百家论坛 | 初中人工智能教诲与学科课程融合研究_人工智能_技巧
2018 年 4 月,教诲部《教诲信息化 2.0 行动操持》提出了完善课程方案标准,以适应信息时期、智能时期发展须要的人工智能和编程课程内容。在《普通高中信息技能课程标准》中,正式将人工智能、物联网、大数据处理纳入新课标。课标哀求学生“通过部分智能信息工具软件的利用,体验其基本事情过程,理解其实际运用代价”。教诲部部长陈宝生认为,未来智能教诲发展之路,第一是遍及之路。要把人工智能知识遍及作为条件和根本,让学生对人工智能有基本的意识、基本的观点、基本的素养、基本的兴趣,培养西席履行智能教诲的能力。本文通过学科课程领悟研究,旨在校内积极推进人工智能教诲,为学生供应更多学习和实践人工智能的机会与平台,为人工智能教诲的发展贡献一份力量。
一、 科普和体验
人工智能教诲紧张目标是人工智能鉴赏力的培养,人工智能具有一定的抽象性、繁芜性和多面性,在科普教诲中可通过体验、操作等办法,让学生鉴赏人工智能。初中各学科课程均可以结合人工智能进行授课,例如,语文学科可以结合人工智能干系资料进行作文写作;英语学科可以通过人工智能进行口语演习;综合实践学科可以借助语音识别软件、花伴侣 App、小米的智能音箱,利用一键投影技能,让学生体验什么是人工智能,人工智能是若何事情的。学生们还可以以人工智能为主题,制作人工智能的板报和电子报刊,进一步加深对人工智能的认识。
二、编程能力培养
人工智能是一个多领域交叉学科,涉及认知科学、打算机、自动化、电子技能、数据科学和系统科学等领域,这一学科性子也决定了人工智能教诲重点是培养学生的综合思维,而不是仅履行学科知识教诲或者技能教诲,也并不但是教诲学生通过编程的手段实现人类智能。
编程能力的培养重点不是教会学生写代码,或者是学习未来成为程序员专业性极强的知识,而是借助编程来磨炼和培养学生的逻辑思维,让学生通过体验编程理解如何与打算机互换,知道通过编程可以将所需办理问题的思路、方法和手段转化成打算机能够理解的形式,明白打算机能够根据指令一步一步事情,从而帮助人们完成某项特定的任务,提高事情效率。我校部分学生通过编程学习,能够以 Python 或者其他人工智能技能为根本工具,帮助多学科西席“量身定制”教辅程序,赞助学科西席办理传授教化难点的方法,实现人工智能技能与其他学科深度领悟。
三、学科核心素养培养
信息技能学科核心素养由信息意识、打算思维、数字化学习与创新、信息社会任务四个核心要素组成。在初中人工智能教室传授教化中,可以通过项目传授教化、案例剖析、调研报告撰写等形式培养学生信息技能核心素养。
(一)信息意识方面
在常规的信息技能传授教化中,西席故意识地领悟人工智能干系的观点和技能教诲。观点术语教诲方面,在讲授信息和信息技能根本这一章节内容时,引入人工智能技能的科普,以学生们熟知的人机大战 AlphaGo 大胜天下围棋棋手李世石和柯洁为切入点,科普什么是人工智能,以及为什么机器能够取胜。通过人工智能课程的学习,学生理解了人工智能的基本观点和事理,对生活中的人工智能有了自己的阐明,增强了对人工智能领域的敏感程度和对干系信息的捕捉、剖析、判断和接管的自觉程度。
(二)打算思维方面
在信息技能课程中培养打算思维,一样平常采取项目式传授教化,在办理每个项目时按照下述几个思维步骤进行示范传授教化。例如,西席在对学生进行图形化编程项目实践时,讲解了一个无人驾驶的案例,哀求程序的总体目标是设计一辆能够自动行驶的汽车——能够根据周围的环境自动调度速率和方向,完成自动驾驶。在学生履行项目之前,指引学生按照五个步骤来做:
① 确定程序目标。设计一辆自己躲避障碍、决定速率的小车。
② 分解目标。按照无人驾驶汽车应具有的功能将目标分解,如自动探测障碍、碰着障碍转换方向减速、前方无障碍时加速行驶等。
③ 设计程序原型。用最大略的措辞及图形实现程序的核心功能。
④ 完善程序。对原型进行扩展,包括功能的完善和美化。
⑤ 扩展程序。添加新的功能,或者以本程序为根本做出其他案例。经由上述 5 个步骤的长期演习,学生的办理问题和扩展能力得到了提升,再有新项目时会主动按此思维步骤来做。
(三)数字化学习与创新方面
学习人工智能,首先要培养学生们的兴趣,而培养兴趣最好的方法是让学生体验用人工智能技能办理实际问题的过程。例如,在《普通高中信息技能课程标准》第二章“打算机网络根本”中的第三节“运用因特网”获取信息部分,创设的情景是让程序从许多动物图片中找出猫的图片,利用 Python 编程的 urllib 库,编写爬虫程序,在百度自动搜索和***图片。当然学生自己编写爬虫程序相称困难,关键是体验程序办理实际问题这个过程。搜索并***大量图片对付学生来说非常费时费力的,而利用程序就能在短韶光内自动完成,使学生们体验到了程序办理实际问题的便捷之处。在该揉和点的传授教化中,学生既节制了打算机网络根本中的 URL 知识和网络的基本运用,又学习了程序思维,知道用人工智能技能帮助办理实际上须要知识和劳力办理的问题。
(四)信息社会任务方面
人工智能的安全与伦理是未来智能社会的发展基石,已经引起了各国政府和学术界、企业界等的广泛关注。在信息技能教室中,西席结合生活中的案例 , 比如,中国人脸识别第一案——浙江理工大学教授状告杭州野生动物天下案例剖析;“监测头环”进校园惹争议案例剖析;一个名叫索菲亚的机器人在沙特阿拉伯取得了公民身份案例剖析……对学生进行信息社会任务方面的素养培养。学生可以通过完成调研报告,学习人工智能的安全与伦理知识,磋商人工智能的安全和社会寻衅、人工智能的伦理道德和法律法规。
(参考文献略)
选自《中国人工智能学会通讯》
2021年第11卷第3期
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