高中人工智能教育信息化教学模式

一、新课程改革下高中人工智 能教育的目标
２００３年 教 育 部 颁 布 《普 通 高 中 技 术 课 程 标 准 （ 实 验 ） 》， 指 出 了 高 中人工智能课程的教育目标。
１． 总 体 目 标 定 位 （１） 了解信息技术发展的前沿。 （２） 体 验 若 干 典 型 人 工 智 能 技 术的应用。
示、学习评价， 具体流程如图 １ 所 示。在学习过程中， 学生分成若干 级， 相互交流、合作， 教师则起指 导、辅助的作用。
（１） 创设情境， 提出问题 “学源于思， 思源于疑”， 学 习 是 从 认 识 到 “有 问 题 ” 开 始 的 。 在 人工智能课程中， 问题指的是以人 工智能的理论和技术为手段完成一 些任务， 例如一个简单的机械故障 诊断问题、一个垃圾邮件过滤问题、 一个简单的机器人路径规划问题等； 也可以是在人工智能学习过程中的 反思性问题， 如： 拥有同样的专业 知识， 为什么新手和老手之间的差 距会这么大？ 怎样才能缩小差距， 让新手也能像老手一样思考和解决 问题？ 机器也能思考， 会不会出现 某些影视片中所描绘的诸如人类最 终成为机器人的奴隶之类的情况？ 机器是为人服务还是最终变成人为 机器服务？ 面对诸如记忆力等方面 优于人类的情况， 我们应该如何面 对？ 未来的生活是怎么样的？ ［５］ 教师 可以在多媒体和虚拟技术的支持下， 以文字、视频、动画或仿真环境的 方式呈现问题情境， 提出引导性问
列出需要做的事情， 分配学习 任务， 确定可能的资源： 小组成员 通过头脑风暴， 形成一个解决问题
１３ Ｃｈｉｎａ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｉｎｆｏ
理 论 理论探讨
《中国教育信息化》编辑部： ｍｉｓ＠ｍｏｅ． ｅｄｕ． ｃｎ
所需信息的概念图， 并确定在哪儿 可以找到所需信息。
问题分析要从实际问题出发， 顺着模型的建立、算法的设计、数 据结构的表示、程序编码的实现等 过程， 让学生体会到解决一个实际 问题需要的步骤和知识。而教师正 是将一些需要讲解的课程内容和知 识点精心隐含在问题中。
三、基于问题学习的信息化教 学模式实施建议
１． 充 分 考 虑 高 中 生 的 认 知 特 点， 选择与学生的学习和生活相近 的问题
高中生年龄普遍在十四五岁到 十七八岁之间， 心理逐渐趋于成熟， 思维能力得到很大的发展， 能从具 体事物看出抽象规律， 并具有辩证 性， 喜欢提出独到见解。但是由于 长期以来受传统教学的影响， 接受 的教育主要是学科知识的教学， 对 于人工智能方面的知识接触较少， 或者基本没有接触。这要求人工智 能教育在高中的开展应考虑其原有 知识、能力与情感基础， 将课程目 标定位在了解和体验上， 选择那些 与学生的学习、生活关系密切的， 看得见、摸得着的人工智能应用问
学生认识到人工智能的理论和技术 在实际工作中的地位和作用， 进一 步激发学生的学习兴趣和主观能动 性。在此过程中， 教师还要鼓励优 化方案的提出、分析和验证； 鼓励 学生扩展其自身的知识体系， 并积 累问题求解的各种方式方法： 鼓励 其创新意识和主动学习意识的培养。
４． 评 价 、 反 馈 小组之间共享他们所创建的解 决方案， 对方案进行评价， 并评价 各小组在整个问题解决过程中的表 现。
信 息 技 术 在 ＰＢＬ 模 式 中 的 作 用 主要表现在： 提供广泛的信息资源； 创建互动共享的智慧资源； 提供便 捷有效的交流方式； 提供良好的学 习过程记录方式； 为学生的作品制 作提供了丰富多彩的表现形式； 提 供新的作品发表园地等等。
３．ＰＢＬ 信息化教学模式的流程 信息技术支持的基于问题学习 的教学模式分为五个环节： 提出问 题、分析问题、解决问题、结果展
题作为案例展开教学， 使人工智能 教育过程中所学到的技能、方法、 策略等能够运用到生活以及其他学 科的学习或问题的解决中。
２． 合 理 利 用 网 络 信 息 技 术 和 多 媒体技术， 充分发挥数字化教学资 源的优势
以数字化教学资源为要素营造 的数字化学习环境能够支持教师指 导下的以学生为中心的学习， 为学 生的学习创造自由的学习气氛与情 境， 有利于学生发展自身在认知、 能 力 、 情 感 等 方 面 的 潜 能 ［７］。 教 师 在进行问题教学， 如进行专家系统、 符号运算、机器翻译等内容的教学 与实验过程中， 要将数学化教学资 源紧密嵌入到问题情境的创设、问 题的分析和问题解决的支持系统中， 使数字化教学资源体现在问题中， 深入到过程中， 并与之融为一体， 而不仅仅是表面上教学手段的先进 性和信息化的形式表现。
理 论 理论探讨
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高中人工智能教育信息化教学模式
郑俏 （浙江师范大学 教师教育学院， 浙江 金华 ３２１００４）
摘 要： 人工智能作为现代信息技术的重要组成部分， 在高中阶段开设专门的选修课进行基础性教育势
在必行。根据高中人工智能课程的教学目标、人工智能研究的特殊性以及高中生的认知特点， 高中人工智能
其基本原理， 掌握人工智能知识与 技术中的科学方法， 形成相应的技 能 。［２］
二、基于问题学习的信息化教 学模式
１． 相 关 概 念 界 定 （１） 信息化教学模式 信息化教学模式是技术支持的 教学活动结构和教学方式， 是技术 丰富的教学环境， 是直接建立在学 习环境设计理论与实践框架基础上， 包含相关教学策略和方法的教学模 型。［３］ 当前多种多样的信息化教学模 式不断涌现出来， 如基于问题学习 的教学模式、基于网络协作学习的 教学模式、情境化教学模式、基于 概念图的教学模式及教学游戏、微 世界等。 （２） 基于问题学习的教学模式 基 于 问 题 学 习 （ Ｐｒｏｂｌｅｍ－ Ｂａｓｅｄ Ｌｅａｒｎｉｎｇ， 简称 ＰＢＬ） 的教学模式是 以问题为基础来展开学习和教学过 程的一种教学模式。它强调把教与 学设置到复杂的、有意义的问题情 境中， 通过学习者合作的形式共同 解决复杂的、实际的或真实的问
（３） 感 受 人 工 智 能 对 学 习 和 生 活的影响。
（４） 激 发 对 信 息 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 术 未 来 的 追 求。
２． 具 体 目 标 （１） 在 基 本 概 念 方 面 ， 要 能 描 述人工智能的概念与基本特点。 （２） 在 知 识 及 其 表 达 方 面 ， 能 够列举人工智能的主要应用领域， 掌握知识的概念、知识表达的基本 方法。 （３） 在 推 理 与 专 家 系 统 的 学 习 方面， 能够演示或使用简单的产生 式专家系统软件， 知道专家系统正 向、反向推理的基本原理， 并且学 会使用一个简易的专家系统外壳。 （４） 在 人 工 智 能 语 言 与 问 题 求 解方面， 能够学会使用一种人工智 能语言求解简单问题， 了解状态空 间的概念与方法， 以及了解用盲目 搜索技术进行搜索， 知道启发式搜 索。 由此可见， 高中人工智能教育 并非大学人工智能教育专业课的简 单下移， 它的主要目标之一是让学 生了解有关人工智能的最基础的知 识， 让学生理解人工智能的实质及
人工智能虽然在近几年发展迅 猛， 先后总结出一系列基本原理和 方法。但远未形成自己的完整的理 论体系。同时， 最近的研究成果很 多都是以问题的提出、分析和解决 为模式而发展起来的， 而这恰好与 ＰＢＬ 的 步 骤 相 吻 合 。 因 此 ， 人 工 智 能 的 教 学 宜 采 用 ＰＢＬ 的 教 学 模 式 。 在实际教学中， 信息技术作为学生 问 题 求 解 的 工 具 应 整 合 于 ＰＢＬ 实 施 的全过程中。
四、结语 新课改推行已有三年， 但我国 高中人工智能教育的开展现状不容 乐观， 还有很长的路要走， 不仅需 要教育主管部门的政策方针， 更需 要广大的一线教师和教研人员的全 力投入和高校的大力配合， 开发出 各种适合于高中人工智能教育的教 学模式， 不断完善高中的人工智能 教育。
参考文献： ［１］ 金聪， 刘金安． 人工智能教育在能力培养中的作用及改革设想［Ｊ］． 计算机时代， ２００６，（ ９） ： ６６－ ６９． ［２］ 周跃良， 张燕． 人工智能的理论基础及教学组织［Ｊ］． 中小学信息技术教育， ２００３，（ １０） ： １０－ １３． ［３］ 苑永波． 信息化教学模式与传统教学模式的比较［Ｊ］． 中国电化教育， ２００１，（ ８） ： ２６－ ２８． ［４］ 付强． 基于网络的协作问题解决学习活动模式探析［Ｊ］． 现代远距离教育， ２００５，（ ５） ： ４３－ ４６． ［５］ 钱旭升， 郑和． 我国高中人工智能教育目标的分类分层体系构建［Ｊ］． 课程·教材·教法， ２００７， ２７（ １） ： ７１－ ７４． ［６］ 左晓梅． 面向问题解决的数字化教学资源设计［Ｊ］． 现代远距离教育， ２００５，（ ２） ： ２０－ ２２． ［７］ 徐红彩． 数学化教学资源的设计与开发［Ｊ］． 开放教育研究， ２００２，（ ６） ： ４１－ ４３．
第二阶段： 提出假设， 小组分 工。即提出可能的行动、建议或解 决方案， 然后根据学生的兴趣和能 力进行分组， 一般采用教师指导下 的异质分组方式， 把学习风格、认 知水平相关比较大的学习者编制成 一个小组。
第三阶段： 联系已有的知识经 验， 与新问题建立相关， 确定行为。
列出已经知道的信息： 作为一 个小组， 把成员所知道的每一件关 于该问题的信息 （ 包括隐含在情节 中的信息） 全部列出来。
（３） 探究和解决问题 查找、收集信息： 通过各种信 息途径， 收集与主题相关的信息。 整理、分析信息： 对所收集到 的信息进行归类、整理、分析。 相互交流、形成解决方案： 交 流／交换意见、思考解决方法。 通过一个具体问题的解决， 可 以增加学生对人工智能知识及其应 用方式方法的感性认识。同时激发 学生在问题解决后的成就感， 增强 学生的学习热情和兴趣。 （４） 展示结果、成果汇总 以适当的形式， 最好能用多媒 体等多种方式 （ 如幻灯片、网页等 形式） 来陈述、展示你的小组对解 决问题的建议、预言、推论或其他 的合适的解决办法。这是人工智能 学习的重点。通过该环节， 我们可 以帮助学生归纳总结在任务分析和 完成过程中出现的各种问题及其解 决问题的思路和步骤， 一方面让学 生举一反三地对其他没有涉及到的 知识进行补充和演绎； 另一方面让