邱睿

［摘 要］人工智能是当前信息技术发展中的前沿科技，随着科技的进步，信息技术教学与科技的关系越来越密切。高中阶段，信息技术课堂成为学生了解信息技术前沿科技的主战场。文章基于人工智能进入高中信息技术课堂的教学现状，通过分析课程标准，基于教材，并结合学生的实际情况，设计了以“探秘人工智能”一课为例的人工智能课堂教学结构，即准备—呈现—联想—巩固—反思，并提出了课堂结构优化建议。

［关键词］人工智能；教学结构；高中信息技术

［中图分类号］ G633.67 ［文献标识码］  A ［文章编号］ 1674-6058（2023）26-0092-03

2017年国务院印发的《新一代人工智能发展规划》明确指出，人工智能已成为国际竞争的新焦点。我国应逐步开展全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程、逐步推广编程教育、建设人工智能学科［1］。2018年教育部印发了《教育信息化2.0行动计划》，明确要求要完善课程方案和课程标准，使中小学人工智能和编程课程内容能充分适应信息时代、智能时代的发展需要。在当前大环境下，人们也要紧跟时代步伐，了解人工智能，掌握人工智能的相关知识，这会给我们未来的生活提供更多的便利，高中生也不例外。如何开展高中信息技术人工智能内容的教学，同时培养学生计算思维，提升学生核心素养，成为摆在高中信息技术教师面前的一个重要任务。

一、高中开设人工智能课程的意义

人工智能是指利用數字计算机或者由数字计算机控制的机器，模拟、延伸和扩展人类的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术和应用系统［2］。科技的进步，改变了我们的生活，世界各国对于高科技研发的支持及投入力度不断加大。在高中信息技术教学中加入人工智能课程，向学生渗透当今时代的高科技知识，有着非常重要的意义。

在高中信息技术教学中加入人工智能课程，在教学目标的实现上有以下意义：（1）知识与技能层面。学习人工智能相关知识，可以拓宽和丰富学生的知识面，使学生在学习科技前沿知识和先进技术手段的同时拓宽眼界，为未来的工作和生活打下人工智能技术与理论的基础。（2）过程与方法层面。人工智能教学过程中注重对学生计算思维的培养以及核心素养的提升，同时注重培养学生的创造力与创新能力。学生通过学习人工智能知识，深入了解并掌握人工智能技术的原理，逐步具备在实际生活中使用人工智能技术、提高生活质量的意识和能力。（3）情感、态度与价值观层面。在学习人工智能知识的过程中，学生了解并且领会了当前科技前沿的先进知识和技术手段，拓宽了眼界，认识世界和事物的角度更为宏观。

二、“探秘人工智能”的教学结构

“探秘人工智能”的教学结构以教师的教和学生的学为基础框架，以教学内容为核心，实现人工智能的知识结构、学生的认知结构、教师的导学结构三者有机、有序、有效的系统联系。任何教学都必然存在相对稳定的结构体系，结合上述分析，可将“探秘人工智能”的教学结构设定为：准备—呈现—联想—巩固—反思。

（一）准备

由于本节课题较为特殊，是高中生在高中信息技术课堂中初识人工智能的第一堂课，所以在课堂准备阶段既要提前准备好充足的课堂内容，也要注意激发学生对人工智能的兴趣。产生兴趣的前提是对于该事物有一定的了解，如果是完全不了解的内容，不但不利于学生产生兴趣，还有可能会让学生产生人工智能离我们很遥远的想法。因此，在实际教学中，教学内容最好可以从实际出发，让学生一开始就对人工智能产生浓厚的兴趣，这对后续的学习是很有益处的。教师可以选取生活中学生熟知的应用或者是感兴趣的高科技领域，通过多媒体等信息技术手段，激发学生的学习兴趣。基于人工智能的特性，本课应做如下准备：

1. 本节课课程导入部分选择视频导入，该视频为教师课前精心挑选的阿尔法狗与李世石的人机围棋大战。该视频采用动画解说并有很多人机大战的实景拍摄，画风以及背景音乐配合得恰到好处，视频质量很高。

2. 准备《机器是如何进行人脸识别的》视频，让学生通过观看此视频完成机器进行人脸识别的相关内容填空。

3. 准备几个人物的照片，可以是教师、学生或者电影人物的，为学生在课堂上使用AI软件进行实践提供素材准备。

4. AI图像识别软件以及软件使用说明。

（二）呈现

在呈现阶段，如何将教师提前准备好的素材与课堂实际教学结合起来，是本阶段要考虑的首要问题。为实现课堂教学内容的理论性、实践性与思想性的统一，整节课程的新授部分呈现思路如下：

1. 初识人工智能

让学生带着“人和人工智能谁更厉害？”这一问题观看阿尔法狗与李世石的人机围棋大战视频。

视频引入阿尔法狗与李世石对战的场面，由视觉感官引发学生对于本节课主题的思考并通过一个关于人工智能的经典问题促进学生头脑风暴，让学生主动探索。

2. 了解人工智能

了解人工智能概念。

3. 探究人工智能

第一环节：看图识人

在这个环节中，让学生观看事先准备好的教师以及学生的照片。选择学生身边认识并熟悉的教师或同学，会让学生更加具有参与感，也有助于激发学生兴趣并积极探索。让学生回答以下问题：

问题1：你是通过哪种方式识别出照片中的人物的？

问题2：想要通过人脸识别出一个人，需要经历哪些过程？

第二环节：AI识人

（1）在本环节中，让学生以小组为单位，使用事先准备好的AI图像识别软件，亲自动手实践，体验机器进行图片识别的步骤，同时思考以下问题：

问题1：计算机进行人脸识别的过程是怎样的呢？

问题2：人工智能人脸识别过程与我们人类进行人脸识别的过程是否相同呢？

（2）学生以小组为单位使用AI图像识别软件的具体过程如下：将所要识别的照片存放于软件的人脸库中，再打开另外一张我们想要识别的图片，点击对比按钮，即可识别出我们想要识别的人的相关信息。在实际操作中，小组里的每位成员都非常积极踊跃地尝试利用AI图像识别软件进行识别。匹配识别过程中出现问题时，小组成员之间会相互帮助。此实践活动充分调动了学生学习的积极性与主动性，学生也体验到了将知识应用于实践中的快乐，并尝试在实践中总结理论知识。实践活动结束后，每个小组选派一位代表回答问题。由于在此环节中，每位学生都积极参与实践与思考，小组成员间互帮互助，学生对于问题的回答达到了预期的教学效果。

（三）联想

所谓“联想”，是由一件事物想到另一件事物的心理过程。由当前的事物回忆起有关的另一件事物，或由想起的一件事物又想到另外一件事物，这都是联想。一切智力活动都离不开联想，教学中通过联想，可以唤起学生对旧知识的回忆，沟通新旧知识之间的联系，促进知识的迁移与发展，使学生在思维发散过程中产生更多的创作灵感，迸发出创新的火花。在该环节中依旧让学生以小组为单位，发散思维，分析如下问题：

问题1：你刚才分享的人工智能环节涉及的是人工智能的哪些领域？

问题2：你所使用的智能工具還有哪些不足？你有哪些建议和想法？（可不考虑技术限制）

（四）巩固

完成实践活动中的AI图像识别后，由实践再回归到理论。播放视频《机器是如何进行人脸识别的》，并给出填空题目，让学生认真观看视频后作答。

（五）反思

子曰：“吾日三省吾身。”在学习过程中如果只学习不反思，往往会缺乏知识的系统性归纳，导致所获取的知识较为散乱。在本环节中，教师布置如下作业：我们知道人工智能对我们生活的方方面面都产生了一定的影响，很大程度上给我们的生活带来了便利。这么优秀且能干的人工智能有没有缺点呢？请写一篇以“我眼中的人工智能”为题的小短文。这样的课后作业可以让学生积极回忆本节课中所呈现的人工智能的一些优点与缺点，有意识地建构相关的知识系统和知识网络，辩证、理性地认识人工智能。

三、课堂结构优化

课前，笔者对《探秘人工智能》一书的内容进行了仔细研究，并根据课程知识的特点，将本节课的教学结构设计为“准备—呈现—联想—巩固—反思”。

关于联想环节，在设计时笔者曾犹豫是否要加入这一部分。人工智能所涉及的领域非常广泛，也是学生比较感兴趣的话题。若学生“脑洞大开”，可能会提到非常多的相关知识，这样会导致本节课的知识点过多而显得课程内容过于杂乱。与此同时，也担心学生的讨论过于激烈而导致课堂“失控”。但是对于人工智能这种话题如果课堂上少了学生的头脑风暴，也将失去本节课的趣味性。事实证明，在联想部分，学生果然情绪高昂，纷纷分享自己对于人工智能的了解以及智能工具的应用体验，课堂气氛非常活跃。

关于反思环节，最初的教学设计是总结环节，让学生回忆本节课内容，总结所学知识点。而反思环节不但包含对课堂内容的总结，还包含对知识的迁移应用。“授人以鱼不如授人以渔”，笔者将原教学结构中的“总结”改为“反思”，并布置小短文，让学生通过总结课堂知识、迁移应用知识，辩证、理性地认识人工智能。

本节课为人工智能初探，是学生学习人工智能知识的第一节课，是为后续人工智能的学习做铺垫的一节课，所以笔者要提前构思接下来的人工智能相关知识点要如何教学。而布置开放性主题的课后作业就是不错的选择。它可为后续的课堂教学产生铺垫作用。让学生写一篇以“我眼中的人工智能”为题的小短文，既可以让学生回忆本节课教学内容，复习回顾本节课的知识点，又可以让学生自己查阅材料，总结人工智能的优点和缺点，从而对人工智能有更加全面的认识，为后续人工智能的学习做好铺垫。

课堂教学过程中多采用小组合作的方式进行教学。小组合作是一种有助于集思广益的学习方式。学生在小组讨论中，各抒己见，热烈讨论，在一次次的小组讨论中，每个人的思想都可以得到分享，在别人提出意见或者给予赞同时，都会促进自己思想与想法的升华。

本节课是高中信息技术课堂中的第一节人工智能课程，在接下来的人工智能课程中，教师和学生还会对人工智能有持续动态化的感触与认识。教师在教学过程中随时调整自己的教学内容与教法，学生在学习过程中不断地更新着对人工智能的认识。随着时间的流逝，教师将会在今后的教学中完善高中信息技术人工智能版块的内容，学生也将在今后的生活中亲自体验与感悟人工智能。

［   参   考   文   献   ］

［1］  沈菊峰.人工智能在信息技术教学中的实践探索：以“单词识别”教学设计为例［J］.中小学信息技术教育，2020（合刊1）：109-112.

［2］  吴秀峰.人工智能赋能项目式课堂教学多元分析的实践研究：以高中信息技术“声光检测”教学为例［J］.中小学信息技术教育，2022（9）：56-58.