高中信息技能人工智能选修内容融入必修模块的可行性

近年来，人工智能的发展推动着社会各领域从数字化、网络化向智能化转变，人工智能技能正深刻并将持续地改变人类的生活及思维办法。
《普通高中信息技能课程标准（2017年版2020年修订）》中已明确将“人工智能初步”列为“选择性必修模块4”，希望能够借此帮助高中学生充分理解人工智能的干系观点和范例的算法、核心事理。

目前，课程的履行办法紧张有三种：

第一种是先在高一高下学期常规教室中完成两个必修模块的传授教化任务，然后连续在高二开设有关人工智能内容的选修传授教化，但事实上很多学校由于常规信息技能课课时不敷，在高二还须要连续完成必修模块内容的传授教化，更何况高二还有通用技能学科的传授教化任务；

第二种则是采取课外研修的办法，对高中信息技能学科常规教室传授教化进行补充，如清华大学附属中学采取这种办法直接参与清华大学的人工智能大中衔接课程培训，其他实验学校则采取线上不雅观看直播或者回放的办法参与课程的学习，这种声援式的“双师教室”虽然在一定程度上有助于推动中小学人工智能教诲的发展，但由于不同区域利用的教材不一致、教室互动体验不好等终极影响了课程的履行效果；

第三种则是将选修模块的人工智能干系知识内容等融入高中信息技能课程必修部分较为根本的传授教化内容中，以环环相扣的项目活动为路子，勾引学生开展自主、协作、探究学习，有利于学生在理论学习中节制必修内容以及人工智能的核心算法，在深入思考中体会到人工智能在办理实际问题的过程中所存在的问题等。

通过整体稽核粤教版普通高中信息技能必修1《数据与打算》以及必修2《信息系统与社会》的传授教化内容，笔者创造诸多根本知识和技能与选修4《人工智能初步》的内容有所关联，如必修1第三章“算法根本”、第四章“程序设计”与《人工智能初步》的第二章“人工智能根本算法及运用”、第三章“机器学习与人工智能的核心算法”干系联；必修1第五章“数据处理与可视化表达”、必修2第二章“信息系统的组成与功能”和《人工智能初步》的第三章“机器学习与人工智能的核心算法”干系联；必修1第六章“人工智能及其运用”与《人工智能初步》第一章“人工智能概述”干系联……因此，环绕必修模块中的传授教化内容充分研究如何领悟人工智能选修内容，设计并方案出合理的主题项目以开展传授教化实践，是很有必要的。

高中信息技能人工智能选修内容融入必修模块的实践

必修2《信息系统与社会》第二章“信息系统的组成与功能”哀求通过剖析范例的信息系统，帮助学生理解信息系统的组成与功能，理解打算机等在信息系统中的浸染，而选择性必修4《人工智能初步》第三章“机器学习与人工智能的核心算法”哀求通过阐发详细的智能信息系统，帮助学生在理解智能分类系统的组成时，也能够对干系的人工智能核心算法的实现事理和技能运用的基本过程有一定的理解，两者在传授教化内容上具有一定的关联性。

笔者根据所传授教化生的实际情形以及机房机位设置情形，将学生三人或四人组成一组，通过“阐发智能分类系统”项目开展传授教化，串联了必修模块“信息系统的组成与功能”与选修模块“机器学习概述”“贝叶斯分类器”等多个知识与技能，基于日常生活以及社会发展中起到主要浸染的智能信息系统，借助多种数字化学习工具开展了环环相扣且具有针对性的探究活动，课时安排为6课时，项目设计与履行过程如下图所示。

1.创设项目情境

通过“垃圾邮件智能分类系统”这一主题让学生认识到人工智能与现实生活的关联：绿水青山便是金山银山，网络空间也须要“绿水青山”。

垃圾邮件常日定义为未经用户要求就强行发送到用户信箱中，可能带有广告、宣扬资料和病毒等内容的电子邮件，一样平常具有批量发送的特色。

随着人工智能技能的快速发展，智能工具与技能在日常生活中发挥了主要的浸染，垃圾邮件智能分类系统利用人工智能技能，如朴素贝叶斯分类器，可以通过推测的概率判断吸收到的邮件中哪些是对吸收方完备没故意义的邮件，并进行拦截、删除等操作，从而有效过滤垃圾邮件，减少垃圾邮件对用户的滋扰，改进用户体验。

因此，学生在西席的勾引下进入某AI演习平台，演习一个能够“识猫辨狗”的机器学习模型，体验智能分类系统。

2.提出项目问题

项目问题是驱动学生提高的核心要素，在创设的真实人工智能情境的根本上，针对情境中已经发生或可能发生的问题提出项目问题，有助于帮助学生明确全体项目的核心任务以及活动方向。

笔者环绕学习活动大主题“阐发智能分类系统”，根据人工智能的运用领域以及生活中常见的信息系统，细化项目主题，组织学生开展项目选题，详细包括“阐发垃圾邮件分类系统”“阐发垃圾短信分类系统”“阐发手写数字智能识别分类系统”等。

3.开展项目方案

根据项目选题，各小组在团队成员的共同协作下，参照项目范例开展项目方案，形成项目履行方案，明确须要办理的问题。

例如，选择“阐发垃圾邮件智能分类系统”选题，那么须要学习并办理的内容包括“信息系统的浸染与组成”“信息系统的五个基本的功能”等，学生需将学习过程记录在《项目学习活动记录表》中，同时根据西席和其他同学的建议进行修订与完善，为后续的探究活动奠定根本。

4.履行项目活动

通过故意义且具有针对性的探究活动培养学生利用人工智能技能和打算思维办理实际问题的能力。
学生根据项目方案及安排，通过体验活动、查阅资料、微课学习等开展项目探究活动。

探究活动1：阐发信息系统及其组成

组织学生结合小组的项目主题，通过干系操作剖析“智能分类系统的组成要素”“系统是如何开展事情的”“打算机和移动终真个浸染”。
学生在完成探究并记录好探究结论的同时，以小组为单位谈谈对信息系统组成要素的理解，以及信息系统对人类生产生活的影响。

探究活动2：信息系统的五个基本的功能

组织学生以小组的形式绘制智能分类系统的事情流程图，进而剖析该系统的功能及浸染，包括“输入”“存储”“处理”“输出”和“掌握”。
学生在完成探究并记录好探究结论的同时，以小组为单位谈谈对系统的改进建议。

探究活动3：智能信息系统对人类生产或生活的影响

组织学生以小组为单位学习干系文献资料，进而谈论垃圾邮件的影响，理解垃圾邮件处理的干系法律法规以及技能处理方法，学生在完成探究并记录好探究结论的同时，结合小组的项目主题，以小组为单位谈谈智能信息系统对人类生产或生活的影响。

探究活动4：智能分类系统的实现事理和基本过程

组织学生根据选题针对性地查找并阅读相应的学习资料，如针对“阐发垃圾邮件智能分类系统”须要阅读“认识文本分类”“自动提取关键词”等材料。

借助中小学人工智能传授教化平台勾引学生体验文本分类，通过中文分词、词袋构建、特色提取、分类预测等过程初步认识朴素贝叶斯分类器；通过“疾病诊断”案例详细讲解条件概率、贝叶斯公式的运用，帮助学生理解贝叶斯定理紧张用于在给定特色数据的情形下，剖断样本属于某个类别的概率；

勾引学生结合西席以及教材的讲解，理解朴素贝叶斯分类法的打算过程和中央思想，并进一步结合小组选题开展探究，记录好探究结论，把小组不雅观点记录在项目活动表格中。

探究活动5：机器学习的基本事理及紧张类型

组织学生阅读学习资料“识猫辨狗：监督学习中的感知器分类”“物以类聚：非监督学习中的K均值聚类”等，通过详细的生活运用帮助学生理解人工智能技能如何仿照人类建立打算模型，结合输入数据，通过数据打算终极呈现智能行为的事情事理和过程，从而勾引学生理解机器学习以及机器学习的紧张类型，理解“机器学习”“监督学习”“无监督学习”等观点和特点。

组织学生不雅观看有关人工智能伦理的微课，勾引学生结合智能信息系统给人类生产生活带来的变革以及干系的法律法规辩证剖析特定的人工智能技能运用与人类的关系。

5.进行项目申报请示与评价

拟定项目评价量规组织各个小组进行成果申报请示，勾引学生回顾、理清、串联本项目中完成的内容，凝练出申报请示重点并合理利用数字化工具总结学习所得，在互动与互换中促进思维的提升。
组织小组间根据评价量规开展自评与互评，评价内容包括知识技能的节制情形以及小组协作完成项目履行等方面，这些方面的评价在一定程度上能够反响学生的打算思维以及数字化学习创新水平。

结语

当然，根据内容的关联性，还可以在必修1第一章“数据与信息”以及第二章“知识与数字化学习”中，基于真实情境与问题办理，开展项目传授教化，让学生在小组互助中经历利用数字化工具制作完成有关人工智能的数字化作品，在理解数据、信息知识以及聪慧等知识内容，体验数字化学习过程，树立数字化学习意识的同时，深刻地理解人工智能的基本观点及其在各行各业的运用，提升学生的创新创造和打算思维能力以及智能素养。
在第五章“数据处理和可视化表达”中，可以通过关联剖析、聚类剖析等数据剖析微项目，以及体验在线制作词云和编程制作词云等项目活动，让学生初步理解人工智能干系核心算法及其运用。

短缺学习人工智能课程的课时是目前学校开展人工智能传授教化的紧张困境之一。
通过项目传授教化的办法，将选修模块人工智能的干系知识内容等融入高中信息技能课程必修部分较为根本的传授教化内容中，可以帮助学生在理解、节制干系的必修知识与技能的同时，对人工智能的发展进程或者干系范例的算法的事理以及技能的实现过程等有一定的探究，有助于学生体会到人工智能与人类、社会和环境的紧密关系，增强利用智能技能做事人类发展的任务感，形成适应新时期的精确代价不雅观和关键能力，更能使更多有潜质、有才华的学生得到磨炼和发展，为将来进入高校连续开展干系方向的学习以及运用人工智能进行创新创造做好准备，以适应新形势下国家和社会发展对拔尖创新与运用复合型高端人才的需求，从而在人工智能教诲大中衔接中推进拔尖创新人才培养的持续、康健发展。

本文作者：

陈智敏

广东省中山市中山纪念中学

文章刊登于《中国信息技能教诲》2023年第16期

引用请注明参考文献：

陈智敏.高中信息技能人工智能选修内容融入必修模块的实践——以“阐发智能分类系统”项目为例[J].中国信息技能教诲，2023（16）：47-50.