1  人工智能教育走向高中

以多媒体、网络化和智能化为特征的现代信息技术的飞速发展，使人类迈进了信息化社会的大门。面对21世纪信息化的浪潮，世界各国都在大力推进教育信息化，把它作为整个教育改革的突破口。我们看到，多媒体、网络等信息技术已经深入到中小学教育领域中，呈现出勃勃生机，而人工智能这门处于前沿的信息技术，却长期徘徊在中小学教育领域的门槛外。教育信息化是教育领域全面、深入地运用现代信息技术来促进教育改革的过程。21世纪教育信息化的风起云涌呼唤人工智能教育。

我国教育部于2003年4月正式颁布《普通高中技术课程（实验）》（信息技术），首次在信息技术课程中设立“人工智能初步”选修模块，从而迈出了我国高中阶段开展人工智能教育的第一步，这也意味着我国的人工智能教育在大众化、普及化层面上跃上了一个新的台阶。该模块由3个主题组成：知识及其表达、推理与专家系统、人工智能语言与问题求解。学习人工智能模块的目的是，“使学生能描述人工智能的基本概念，会使用一种人工智能语言解决简单问题，把握其基本特点；能利用简易的专家系统开发简单的专家系统；知道人工智能对人类学习、生活的影响；通过感受人工智能技术的丰富魅力，增强对信息技术发展前景的向往和对未来生活的追求”。

2  高中阶段开展人工智能教育的意义

2.1 提高学生的信息素养

信息素养包括技术人文两个层面的意思。技术层面上的素养是信息能力，即对各种信息技术的获取、理解、分析、加工、处理、创造的理解和活用能力；人文层面上的素养指信息情感，即对信息、信息社会、信息过程的认识和态度层面上的内容。新课程标准中明确指出高中信息技术课程总目标是培养学生的信息素养。人工智能技术是学生应该了解的信息技术，通过人工智能的学习，可以进一步提高学生应用信息技术的能力。同时使学生对信息技术发展的前沿知识有一定程度的了解，加深对信息技术的全面认识，激发对于信息技术美好未来的追求。因此，开展人工智能教育必将促进信息素养培养的总目标。

2.2 培养学生的多种思维能力和多样化的问题解决能力

在应用信息技术解决问题中，严格结构化的传统程序方法对于解决良构问题（既问题的解决过程和答案都是稳定的）是可行的。而现实中更多的是结构不良的问题，即没有规则和稳定性，也没有普遍认同的积极策略的问题。运用知识、推理、试探法和启发性策略的人工智能程序正是解决这类问题的好方法。高中人工智能初步的人工智能语言及问题求解模块，可以让学生体验、认识人工智能技术求解结构不良领域问题的过程。从而使学生了解计算机解决问题的方法的多样性，培养学生的多种思维方式。在专家系统的学习中，学生通过应用专家系统，可以充分体验到人类专家问题求解的思路和推理风格，提高抽象思维和逻辑思维能力；学生利用专家系统外壳亲手建构简单的专家系统，可以将原本零碎的知识条理化，对所学知识进行深度加工，这种积极、开放的学习方式隐含着知识的创造，对于中学生的思维能力和问题解决能力具有积极的促进作用。

2.3 促进个性化学习，培养创新人才

长期以来，在中小学信息技术教育中存在着“零起点”的问题，一些计算机基础知识在小学、初中、高中各阶段屡有重复。当然零起点问题有其存在的合理性，这是由于我国各地区信息化发展不平衡，各学校信息技术教育水平不同，学生信息素养差异造成的。因此总是给学生以最低起点学习信息技术。但是，这样容易使一些起点较高的学生对信息技术课产生倦怠情绪，扼杀其追求新技术的学习热情和创新精神。因此，将人工智能作为高中阶段的一个选修模块，给各地区、各学校的学生一个弹性的选择，体现了教育既要面向全体，促进所有学生的发展，又要兼顾个体，因材施教的教学原则。在一定程度上体现尊重学生的自主选择、自我设计，促进学生的个性化发展，从而为发现、培养创新人才奠定了基础。

 3  高中阶段实施人工智能教育的方法途径

人工智能是信息技术的前沿技术，针对其革新性和发展性的特点，应采取革新的教学模式和方法，充分开阔学生的思维，发展其创新意识和创新精神。

3.1  任务驱动的教学模式

任务驱动从建构主义的教学理论出发，强调学生在有意义的任务情境中，通过完成任务来学习知识、获得技能、形成能力、内化理论。在人工智能教学中，要注意任务设置的生活性和趣味性，即任务使来源于实际生活中并且使学生感兴趣的。还要注意任务设置的限制性和可扩展性。同时设计一个基本任务和一个创新任务布置给学生，基本任务对于帮助学生掌握某些必备的知识和技能是必不可少的一环。而可扩展性的任务让一部分学有余力的学生充分发挥才智，发展创新能力。任务设置要有可操作性，教师要有指导，人工智能是一门深奥的技术，教师必须给学生创设情境，让学生了解、体验人工智能知识，同时提供给学生各种可获得的工具，保证学生能完成任务。

3.2  基于项目的学习

基于项目的学习是一种探究式学习模式。其实施步骤为选定项目、制定计划、活动探究、作品制作、成果交流和活动评价。人工智能的专家系统应用可以采用此种教学方法。重点是关于活动的设计，必须要考虑在活动中如何将有关人工智能的陈述性知识转化为学生能够用以解决问题的程序性知识，使学生所学的内容能够与复杂的真实情景相一致，又不至于让所学的内容超出学生的知识背景。总之，学习活动的设计应该体现与现实问题之间的联系，让学生借助信息技术工具和简单的人工智能研究方法收集、加工信息，并借此提出利用人工智能解决问题的方法。同时鼓励学生通过小组交流协作，创作出作品。

3.3  基于资源的学习

随着我国中小学“校校通”工程的发展，利用Internet开展高中信息技术课程成为可能。在人工智能课程的教学活动中，必须充分发挥网上信息资源和网上软件资源的作用。例如，利用相应的网站可以进行在线专家系统、符号运算、机器翻译等内容的教学与实验，直接通过Internet运行各种软件，即可节约大量的软件购置成本，又可降低应用软件安装与维护的技术难度。

 4  高中实施人工智能教育应注意的问题

4.1  关注学生体验，化抽象内容为形象教学

人工智能是信息技术的前沿领域，而且是一个正在发展的学科，必然会给教学带来较大的困难。既要避免学生对人工智能的理解仅停留在概念性的肤浅认识上，又要防止学生觉得人工智能技术过于深奥而产生畏难情绪。因此，必须充分考虑到高中阶段学生的认知特点和知识基础，选择那些与中学学习、生活关系密切的人工智能实际应用问题作为案例展开教学。创设一些学生能够接收的、有兴趣的实践活动。学生通过亲身参与、思考，感受人工智能技术的丰富魅力，形成对人工智能知识的了解与体验。

4.2  加强人工智能教育资源的建设

同其他发达国家相比，由于我过在人工智能教育方面起步教迟，学习资源相对缺乏。课程建设不完善，适合高中生学习的通俗易懂、难易适度的教材寥寥无几，国内在线资源也很缺乏。因此当前急需解决资源建设的问题。

4.3  加强教师培训和学校重视

由于人工智能前端性、发展性的特点，许多中学教师对人工智能知识也知之甚少。教师是人工智能教育的引路人，如果教师都是一头雾水的话，学生更是不知所云了。因此师资的培训亟待加强。同时，人工智能教育没有校内资源的支持是不行的。学校要支持人工智能教育的开展，不能因其是选修课就不予重视而放任自流。要加强校际间交流，积累经验，探索一些开展人工智能教育可操作的模式。

致谢：感谢首都师范大学信息工程学院谢达老师对本论文的指导。

参考文献：

1.  教育部《普通高中技术课程标准（实验）》（信息技术）.教育部文件，2003-04

2. 林尧瑞，郭木河.人类智慧与人工智能【M】北京：清华大学出版社，2001

3. 王吉庆.信息素养论【M】.上海：上海教育出版社，2001