高中人工智能校本課程的教學路徑

【摘要】人工智能迭代發展，其技術逐漸趨于成熟，并在各個行業領域產生深遠影響。高中信息技術教師可以通過設計人工智能主題的校本課程，開辟針對人工智能技術的教學路徑，培養學生的人工智能應用能力。

【關鍵詞】高中信息技術；人工智能；校本課程

人工智能是當前信息科技領域的一項前沿技術，它的核心概念與目標在于為計算機系統提供大量數據，賦予計算機系統理解語言、自主推理、全局規劃等功能，使其能夠獨立執行通常需要人類智力的任務。高中信息技術課程與人工智能的屬性特點契合度高，教師可以將信息技術課程的教學模式作為藍本，開發人工智能校本課程，引導學生學習人工智能技術，拓展學生在該技術領域的研學深度與思維廣度，從而促進他們的終身發展。

一、人工智能的功能特點

（一）高度智能化

智能化特征能夠使人工智能系統執行復雜的推理和規劃任務，甚至具備一定程度的情緒感知和語言理解功能。這不僅能夠增強人工智能系統的自主性和獨立性，使其能夠處理各種現實世界中的挑戰和問題，還能夠增強人工智能系統的合理性與實用性，使其能夠模擬人的思考過程和處理方法來解決真實問題。

（二）強大的學習功能

人工智能系統具有強大的學習功能。人工智能系統通過分析和處理大量數據，不斷優化算法，從數據中挖掘規律和模式，進而提高性能，為用戶提供更好的個性化服務和問題解決方案，或實現在無技術人員干預的前提下，高效處理復雜疑難。

（三）優秀的自適應性

人工智能系統能夠根據環境和需求的變化進行相應調整和反饋，從而適應新的條件和要求，靈活應對不同情境下的任務和問題。因此，人工智能系統在各個領域和行業中具有廣泛的應用前景，能夠為人類創造更多的價值和便利［1］。

二、人工智能校本課程的重要價值

（一）拓寬認知視野，明確發展方向

人工智能校本課程不僅能夠讓學生掌握技術知識，還能夠幫助學生突破學科邊界，拓寬學生的信息科技認知視野，引領他們了解人工智能系統在日常生活和各行各業中的實際應用與發展前景，為他們自主規劃未來的發展方向提供參考。在校本課程中，教師以信息技術課程的內容為基礎，引導學生分析實際案例、參與項目實踐，讓學生從醫療保健、交通運輸、金融服務等行業領域中了解人工智能技術的應用場景與運作方式，幫助學生明確個人職業發展方向，為他們的個人成長和職業發展打下堅實基礎。

（二）培養學科素養與專業技能

人工智能校本課程作為信息技術學科的拓展課程，其首要目標是培養學生的信息技術學科素養，同時幫O3In6F3Ncv26FlXPfZ03Gyt3QpbQcnKXoaIuJLUCTko=助他們逐步掌握人工智能專業技能。信息技術學科教師可以通過合理的校本課程設計，讓學生在情境的驅動下，有效掌握數據分析、算法編程和數據結構等信息技術核心概念與相應技能，探討引入人工智能的發展趨勢和技術倫理問題，思考人工智能技術的應用和影響，從而增強學生的道德判斷力和社會責任感，培育其學科素養，使他們成為未來能夠勝任人工智能領域工作的優秀人才［2］。

三、高中人工智能校本課程的實施策略

（一）情境創設，激發興趣

人工智能滲透在日常生活和各行各業中，不同情境下所適用的人工智能算法有所區別。對此，在人工智能校本課程的教學過程中，教師應創設生動的人工智能應用情境，引領學生親身體驗該技術的實際應用，深入了解人工智能的算法優勢與應用潛力，進而激發學生的探索興趣，推進課程教學的有序實施。

以教科版高中信息技術必修4第5單元第1課時“智能系統的應用體驗”的教學為例。教師可以通過創設“智能家具研發”情境來開展相關教學。具體而言，教師可以讓學生扮演家具公司的產品研發人員，引導他們利用人工智能技術，研發新型智能家具。教師可以先將學生分成若干個小組，每一個小組被視為一家公司，學生在教師的引導下利用與人工智能的相關知識設計智能家具。例如，在A小組進行家具設計前，教師可以建議他們利用人工智能進行市場調研和數據分析。由此，A小組設計一份調查問卷，問卷主要調查填寫者的基本信息以及填寫者對各項家務的厭倦程度。A小組成員在各個平臺上發布問卷、推廣宣傳。這樣的調查方式能夠在獲取隱性客戶的基礎上，為智能數據分析提供充足的數據源，同時快速確定產品的目標人群，明確客戶的需求。在進行智能數據分析后，A小組總結：問卷填寫者主要是20～30歲的白領人群，他們普遍認為掃地和洗衣服是讓人厭倦的家務。隨后，A小組根據人工智能所提供的綜合數據進行分析，開始設計掃地機器人和自動晾曬洗衣機。在此過程中，學生能夠嘗試應用人工智能，體會人工智能的巨大優勢，從而激發學習興趣，主動探索這項技術的發展方向與應用領域。在產品的設計環節，教師可以為學生提供技術方面的幫助和指導，不主動干預學生的設計想法，激發他們的創新思維，逐步引導他們形成自己的設計理念。同時，教師應圍繞人工智能的適用性進行分析講解。例如，學生將人工智能掃地機器人設計為可以遠程啟動、自動識別地面污漬灰塵、自動規避障礙物和自主清潔的清洗機器人。對此，教師應肯定學生的設計想法，向學生講解人工智能如何接收來自網絡的通信信息、來自電容傳感器的污垢檢測信息和來自視覺攝像頭的障礙物信息，并對這一系列信息進行即時反饋，以順利完成啟動、移動、清掃和清洗等流程。在這樣的情境下，學生自主提出設計想法，對設計成果保持極高的期望，激發對人工智能技術應用的探索興趣，這有利于加深他們對于教學內容的理解，增強教學效果。

可見，教師可以通過創設人工智能的主題情境，讓學生體驗人工智能技術在實際工作背景中的應用，深切領會人工智能的魅力，激發學生學習人工智能的興趣，全面培養學生的創新思維理念。

（二）項目驅動，自主探究

在高中人工智能校本課程的實施策略中教師可以設置相應任務要求與項目目標，引導學生以自主探究的形式來完成人工智能的項目分析與理論實踐，進一步鞏固學生對人工智能的原理及應用的理解認知，有效促進學生在人工智能領域的學習與發展。

以教科版高中信息技術必修4第4單元第5課時“語音識別及其應用”的教學為例。教師可以創設“智能語音助手設計與開發”的人工智能項目，讓學生利用已學知識，自主設計“智能語音助手”的人工智能程序，要求他們通過實踐操作與技術應用，為人工智能程序配置語音識別、自然語言處理和人機交互等功能。由此，學生可以自主決定“智能語音助手”的基礎功能，并通過開源程序網站和傳感器元器件應用與這些功能相關的技術和算法，進而創造獨立且實用的簡易人工智能。例如，學生可以通過學習校本課程來掌握語音識別、語義理解和生成自然語言回復等編程語言，同時嘗試利用教師所提供的人工智能平臺或智能工具來開發項目系統所需的算法功能，如Google的Dialogflow與Microsoft的Azure等語音服務工具，以及IBM Watson與Amazon Lex等開源程序平臺。在“智能語言助手”開發的階段，學生發現當前的開源程序難以滿足項目要求，并且人機交互和語音識別的功能還需要傳感器與人工智能系統配合才得以實現。基于此，學生開始自主學習編程語言，如Python或JavaScript，裝載多種功能的傳感器配件，賦予“智能語音助手”多項功能。其中，有學生說道：“老師，我發現開源網站上關于查詢天氣的開源程序局限性較大，便利用Python來編寫了一段程序。該程序配合人聲識別的麥克風傳感器，可以接收語音、查詢當前的天氣狀況，并將其反饋至屏幕上。”該學生編寫的程序如下：

import datetime

received_command = "查詢天氣"

current_date = datetime.datetime.now（ ）. date（ ）

weather_report = "今天天氣晴，氣溫28攝氏度，風力2級（假設）"

if received_command == "查詢天氣"：

print（f "當前日期：{current_date}"）

print（weather_report）

通過不斷調試和優化，學生在各種挑戰與機遇中全面激發思維活力與創造性，逐漸完善他們的“智能語音助手”。具體而言，學生根據用戶的使用體驗進一步優化和完善人工智能項目的功能，增強“智能語音助手”的便利性與實用性，還通過真實的項目實踐來獲取更全面的專業技能和更深層次的技術理解。

可見，教師可以利用以人工智能為中心的校本課程項目，通過設定任務要求與項目目標，全面激發學生的自主性與學習熱情，鼓勵他們在項目實踐中不斷探索，構想獨特的設計思路，并在調整試錯中積累經驗，為他們未來的學習研究打下堅實基礎［3］。

（三）多元評價，綜合考量

相較于以知識點考察為主的學情評價，人工智能校本課程的教學評價則趨向多元化，這種評價模式對學生的項目展示、實踐操作、討論表達等方面進行考量，全面展現學生在信息科技方面的能力素養和人工智能方面的技能掌握情況，為校本課程的優化完善與學生未來發展的長期規劃提供參考。

以“語音識別及其應用”的教學為例。在學生前一個階段設計與開發“智能語音助手”的過程中，教師應該持續跟進學生的項目進展，觀察與評估學生的項目進程，了解學生在項目構思與設計方面的思考與創新，發現并糾正學生在認知與應用上的不足。例如，在開展“智能語音助手”項目的過程中，部分學生發現Google與Microsoft所提供的語音服務功能以英語作為使用語言，而中文需要經過傳譯才能順利被人工智能系統接收和反饋。教師可以將語音服務功能在中文語境下的誤差性作為評價考核的重點，觀察、評估學生是否認識到該項問題的存在，又應通過哪些方式來增強信息傳輸的準確性與用戶需求的貼合性。此外，多元的評價模式包括對學生參與課程學習過程中的態度和行為的評價，教師可以通過了解學生對于項目本身的態度、項目團隊溝通討論的積極性及所提出的設計構想，對他們的溝通交流能力、問題分析能力及創新思維品質進行綜合分析，全面評估學生在信息技術學科的綜合素養和在人工智能領域的未來發展潛力。在多元評價的框架下，教師還可以在人工智能項目基本完成后，開展項目分享討論會，讓學生邀請朋友、家長或人工智能領域的專業人士參與討論會，鼓勵學生展示自己在人工智能領域的創新成果。如此，學生不僅能夠得到來自朋友與家長的認可，還能獲得專業人士的評價與建議，這有利于學生增強學習信心，拓寬知識視野。

可見，教師可以采用多元評價模式全面、客觀地評價學生的課程學習，在關注學生課堂表現的同時，著眼于學生的綜合能力品質和專業技能素養，從而了解學生在人工智能領域的發展潛力與成長空間，并以此優化校本課程教學的設計，為學生后續的學習與發展提供更有針對性與實效性的支持。

結語

綜上所述，高中人工智能校本課程的開發與實施是一個長期且復雜的系統工程。教師可以通過人工智能校本課程培養學生在人工智能信息技術領域的技術能力與應用潛力，幫助他們全面了解數據分析和自動化等技術概念。這不僅能夠為學生的個人發展打下基礎，還對構建智能化社會具有重要意義，有助于整個社會邁向更加智能化、創新化的未來。

【參考文獻】

［1］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）：39-41.

［2］靳盼盼.普通高中人工智能教學校本課程實施策略初探［J］.理科愛好者（教育教學），2020（6）：69-70.

［3］肖志官.高中人工智能校本課程教學策略研究［J］.高考，2023（23）：126-128.