“人工智能技术的发展与应用”教学建议.docx

“人工智能技术的开展与应用”教学
建议
郭君红王飞
“人工智能技术的开展与应用”是选择性必修模块4 “人工智 能初步”中的一个重要组成局部。这局部内容强调通过应用体验，了 解智能社会面临的伦理及平安挑战，辩证认识人工智能对人类社会未 来开展的巨大价值和潜在威胁，增强信息平安防护意识，自觉维护和 遵守人工智能社会化应用的规范与法规。
・教学面临的问题与困境
第一，教学内容缺乏深入挖掘。教学案例和教学资料的分析更多 地处在比拟浅显的讨论和说理层面，尤其是对人工智能伦理与平安等 相关问题没有深入思考，缺乏科学的推论与理论支撑，很难引起学生 的内在共鸣，这就导致学生思考问题流于外表，缺乏独到见解。
第二，教学案例缺乏精心选择。教师在备课时更多地关注如何挑 选内容新颖、技术酷炫的学习资料来吸引学生，忽略了学科知识的渗 透，从而出现课上学习气氛热闹，课后效果落实不佳的现象。
第三，教学线索缺乏组织条理。教师在组织教学时，忽略了案例 之间的联系，没有形成清晰的脉络，课堂教学组织凌乱，没有激发出 学生学习和探究新技术、新知识的积极性，也难以提高学生综合应用 信息技术的能力。
第四，教学过程缺乏方法引领。教师在这局部授课过程中，常利 用文本和音视频资料呈现案例，缺乏利用讨论、辩论等手段激发学生 的创新思维。因此，学生对人工智能技术在实际生活中解决问题的作 用和价值、引发的社会问题以及未来开展方向理解不够到位。
•教学内容的分析与整体把握
“人工智能技术的开展与应用”是贯穿于整个人工智能教学的 重点话题，在作为独立内容进行授课时，教师需要整体把握人工智能 技术的开展历程、应用领域及其未来的开展趋势。在此基础上，灵活 处理教材相关内容，合理组织学习材料，开展适合学生认知经验和特 点的探究活动。
1 .教材中内容组织和分析
以人教一中图版教材为例，对人工智能技街的开展与应用相关问 题的讨论主要集中在第一章《人工智能在身边》和第四章《优势局限 之我见》，具体内容和教学组织形式如表1所示。教师应重点关注人 工智能技术的特点、研究和应用领域以及当前热点技术，教学活动方 式以讨论、辩论为主。
2 .知识与内容整体把握
通过教材分析可知，该局部的知识点与问题完全融合在工程教学 过程中，教师在备课过程中需要对相关内容进行整体把握，形成完整 和清晰的知识脉络，尝试整理当前的热点问题（如上页表2）。
在内容把握上,建议选择一项自己感兴趣和熟悉的技术进行比拟 深入的研究，要紧扣学科知识，从人工智能技术的开展历程、应用领 域和研究方向上把握技术的开展趋势，理解人工智能的认知行为和处 理模式。在此基础上，关注人机差异带来的社会影响以及如何扬长避 短，充分发挥技术优势与价值等问题。
•教学活动实践建议
1 .整体建议
由教材分析可知，本局部教学内容主要依托案例分析、论文和辩
论会等形式开展。教师在教学过程中，要结合教材深入挖掘教学内容, 精心选择教学案例，有效运用教学方法，对教学线索进行进一步整理。
要明确一个具体的应用场景，充分体验人工智能技术在科教文卫
医疗等发面发挥的巨大价值和作用。通过分析其核心的智能技术，引 导学生理解归纳利用智能科学与计算机网络技术解决问题的方式方 法，把握人工智能在基础设施、应用技术、集成应用三个层面的开展 趋势，从而使学生清晰地认识到技术背后折射的一系列平安和伦理问 题，探究人类智能与人工智能和谐开展的重要意义。
从具体教学实践环节上看，可以从确定具体应用领域、探寻核心
处理技术、提炼总结过程方法、畅想把握未来趋势、关注聚焦伦理安 全等层面入手进行研究探讨，具体教学实施路径如下列图所示。
(1)确定具体应用领域
结合教材相关内容，在智能家居、智能交通、智能安防、智能物 流等相关领域选取某个感兴趣的热点问题作为教学内容开展探究。高 中学段的教学，在打磨相关教学内容过程中，要精心雕琢相应的学习 材料，切忌浅尝辄止、走马观花，案例挖掘要进一步深入。要明确人 工智能技术的应用场景和要解决的具体问题，如利用人脸识别技术完 成刷脸支付代替手机支付、利用智能聊天机器人代替人工客服解答用 户问题等；在学习材料和生活经验的支持下掌握其具体的工作过程， 明确应用在解决问题时的执行顺序和流程。此外，随着工程的深入展 开和讨论，教师要能够引导学生对相关应用领域的开展进行评判，对 技术整体的应用效果、群众接受程度、优势劣势和推广价值等方面提 出个人见解。
(2)探寻核心处理技术
分析探寻传感器、大数据、物联网、智能搜索、智能控制技术等 在解决特定领域问题过程中发挥的重要作用。体验传感器在具体场景 中感知数据、获取数据、表达信息、存储新数据的过程；挖掘物联网 在数据共享、传递、集中控制中的重要作用；探索大数据在人工智能 系统进行决策推理过程中的重要价值。例如，在智能家居模块的教学 过程中，要充分探讨智能家居如何通过传感器采集外部环境信息，如 何利用物联网传递数据对系统各部件进行集中管理，以及如何通过大 数据模型进行人机交互和智能控制。
(3)提炼总结过程方法
在具体案例分析过程中对人工智能解决问题的方式方法进行进 一步归纳总结。在此过程中，尤其要关注人工智能技术对数据的挖掘 和感知，从数据挖掘的角度探讨人工智能在问题分析、规那么处理、自 动化判断响应过程中独特的解决方法；进一步关注人机在处理问题上 的差异，可以从感知事物的角度途径、分析解决问题的方法方式、反 馈问题的行为等方面讨论人机异同，根据二者执行过程与方式的不同, 探讨人工智能的优势与劣势。在此基础上，可以探讨利用人工智能技 术解决实际生活问题的价值，如在智能教育场景中，利用平台和智能 工具收集学习数据，通过教育大数据对学生的学业水平做进一步智能 诊断、分析，调整学习计划，规划个性化解决方案，提高学习效率。
(4)畅想把握未来趋势
在案例分析的基础上，结合人工智能技术的开展历程，对人工智 能技术的开展提出个人的见解。在本环节的教学过程中教师要充分把 握学段特点，指导学生对未来的开展方向提出有科学依据、条理清晰、 逻辑合理的判断，而不是主观臆想。可以根据教材中提供的基础设施、 应用技术、集成应用等几个方面对未来技术的开展规律进行探讨。例 如，结合当前新冠疫情防控，以健康宝在防疫中的人工智能技术应用 为切入点，基于健康宝采集的海量基础数据，通过人工智能技术挖掘 数据背后的个人或组织的健康防疫状况，减少健康宝的误判误报等使 用问题，给出合理化的风险研判和防控建议，提出有价值的防控措施 方案。
(5)关注聚焦伦理平安
技术是一把双刃剑，本模块的教学要强调挖掘案例背后的原理， 有意识地通过深度讨论将学生的视野引向人工智能技术背后的思考， 关注技术开展的过程中引发的各种各样的新矛盾和新问题，尤其是人 工智能技术在数据平安、决策控制、社会行为规范以及情感伦理等方 面产生的一系列冏题。例如，在应用人工智能技术服务生活的同时， 如何确保网络平安，保证用户数据的隐私性；如何规避过度依赖技术 造成的决策权旁落而引发的各种隐患；如何理性看待人工智能与人类 智能的差异，更好地促进人类社会与智能社会的融合，保证人机协同， 共建智能时代的和谐健康与高效。
2 .活动方式
本模块更多聚焦于人工智能与社会开展，建议教学活动以讨论、 辩论、论文、专题汇报等形式展开。教学实施的最大难点在于实际操 作体验相对较少，内容深度挖掘困难较多。因此，教师需要在设计活 动时精心设计与挑选案例。
在教学案例的选择，教师要对所选内容的核心技术有一定的了解, 要尽量做到有相关产品的设计操作经验，能够使用相关平台和编程工 具复现其中关键环节。只有这样，才能够在教学中做到有话可说，有 据可依，游刃有余。
在教学资源的选择上，可以提供文本、视频资料、实际产品等相 关内容，学生日常关注的科技热点、电影动漫、创意玩具等主题内容 都可以作为课堂学习资料进行引用和研讨。
在授课内容上，要紧扣学科特点和学生学习特质，进行有“深度” 的研讨。要紧扣信息技术学科大概念，从人工智能技术的特点和原理 入手，以科学内容为依据，对人工智能的开展、平安、伦理等问题进 行合理的描述与判断，在这个过程中充分提升学生的信息意识，培养 计算思维能力。
教学活动中也要注意教师角色的转换，教师是活动的组织者、学 习活动的引导者，同时也是整个活动的学习者，教师要适时把控活动 内容，防止形式大于内容的情况出现，并对学生在解读资料时出现的 科学性问题进行及时辅导纠正，防止偏差。对于讨论生成的不可控问 题，教师要从专业视角引导学生进行权威资料的查阅和学习，从知识 和技术层面拓展学生的视角，帮助学生把握学习的方向。
3 .案例设计
在具体实践层面上，教师可以打破设备桎梏，充分挖掘生活中的 资源，案例可以来自生活中的常用设备、电视新闻、各类书籍、多媒 体资料以及科幻电影等。近年来，以科幻电影作为学习材料开展工程 研讨的方式逐步得到了局部教师的青睐，笔者以科幻电影中的人工智 能技术开展为核心，结合问题做案例分析，具体举例如表3所示。