智能課程教學中開展趣味性游戲活動，可有效激發(fā)學生的學習興趣與熱情，有效培養(yǎng)學生的計算思維。

（三）開展小組競賽活動，提高學生的課堂參與度

高中生的內(nèi)心通常會存在一定的勝負欲，在勝負欲的影響下，他們參與課堂學習活動的主動性、自主性都會得到相應的提高。因此，在高中人工智能教學中，教師應積極開展小組競賽活動，以提高學生的課堂參與度。

例如，在“人工智能的影響”的教學中，教師先對學生進行小組分配，讓學生以小組為單位設計一個有關人工智能的影響的思維導圖或者關系圖，在其中展現(xiàn)出人工智能對人類社會的影響。在各小組設計結(jié)束后，教師利用信息技術(shù)的投屏功能將各小組的作品輪流展示在大屏幕上。在作品展示結(jié)束后，教師讓學生依據(jù)作品呈現(xiàn)的完整性和準確度對其他小組進行評分，滿分為10分，最終平均分最高的小組獲勝。通過開展小組競賽活動，提高了學生的課堂參與度，為學生計算思維的發(fā)展提供了有力支持。

三、創(chuàng)設不同情境，增強學生思維的創(chuàng)新性

（一）創(chuàng)設生活情境，讓學生體會所學知識的應用價值

在傳統(tǒng)的教學中，教師對人工智能課程知識在生活中的實際應用會有所提及，但很少創(chuàng)設生活情境，引導學生在情境中學習相關知識，導致學生知道所學知識在生活中可以進行實際應用，但對在生活中應用所學知識的方式、所學知識與日常生活之間的聯(lián)系有多緊密等并不清楚，這不利于學生實踐應用能力的提升。為此，教師應在高中人工智能教學中創(chuàng)設生活情境，讓學生在生活情境中深層次地理解人工智能知識的廣泛應用以及應用途徑，加強學生計算思維的訓練。

例如，在“人工智能平臺中的智能工具”的教學中，教師可以為學生創(chuàng)設有關“利用北斗導航定位系統(tǒng)尋路”的生活情境，引導學生在應用北斗導航定位系統(tǒng)進行導航、擬定路線的過程中了解人工智能平臺中智能工具的使用方法，幫助學生了解人工智能平臺中的智能工具，使學生真切感受到人工智能對人類社會生活的影響，掌握利用智能工具解決生活中的實際問題的方法，明晰人工智能在信息時代發(fā)展中的重要價值。通過生活情境的創(chuàng)設，可促進學生自主學習能力、理解能力等能力的提高，為學生計算思維的發(fā)展提供有力支持。

（二）創(chuàng)設探索情境，引導學生在學習過程中發(fā)散思維

探索情境的創(chuàng)設，有助于教師引導學生發(fā)散思維，思考所學知識的多種應用方式，讓學生基于自身對所學知識的理解，分析其在不同情境下的應用途徑，讓學生在學習過程中同步進行思維訓練，實現(xiàn)學生計算思維的有效發(fā)展。因此 ，在高中人工智能教學中教師需要重視探索情境的創(chuàng)設，引導學生在學習過程中發(fā)散思維，不斷地對知識的多種應用途徑和正確應用思路進行深入思考，讓學生從中得到思維轉(zhuǎn)換能力和思維發(fā)散能力的有效訓練，幫助學生夯實學習基礎，助推學生全面發(fā)展。

例如，在“人工智能的應用”的教學中，教師可以為學生創(chuàng)設一個“未來兩百年后的……”的探索情境，引導學生選擇一個主題內(nèi)容，比如“未來兩百年后的汽車”“未來兩百年后的飛機”等，并以小組為單位進行思考，分析兩百年后人工智能會發(fā)展成什么樣，以及會如何進行應用，如果是由你來開發(fā)人工智能，你會融入什么樣的人工智能設計理念，最終想要達到什么樣的效果，接著模擬自己預想中的人工智能解決問題的過程。創(chuàng)設探索情境，可加強學生的思維訓練，讓學生的計算思維獲得有效發(fā)展。

總而言之，計算思維的培養(yǎng)是高中人工智能課程教學的主要目標，教師應給予高度重視。為了給學生的成長發(fā)展提供更有利的幫助，教師應重視優(yōu)化教學方式、積極開展課堂活動、創(chuàng)設生活情境等，以促進學生學習自主性和能動性的提升，增強學生在高中人工智能課程中的沉浸感，讓學生感受到人工智能知識的多種應用途徑，促進學生學習能力、理解能力、探究能力、創(chuàng)新能力等能力的提高，加強學生思維的轉(zhuǎn)換性、創(chuàng)新性以及發(fā)散性，促進學生計算思維的有效發(fā)展，助推學生全面發(fā)展。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

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（責任編輯 黃春香）