高中《人工智能初步》教学的三种常用模式

来源:用户上传      作者: 马　超　张义兵　赵庆国

　　【摘要】作为高中信息技术领域新的选修模块,《人工智能初步》旨在培养学生的信息素养与人文素养。但该课程目前的教学状况不尽如人意，亟待可借鉴的教学模式。针对课程教学过程中出现的问题，文章着重介绍三种常用的教学模式，结合具体的教学实例，为它们在《人工智能初步》教学中的应用抛砖引玉。
　　【关键词】教学模式；情景；问题；案例
　　【中图分类号】G40-057 【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097 (2008) 08―0051―03
　　
　　在2003年颁布的高中技术课程标准中，教育部把“人工智能初步” 作为技术领域的选修模块，旨在培养学生的创新精神和综合实践能力。但受各地的硬件条件、教材、教师以及教学模式等因素的影响，教学情况并不令人满意。随着硬件条件、教材、教师等问题的逐步解决，我们更需要有效的教学模式。现有的教学模式更多的是以“教师为中心”的“讲授”式教学模式，在这种教学模式下老师是主动的刺激施予者，学生是被动的刺激接受者。这种模式违背了认知学习理论，即人的认知不是由外部刺激直接给予的，而是由外部刺激和认知主体内部心理过程相互作用产生的，学生不应是外部刺激的被动接受器，而应是主动地对外部刺激所提供的信息进行选择性加工的主体。这种模式下的教学，容易出现以下问题:其一，脱离日常生活。“讲授”式教学的一种表现是教师照本宣科。在这个过程中，学生很难发现教学内容与实际生活的联系，从而对相关知识能否在实际生活中应用产生了迷惑；其二，缺少探索。“讲授”式教学使学生认为教材就是真理，教师所讲都是对的，不容质疑。这无疑限制了学生的思维，培养出来的多是知识型的人才，很少具有探索精神；其三，缺乏帮助学习者知识建构的实例。“讲授”式教学以教师的简单讲授为主，没有具体实例帮助讲解。面对晦涩难懂的内容时，学生往往无所适从。以上问题的解决都归结为一点：新课程需要新的教学模式。
　　考虑到此课程、学习者及现有教学的特点，并结合教学中出现的问题以及教学模式的特点，本文着重介绍三种常用的教学模式（情景化教学模式、基于问题的教学模式和基于案例的教学模式）。
　　
　　一 “情景化教学模式”――回归日常生活是关键
　　
　　美国著名情景认知研究专家，布朗，柯林斯和杜吉德认为：“学习和思维都是基于情景的，他们不能孤立地镶嵌在大脑之中，而是通过情境中的文化活动或工具发生在人类的大脑中。知识必须在真实情景中呈现，在包含知识的真实场景和问题解决中呈现，才能激发学习者真正的认知需要。”[1]根据情景认知理论人们提出了“情景化教学模式”。该教学模式强调情景的真实性，知识是一种社会构建，并表现在人们的共同体互动中，学习是一种积极参与学习共同体/时间共同体和积极互动的过程，学习者在学习过程中清晰表达理解和反思，教师的角色是促帮者，以及真实的评价。
　　这种模式适用于与实际生活密切相关知识的学习，能促进学习者形成对某事物的正确态度。“知识及其表达” [2]是《人工智能初步》的关键，是本课程教学的前提，也是促使学生形成对人工智能的正确态度和进行人文素养建构的关键。其学习内容与实际生活密切相关，适于用“情景化教学模式”进行教学。
　　其教学流程可以简单地归结为：创设情景 资料呈现 讨论总结。以“‘人工智能’的概念及特点”为例，教学过程设计如下：
　　
　　教学过程中要注意以下问题：教师创设的情景一定要与生活密切相关，不能远离生活。呈现教学材料时，教师要注意对时间的控制。讨论时，教师作为讨论的组织者，应激励学生踊跃发言，不宜过早下结论。
　　
　　二 “基于问题的教学模式”――“问题探索”是核心
　　
　　“基于问题的教学模式”指基于问题的学习模式，“是把教学/学习置于复杂的、有意义的问题情境中，通过让学生以小组合作的形式共同解决复杂的、实际的或真实的问题，来学习隐含于问题背后的知识，发展解决问题能力的一种教学/学习模式。”[3]该模式有以下特征：以问题为中心组织教学并作为学习的驱动力，把真实的/劣构的问题作为发展学生解决问题能力的手段，学生以小组的形式进行学习，教师作为学生的辅助者和引导者。该模式旨在通过解决问题提高学生的自主学习能力，以小组合作的形式提高学生的人际交往和团队合作能力。
　　这种模式适用于复杂抽象的知识的学习，使学生在解决实际问题的过程中习得知识。作为《人工智能初步》内容的核心，“人工智能语言与问题求解” [4]的教学重点和难点是人工智能语言中递归的运行机理、设计程序解决简单问题以及启发式搜索的基本思想及其优点。该部分较抽象难懂，但在现实中的应用较多，我们可以借助“基于问题的教学模式”进行教学。
　　其教学流程可归结为：创设情景，提出问题 组织分工、分析问题、查找资料 探究并解决问题 展示结果、成果汇总 评价、反馈。以“启发式搜索”为例，教学过程如下：
　　
　　教学过程中要注意以下问题：提出的问题应该与教学内容相对应，且问题的难度要适中；应依据学生的特点进行异质分组；问题的解答应该是学生共同努力的结果，不应该是少数学生的“功劳”；教师要对学生的讨论进行调控，以免偏题；教师要注意评价的程度，留给学生进一步思考的空间。
　　
　　三 “基于案例的教学模式”――“基于案例”是难点的解决方案
　　
　　案例教学（Case Method of Teaching）的思想来源于基于问题的学习和强调以学生为中心的合作学习，是“根据一定的教学目标，选择合适的案例进行教学的一种教学方法。它的主要特征有：学生是教学的中心，教师的身份是促进者、组织者与资源的提供者；以教学案例为载体，以学生的积极参与为前提；以培养学生批判性、分析思维能力、总结、说服能力以及自信心为目标；将学生置于真实的问题情景之中，强化学生主动参与，帮助学生将所学的内容与真实的生活相连接。”[5]
　　这种模式适用于复杂、难度大却应用较多的教学内容。“推理与专家系统” [6]是《人工智能初步》内容的难点，涉及的专家系统需要较高的专业知识，且内容较新。课程不会要求学生设计出一个专家系统，但相关的实际案例较多，我们可以借助“基于案例的教学模式”进行教学。
　　其教学流程可以归结为：课前准备 课堂教学 反思评价。以“认识专家系统”的教学内容为例，教学过程如下：
　　
　　教学过程中要注意以下问题：准备工作要充分。特别是要让学生积极主动地准备；教师要从案例入手，提出的问题一定要紧扣教学内容，难度适中；教师要对讨论的时间和内容进行调控；评价过程中奖惩适当，注意引导学生进行自我评价。
　　《人工智能初步》是一门研究运用计算机模拟和延伸人脑功能的综合性学科。它包含的内容广泛，因此教师在教学的时候也不能千篇一律。可供选择的模式很多，本文选择了三种较常见且具代表性的进行论述，《人工智能初步》的每个主题对应的教学模式不是固定的，一个主题可用多种教学模式进行教学。本文目的有二：其一，说明教师要根据教学内容选择教学模式，而不应只用单一不变的模式；其二，为教学模式在《人工智能初步》课程教学中的应用抛砖引玉。随着信息技术课程的发展，《人工智能初步》的内容会更加丰富和完整，会有更多的教学模式应用于其中。并且这种趋势很有可能扩展到其它信息技术课程。那时，我们更应注重多种教学模式的配合，而多种模式相配合所起的作用也会日臻明显。
　　
　　参考文献
　　[1] 钟志贤.信息化教学模式――理论建构与实践例说[M].北京:教育科学出版社.2005,12:253.
　　[2] 李艺.信息技术教学研究与案例[M]. 北京:高等教育出版社. 2006,12:185.
　　[3] 钟志贤.信息化教学模式――理论建构与实践例说[M].北京:教育科学出版社.2005,12:147.
　　[4] 李艺.信息技术教学研究与案例[M]. 北京：高等教育出版社.2006,12:197.
　　[5] 钟志贤.信息化教学模式――理论建构与实践例说[M].北京:教育科学出版社.2005,12:232.
　　[6] 李艺.信息技术教学研究与案例[M]. 北京:高等教育出版社.2006,12:190.

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