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高中AI课程的教学资源与方法_图文

全国高中AI课程研修班

高中AI课程的教学资源与方法
张家华 zjnuzjh@zjnu.cn 浙江师范大学教育技术学系

主要内容
? 高中AI课程的发展及其现状 ? 高中AI课程的教学资源 ? 高中AI课程的教学与评价方法
? 高中AI课程的教学方法

? 高中AI课程的评价方法

? 高中AI课程的教学案例
? 认识专家系统 ? Crosswords问题的智能程序实现 ? “五座房子”逻辑推理问题的智能程序实现 ? 启发式搜索与人机博弈

? 高中AI课程实施及其问题与对策

国外中学AI课程的发展和现状
1、英国中学人工智能课程的开设情况
? 英国是较早开展人工智能基础教育的国家之一。不少中学开设了人工智能课

程,并通过组织和开展相关教育竞赛活动来扩展和延伸人工智能教育。

2、美国中学人工智能课程的开展情况
? 在美国现行的中学信息技术课程中,部分学校将人工智能作为必修或选修课

程加以开设。美国各州根据自身的教育特点和目标,对人工智能教育的内容 有不同的要求。

3、澳大利亚中学人工智能课程的开设情况
? 部分中学在信息处理与技术课程中也开设了人工智能相关的课程。

美国Chesterfield县公立中学AI课程设置
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在佛吉尼亚州Chesterfield县公立中学的信息网站上,列出了为该县十 几所高中的在校学生提供的各类课程。在其中的“职业和技术教育类” 课程中,人工智能是作为其中“信息系统技术”选修课程的一部分为优 等生特别开设的。

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人工智能课程包括两个层次:ARTIFICIAL INTELLIGENCE (EXPERT SYSTEMS)和ADVANCED ARTIFICIAL INTELLIGENCE (EXPERT SYSTEMS)。

澳大利亚Marsden高中AI课程的设置
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澳大利亚昆士兰州的Marsden州立高中在开设的信息处理与技术 (Information Processing and Technology)课程中,人工智能、信 息系统、算法和程序设计、社会和伦理道德、计算机系统作为5个主题 共同构成了该课程的教学内容。 在该课程的大纲中规定,人工智能部分的教学内容在高中第三学期为12 年级的学生开设,教学时间为10周,课时为35小时,共计60堂课,其 中核心教学内容的课时占2/3,拓展教学内容的课时占1/3。 另外,在人工智能这一主题下,又分为人工智能I(专家系统)和人工智 能II(人工智能的领域)两部分内容,课时安排分别为24和36堂课。

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国内中学AI课程建设的现状
1、教材及相关读物的编写
? 一些相关科普丛书先后出版,成为中学人工智能教育的参考书籍
? 多家出版社组织编写了《人工智能初步》新教材,并开发了配套的教辅材料

2、人工智能教育网络资源的建设
? 国内已经开发和建设了一些适合中学生学习与体验的人工智能软件和网络资源

3、人工智能教育活动和赛事的举办
? 部分发达地区,一些部门、公司、学校早已开展了许多与人工智能教育相关的活动

4、中小学人工智能教学和实验的开展
? 在我国比较发达的地区,不少条件较好的中小学都开展了机器人教育 ? 少数高中(广州、金华、武汉等)在新课标颁布后开展了人工智能教学实验

高中开设AI课程的意义
1、开设人工智能课程的教育价值
? 提高信息素养 ? 培养多种思维能力和多样化问题解决能力 ? 提高学生的逻辑思维能力 ? 促进个性化学习,培养创新人才

? 激发对信息技术未来的追求

2、开设高中人工智能课程的必要性和可行性
? 人工智能在社会各个领域的应用越来越广 ,越来越多的人需要了解和接触人工智能
? 目前我国已基本具备了实施人工智能基础教育的条件

高中AI课程的教学资源
1、教材
? 教育科学出版社:教科书、配套光盘、教师用书 ? 中国地图出版社:教科书、配套光盘、教师用书 ? 上海科技教育出版社:教科书、配套光盘 ? 广东教育出版社:教科书、配套光盘、教师用书 ? 浙江教育出版社:教科书、配套光盘 ? 英国中学AI教科书及其辅助材料 ? 其他AI相关的科普丛书

2、网站
? 专题学习网站 ? 其他相关的网络资源

高中AI专题学习网站的建设
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专题学习网站的意义
? 当前有关高中人工智能教育、教学的专题学习网站非常缺乏,筹建一个专门

针对高中人工智能教育教学的专题学习网站十分必要。

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专题学习网站的规划和建设
? 浙江师大教育技术系从2003年9月开始筹建该专题网站,经过两年多来的持

续努力和不断建设,一个内容丰富、针对性强的专题学习网站已经初步建成, 并逐渐成为相关师生的重要网络参考资源。
? 华南师大附中在2005年上半年开设人工智能课程时,同步开发了支持教学

的专题学习网站,为师生提供了较为丰富的网络资源。

人工智能教育网

人工智能教育网

《人工智能初步》课程学习网

高中AI课程的教学方法
? 基于问题的学习
? 新课标将“培养解决问题的能力”作为课程的基本理念之一
? 问题解决与人工智能有天然的密切联系 ? 基于问题的学习是让学生围绕着解决一些结构不良的、真实的问题而进行的一种有针

对性的、实践性的学习

创设情境 提出问题

分析问题 组织分工

开展探究 解决问题

展示结果 成果汇总

结果评价 学习反思

? 基于(因特网)资源的学习
? 新课标中多次出现了利用网络资源进行自主或合作学习的例子和活动建议 ? 学生主要利用因特网信息资源进行自主学习,伴随着学习过程学生将同时获得解决问

题的基本思路与体验

确定问题 与目标

提供资源 和工具

搜集、分析、组织 信息,发布成果

评价展示 学习结果

各主题可以使用的教学方法
? 知识表示 ? 讲授、任务驱动式 ? Prolog语言 ? 任务驱动、小组合作学习 ? 问题求解 ? 讲授、研究性学习

? 专家系统 ? WebQuest、小组合作学习

高中AI课程的评价方法
? 过程性评价
? 新课标提倡“综合应用多种过程性评价方式,全面考察学生信息素养的养成过程” ? 过程性评价采取目标与过程并重的价值取向,对学习的效果、过程以及与学习密切相

关的非智力因素进行全面的评价。 ? 过程性评价的常见形式包括:学生档案袋或成长记录、课堂日志或现场笔记、学生自 我总结、教师评语等

? 表现性评价
? 要求学生通过实际操作某些任务或一系列任务来表现出他们的理解水平和操作技能水

平的评价,它属于过程性评价的一种 ? 强调在完成实际任务的过程中评价学生的发展。不仅要评价知识技能的掌握情况,更 要评价创新、实践、与人合作的能力,以及健康情感、积极态度、科学价值观等 ? 新课标建议:在进行过程性评价时,“应针对不同评价内容和相应的课程目标,适当 选择和灵活应用评价形式,适当渗透表现性评价的理念”

? 纸笔测试和作品评价相结合

高中AI课程的教学设计
? 高中人工智能课程的教学设计案例 ? 认识专家系统 ? Crosswords问题的智能程序实现

? “五座房子”逻辑推理问题的智能程序实现 ? 启发式搜索与人机博弈

高中AI课程的教学实施
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浙江师大附中《人工智能初步》教学实验的开展
? 2004年9月,浙江师范大学附属中学——金华二中在高三班级中选取了一个实验班,

开展了为期2个月的人工智能课程的教学实验,获得了一定的经验教训。

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华南师大附中《人工智能初步》教学的开展
? 2005年上半年,华南师范大学附属中学在高一年级开设了“人工智能初步”课程,

成为国内首家在高中正式开设该选修课程的学校,对其他课改实验区的学校起到了良 好的示范作用。 ? 通过学科组讨论和学生志愿选择, 40余名奥林匹克班学生参加了 “人工智能初步” 课程 一个学期的学习。 ? 在总结教学经验教训的基础上,该校于2006年上半年继续开设了“人工智能初步” 选修课程,进一步对该课程的教学进行探索和研究。

当前存在的问题
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思想认识问题
? 对人工智能的认识存在误区,对人工智能课程理解不够,对课程开设目的不明

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教学师资问题
? 熟悉、了解人工智能教学内容的教师太少,缺乏专门的师资力量

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教材建设问题
? 教材与高中教学实际的融合不够理想,新教学理念的贯彻不够深入,与其他人工

智能教育方式的结合不够密切

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教学方法问题
? 课时较少,内容较多,教学方法较为陈旧

当前问题的对策
? 端正认识,增强支持 ? 加强师资培训和研修,促进交流合作 ? 理论联系实际,融合先进教学理念

? 抓住重点,多种教学方式相结合
? 与中小学机器人教育有机结合

下一步的工作
? 深入开展高中人工智能课程教学实验 ? 从认识论的角度去充分研究和分析广大一线信息技术教师

和学生对该课程的需求、认识和建议 ? 构建大学——中学共同体 ? 与中小学机器人教育有机结合

谢 谢!

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