基于人工智能的程序设计教学探索

俞咏梅

近日，国务院出台了《新一代人工智能发展规划》，要求在中小学阶段设置人工智能相关课程、逐步推广编程教育，鼓励进行形式多样的人工智能科普创作。这就意味着学校的课程结构、信息科技学科师资配备以及硬件设备配置都要有所调整。考虑到此次国务院重点提出要推广编程教育，预计会有更多地区高考将涉及编程科目。

程序设计教学是信息科技课程的核心和灵魂，最能体现和提升学生的思维品质，提升学生的信息处理能力。用计算机解决任何问题都必须运用算法和程序设计。程序设计与算法现在已成为高中新课程的一个重要的教学内容，但对学生而言，程序设计具有很强的抽象性。程序设计能力的提升，重点在于对算法概念的理解，对算法思想的感受，教学的难点在于算法的创新思维能力的提升。

一、编程教育的重要性

1.时代发展的需要

随着信息技术和人工智能的发展，越来越多行业的工作都离不开编程。美国前总统奥巴马就呼吁：“如果我们想让美国保持领先地位，就需要年轻一代的美国人掌握这种（编程）工具和技术，它将改变我们所有的做事方式。”可见学好编程，能使自己拥有一项重要的谋生技能。

2.思维能力的培养

学习编程可以培养学生思考问题和解决问题的能力，逻辑思维、抽象思维和计算思维都可以在学习编程的过程中得到锻炼和提升。

二、编程教育的实施探索

1.通过程序设计培养学生的学习兴趣

程序设计与其它应用程序相比，它要求学生具有一定的数学基础，但是纯数学的内容学生又容易感到厌倦，所以教师一开始就要注意对学生学习兴趣的培养。程序设计的题目尽量要贴近学生的生活实际，如水电煤电话帐单的计算、银行存钱的利息计算、校运会的成绩统计等，教师要积极展示程序设计的“新奇”，以此来激发学生的兴趣。可以通过程序设计的方式来演示一些趣味的内容，如用VB程序来设计自动电子钟和模拟路口红绿灯的演示，或通过几句发音语句来完成一首熟悉的歌，充分激发学生的学习兴趣，引导其去研究，去实践，去创新。使学生觉得编写程序可以解决实际问题，慢慢培养起学习兴趣，另外在布置练习时，也要注意题目的难度，不要在起步阶段就布置高难度的题目，使学生望而生畏，失去学习的积极性。

2.程序设计要重视学生基础知识的学习

在学习算法和程序设计时，应该强调基础知识的学习，因为对于计算机语言中的每一个语句，如果不知道它的格式和作用，那么也就谈不上如何应用它。如在讲授赋值语句时，一定要讲清赋值号和等于号的区别。在讲授算术表达式时，讲清算术表达式的书写格式要规范，分清算术运算符的优先级。

在掌握各语句的同时，加强对程序结构的领会。程序的结构有顺序结构、分支结构和循环结构，弄清程序结构，对于编写程序能起到一个很好的作用。否则，编写出来的程序思路混乱，影响程序的可读性和执行效率。所以在教学上，对于每一种程序结构，都要求学生能熟练掌握，在编写程序时灵活运用。在开始编写程序时，必须要求学生先画流程图，再写程序，这样有利于学生编写出结构清晰的程序。

3.通过上机操作提高学生的动手能力

上机操作是计算机学科的一个基础组成，在整个教学中占有重要地位。程序设计教学不能仅仅传授计算机知识，更重要的是引导学生通过尝试性操作，培养其程序设计能力和水平，从而培养学生的思维能力、分析能力、探究能力以及创新能力。所以，教师要让学生亲身体验程序设计的“魅力”，“驾驶”计算机编制一些简单程序，掌握一些简单程序设计技巧，然后逐渐加深难度，提高操作技能和编程技巧。

指导学生上机操作编程时，除了让学生完成作业外，还需引导学生掌握正确的思维规律，通过上机实践检验自己的思维是否正确，经过实践认识，从而使学生的思维活动日趋完善，动手实践能力和探究能力也得到进一步加强。

4.运用算法设计加强学生解题方法的训练

在算法和程序设计教学中，许多问题可以用多种方法来解决，在学生用一种方法解决后，要求学生看看能否用其他方法来解决。

5.通过问题解决活动提升学生的创新思维能力

程序要达到什么效果，全靠程序设计者的设计。每编写一个程序，学生都要自己构思创造。而学习应用软件，学生唯一的任务就是了解软件的功能，按照软件设计者的思路学习。现代社会需要的是具有创新精神和实践能力的人才，所以在课堂上就应该鼓励学生创新，给学生发挥创新想象的空间。

开展问题解决活动，让学生自己去寻找问题，自己去解决问题。在编程过程中，学生可以思考怎样安排结构、怎样提高程序执行的效率等，这些都是对人的思维能力的锻炼，对学习其他学科也会有很大的帮助。

三、信息科技教师面临的问题与解决的策略

1.如何进一步激发学生的兴趣

学生对编程感兴趣，自然会认真学习，当然，有些初学者感到程序设计枯燥难学，其实，每个人在初学编程时可能都会有这样一个阶段，只要经过一个过渡期，在继续学习一段时间后，掌握了编程的方法和技巧，自己有了独立编写程序的能力，就會把编程当成一件乐事了。

程序设计课对信息科技教师提出了很高的要求，许多信息科技教师因为学生的计算机基础不同，觉得程序设计课程不好讲，其实学习程序设计可以调动学生的学习积极性。一个程序可能有多种设计思想，基本的编程方法让学生掌握后，对于一些学有余力的学生，可以尽可能找出最优的解决方法，教师可以告诉学生一些基本的编程思路，让学生自己去探索。对于学生在程序调试过程中出现的问题，要尽量让学生自己找出错误的原因，同时要讲究教学艺术，对学生的新思路、新方法给予表扬，从而激发学生的学习兴趣。在程序设计方面有潜力的学生，也许将来就是我们国家计算机领域的栋梁。

2.如何进一步提升学生的能力

培养学生的程序设计能力是新课改的目标之一，也是对信息科技教师提出的挑战，是对传统教学和传统教师的考验。教师们只要在教学中努力学习，并在平常的教学实践中加强“问题解决”教学方法的探索，让学生在“提出问题并解决问题”的学习过程中提高自己的程序设计水平。