淺析人工智能在高中信息技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

摘 要：人工智能在高中信息技術(shù)教學(xué)中有著鍛煉和培養(yǎng)多種教學(xué)思維、了解和學(xué)習(xí)人類智能的本質(zhì)、體驗(yàn)人類專家解決復(fù)雜問(wèn)題的思路等優(yōu)點(diǎn)。人工智能在高中信息技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用也比較廣泛，在智能引擎搜索、智能CAI、智能教學(xué)系統(tǒng)ITS、智能機(jī)器人在線教學(xué)課堂、遠(yuǎn)程教育模式等都是人工智能的應(yīng)用?；诖?，淺談了人工智能在高中信息技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：人工智能;高中信息技術(shù)教學(xué);應(yīng)用

在信息創(chuàng)造價(jià)值的情況下，在信息技術(shù)突飛猛進(jìn)發(fā)展的時(shí)代下，信息技術(shù)已經(jīng)成為高中學(xué)生學(xué)習(xí)的重要一環(huán)。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，其應(yīng)用在各行各業(yè)的范圍也越來(lái)越廣，所需要的專業(yè)人才也就越來(lái)越多。因此，順應(yīng)需求培養(yǎng)學(xué)生的信息技術(shù)能力也就成了高中重要的一個(gè)學(xué)習(xí)科目。同時(shí)，由于計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，人工智能的發(fā)展技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，已應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域。人工智能技術(shù)在高中信息技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用相得益彰，對(duì)高中學(xué)生的信息技術(shù)學(xué)習(xí)有著重要的作用。

一、人工智能的概念和原理

人工智能顧名思義就是像人工一樣的智能軟件或機(jī)器，用來(lái)代替人工作業(yè)。人工智能技術(shù)作為計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展方向，早在2017年就進(jìn)入井噴發(fā)展的階段，提出的理論也越來(lái)越有依據(jù)，也越來(lái)越完善。我國(guó)在人工智能的技術(shù)上也在飛速發(fā)展?，F(xiàn)階段，人工智能技術(shù)在教育方面有了很大的應(yīng)用。由于人工智能技術(shù)依托于計(jì)算機(jī)技術(shù)，因此它本身就擁有龐大而又全面的數(shù)據(jù)庫(kù)，以及周密而又快捷的計(jì)算能力，因此在教育方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，尤其是在輔助教學(xué)方面有著非常大的作用。畢竟教師不可能一直處于工作狀態(tài)，人工智能技術(shù)就把教師從崗位上解放出來(lái)。人工智能的原理就是模擬人的大腦對(duì)完結(jié)的信息進(jìn)行接收、分析、處理。人的大腦就是由無(wú)數(shù)的神經(jīng)元組成的神經(jīng)系統(tǒng)來(lái)完成整個(gè)的思維，人工智能自然也是模擬人體的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，來(lái)對(duì)外界的信息進(jìn)行采集、分析、整理、處理等一系列的思維過(guò)程。通過(guò)模擬人類的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的人工智能信息處理系統(tǒng)，能夠?qū)?shù)字化信息進(jìn)行分析，并且得到非常準(zhǔn)確的結(jié)果，分析其中的關(guān)聯(lián)，生成對(duì)應(yīng)的函數(shù)，保證后續(xù)的生產(chǎn)或技術(shù)上的需要。人工智能技術(shù)采用人腦模擬，形成類似于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯系統(tǒng)的一個(gè)綜合性的判斷分析處理系統(tǒng)，通過(guò)視覺(jué)技術(shù)的接收、信號(hào)技術(shù)的處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的連接，最后進(jìn)行計(jì)算，能夠解決異常龐大的計(jì)算量。如此一來(lái)，不管是機(jī)械電子，還是人工智能，都可以進(jìn)行信號(hào)的互相傳輸、指令的互相傳遞。

二、人工智能在高中信息技術(shù)教學(xué)中的作用

1.探究人工智能的本質(zhì)

高中信息技術(shù)教學(xué)中，信息技術(shù)是關(guān)鍵，而信息技術(shù)的核心就是通訊技術(shù)與電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合體，人工智能技術(shù)同樣是通信技術(shù)與電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合體，甚至是現(xiàn)階段的頂尖科技的體現(xiàn)。因此，可以說(shuō)高中學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)的過(guò)程就是探究人工智能技術(shù)的過(guò)程。從人類的認(rèn)知學(xué)方面進(jìn)行分析，人的思維成長(zhǎng)的過(guò)程就是接收知識(shí)的過(guò)程。知識(shí)具有連通性，尤其是在新知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，新舊知識(shí)的交流，舊知識(shí)就是新知識(shí)的基礎(chǔ)。這一點(diǎn)在高中信息技術(shù)教學(xué)中表現(xiàn)得尤為明顯，每一個(gè)代碼、每一段編程的書寫，都是一個(gè)個(gè)舊知識(shí)，也都是新知識(shí)的一個(gè)基礎(chǔ)。人工智能的知識(shí)、技術(shù)也是有關(guān)聯(lián)性的，而不是一個(gè)個(gè)獨(dú)立的存在，通過(guò)對(duì)人工智能在認(rèn)知與思考和知識(shí)關(guān)聯(lián)以及最后的自主性階段介紹與學(xué)習(xí)，能夠讓學(xué)生很好地掌握高中信息技術(shù)知識(shí)的學(xué)習(xí)要點(diǎn)和知識(shí)的連通性，從而更好地理解這些信息技術(shù)方面的知識(shí)。同時(shí)，這也是培養(yǎng)學(xué)生散發(fā)性思維的表現(xiàn)。

2.培養(yǎng)與鍛煉思維

人工智能的技術(shù)是非常復(fù)雜的，但整體的技術(shù)的目的大致就是解決半結(jié)構(gòu)化的問(wèn)題、解決非結(jié)構(gòu)化的問(wèn)題。事實(shí)上，世界所有的問(wèn)題都可以根據(jù)結(jié)構(gòu)化的程度分為半結(jié)構(gòu)化和結(jié)構(gòu)化以及非結(jié)構(gòu)化三種，這三種層次中，結(jié)構(gòu)化的問(wèn)題主要是指用形式化的方法能夠求解的;非結(jié)構(gòu)化主要指的是不能夠用特定的方案或者是算法進(jìn)行求解，主要是依靠人們的經(jīng)驗(yàn);半結(jié)構(gòu)化介于兩者中間。由此，在高中信息技術(shù)的教學(xué)中先是引進(jìn)了計(jì)算機(jī)隨機(jī)數(shù)，多媒體技術(shù)、算法和程序的設(shè)計(jì)等多方面的技術(shù)來(lái)解決這些問(wèn)題。而人工智能則是處理此類技術(shù)的頂尖技術(shù)，在高中信息技術(shù)中應(yīng)用人工智能能夠極大優(yōu)化學(xué)生看待問(wèn)題的角度、分析問(wèn)題的方式、學(xué)習(xí)技術(shù)的途徑等，從而培養(yǎng)學(xué)生的思維模式，提高學(xué)生信息技術(shù)的素養(yǎng)。

3.體驗(yàn)復(fù)雜問(wèn)題的解決思路

人工智能有著很強(qiáng)的邏輯性和思維性，在高中信息技術(shù)教學(xué)中，能夠顯示流程的推理邏輯進(jìn)程，程序編寫的過(guò)程，代碼書寫的意義。其內(nèi)部龐大的信息庫(kù)能夠?qū)＜业乃季S模式對(duì)接，而不是簡(jiǎn)單地寫代碼。要知道信息技術(shù)是一項(xiàng)非常龐大的技術(shù)，它需要的不僅僅是將語(yǔ)言按照編程語(yǔ)言進(jìn)行敲寫，更需要的是進(jìn)行系統(tǒng)化的編程，構(gòu)建一個(gè)功能性的軟件或者是程序來(lái)解決在互聯(lián)網(wǎng)中遇到的困難。這其中，不僅僅包括信息技術(shù)的產(chǎn)生、收集、利用，也包括對(duì)信息的傳輸、識(shí)別、控制方面的運(yùn)用。通過(guò)人工智能在信息技術(shù)教學(xué)中的運(yùn)用，能夠很大程度上給學(xué)生更多的解題思路。

三、人工智能在高中信息技術(shù)教學(xué)中的作用

1.智能搜索引擎

智能搜索引擎在計(jì)算機(jī)中是非常重要的端口，能夠幫助人們實(shí)現(xiàn)信息的快速查找，是人們尋找信息的重要途徑。而且隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)信息方面有了更多的要求?？旖荨⒎奖?、簡(jiǎn)潔等方面都是其中關(guān)鍵性的因素。而在現(xiàn)有的搜索引擎中，還存在著很多問(wèn)題，所搜索出來(lái)的信息也偏向于混亂，沒(méi)有規(guī)律化的應(yīng)用。人工智能在智能搜索引擎上主要是智能搜索引擎，對(duì)內(nèi)容的理解、知識(shí)的表達(dá)和學(xué)習(xí)全面智能化，能夠節(jié)省時(shí)間，提高效率。眾所周知，高中信息技術(shù)常用的教學(xué)方法中，講授、演繹、討論和任務(wù)驅(qū)動(dòng)是比較常見(jiàn)的四種教學(xué)方法。任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法是最為常見(jiàn)的，主要的流程是創(chuàng)造和設(shè)定所需要的情景，并且提出想要完成的任務(wù)目標(biāo)，然后引導(dǎo)學(xué)生共同探討，明白需要解決的問(wèn)題，再讓學(xué)生根據(jù)探討的結(jié)果進(jìn)行自主摸索，然后完成任務(wù)。任務(wù)驅(qū)動(dòng)的流暢所需要的東西就是搜索引擎，有了智能化搜索引擎的幫助能夠更好地完成任務(wù)，從而保證教學(xué)效率的提升。

2.智能CAI

智能CAI是作為一項(xiàng)輔助類的軟件粉墨登場(chǎng)的，并且越來(lái)越受到教育行業(yè)的重視，而且已經(jīng)成為教育界教學(xué)模式改革的重要手段。在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)課件中，僅僅是按照課件設(shè)計(jì)好的教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行知識(shí)的傳遞，并沒(méi)有特立獨(dú)行的教學(xué)理念，也沒(méi)法做到因材施教。而智能CAI就能夠完美避開(kāi)這些缺點(diǎn)，以人工智能為核心，通過(guò)系統(tǒng)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)環(huán)境，并且合理安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容，用來(lái)在課余時(shí)間滿足高中學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求，豐富了教學(xué)的內(nèi)容，提升了教學(xué)的效果。

3.智能教學(xué)系統(tǒng)ITS

教學(xué)系統(tǒng)ITS是智能化的教學(xué)系統(tǒng)，不僅僅涉及人工智能和信息技術(shù)，還設(shè)計(jì)到教學(xué)和科學(xué)，還和心理學(xué)和行為學(xué)有著緊密的聯(lián)系，是一門涉及范圍非常廣的綜合性智能系統(tǒng)。智能教學(xué)系統(tǒng)ITS是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，整合全國(guó)一線教師、特級(jí)教師和專業(yè)教師、教學(xué)專家等的多種教學(xué)理論經(jīng)驗(yàn)以及多年的研究成果，并且能夠根據(jù)教學(xué)的特性，進(jìn)行分析和判斷，從而給出有針對(duì)性的教學(xué)方案。并且，還能夠判定教師在教學(xué)中的盲點(diǎn)、學(xué)生在學(xué)習(xí)中的盲點(diǎn)，從而達(dá)到提高學(xué)習(xí)效率的目的。智能教學(xué)系統(tǒng)ITS的主機(jī)目標(biāo)是讓計(jì)算機(jī)智能化，并且在一定程度上代替教師的部分職能。智能教學(xué)系統(tǒng)ITS有四個(gè)端口，這也是能夠擔(dān)當(dāng)教育職責(zé)的優(yōu)點(diǎn)所在，四個(gè)端口分別是專家、學(xué)生、教師以及人際接口。由于智能教學(xué)系統(tǒng)ITS四個(gè)端口的存在，使得它在信息技術(shù)教學(xué)方面進(jìn)行合理的切換，并且各端口的內(nèi)容能夠合理對(duì)接，使得在信息技術(shù)教學(xué)中，不管是教師還是學(xué)生，都能夠有充足的定位，通過(guò)其龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)連接，能夠調(diào)動(dòng)龐大的資源進(jìn)行內(nèi)容展示，從而更加適合師生的定位，從而保證了學(xué)習(xí)的質(zhì)量。

4.智能仿真技術(shù)

遠(yuǎn)程教育的模式是局域網(wǎng)絡(luò)資源的典型應(yīng)用，也是教育體系多元化發(fā)展的體現(xiàn)。同時(shí)由于遠(yuǎn)程教育屬于網(wǎng)絡(luò)資源，只要有網(wǎng)絡(luò)的地方，都可以進(jìn)行教學(xué)，這就使得老師不再受到教室的限制，可以清晰地將各類計(jì)算機(jī)操作進(jìn)行詳細(xì)的講解，也使得更多的學(xué)生能夠?qū)W習(xí)到計(jì)算機(jī)方面的知識(shí)。而在現(xiàn)代的遠(yuǎn)程教育教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是必不可少的，智能仿真技術(shù)是人工智能和仿真技術(shù)的結(jié)合體，能夠克服以往遠(yuǎn)程教育中建模和界面的問(wèn)題，并且在一定程度上完成建模、實(shí)驗(yàn)、理解和結(jié)果評(píng)價(jià)等多方面的步驟，通過(guò)智能仿真技術(shù)能夠在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課件上節(jié)省大量的時(shí)間，并且能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)展示和傳遞。

5.智能機(jī)器人的教學(xué)

智能機(jī)器人的教學(xué)方式有很多的優(yōu)勢(shì)，其不僅僅能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，也能夠培養(yǎng)學(xué)生的編程能力，還可以提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。事實(shí)上，在教學(xué)中采用智能機(jī)器人已經(jīng)不是新穎的方法，很多高校都有智能機(jī)器人。對(duì)于高中階段的學(xué)生來(lái)講，雖然對(duì)信息有了充分的了解，但沒(méi)有意識(shí)到信息技術(shù)的重要意義。再加上面臨著高考的壓力，所以沒(méi)有太多的精力投身到信息技術(shù)的學(xué)習(xí)中去。而適當(dāng)借用智能機(jī)器人無(wú)疑是一個(gè)非常好的措施，通過(guò)展示由簡(jiǎn)單的信息技術(shù)制作出的機(jī)器人，能夠提升學(xué)生探究的欲望，從而提升教學(xué)的效果。此外，由于編程是一件非常枯燥的事情，而對(duì)于老師來(lái)說(shuō)僅僅是下達(dá)一個(gè)指令，學(xué)生卻需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的編程作業(yè)。這極大影響了學(xué)生的興趣。而通過(guò)機(jī)器人的展示則可以在很大程度上讓學(xué)生體驗(yàn)到編程的快感，通過(guò)自己設(shè)計(jì)編程，智能機(jī)器人會(huì)完成設(shè)計(jì)中的動(dòng)作，這無(wú)疑將有一個(gè)巨大的成就感。但是值得注意的是，自主編程有著很大的難度，教師要在學(xué)生進(jìn)行編程的過(guò)程中給予正確指導(dǎo)。

當(dāng)今的時(shí)代無(wú)疑是一個(gè)信息化的時(shí)代，同時(shí)也是一個(gè)數(shù)字化的時(shí)代，作為21世紀(jì)的主人，每個(gè)人都應(yīng)該具備熟練地運(yùn)用基礎(chǔ)的信息技術(shù)的能力。人工智能在高中信息技術(shù)教學(xué)中的引入，可以說(shuō)極大程度地加強(qiáng)了對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力的培養(yǎng)，可以有效地提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，幫助學(xué)生更好地適應(yīng)時(shí)代的變化。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：陳亞麗，1987年8月，女，一級(jí)教師，高中信息技術(shù)，甘肅省定西市，甘肅省定西市岷縣第三中學(xué)。

編輯 高 瓊