浅析中学生人工智能计算机思维与编程教学实践研究策略

作者简介：谭方芳（1982～），女，汉族，吉林梅河口人，福建省长汀县第一中学，研究方向：教育基本理论。

摘 要：随着社会的快速发展以及课程改革的持续深入，在高中信息技术教学过程中，人们对计算机思维开启了新的关注模式。计算机思维与传统的思维模式有着独特的差别，同时这也是当前信息技术学科最为核心的素养。尤其是在中学生人工智能课程教学中，融入相应的计算机思维，能够让学生更好地理解和掌握信息科学的核心，让学生的计算机能力不断提高，同时也能够有助于提升学生的综合素养。

关键词：信息技术;计算机思维;编程教学;能力提升

中图分类号：G633.67 文献标识码：A 文章编号：1673-8918（2022）20-0014-04

所谓的计算机思维，是一种较为抽象的思维概念，借助于行之有效的思维方式，对实际问题进行有效解决。当面对一个独特问题的时候，我们最初都会尝试用传统的方式进行解决，但是随着社会的发展与进步，很多的问题变得不再那么具体，显得较为抽象，这时候就要借助相应的计算机思维，通过抽象的方式来进行理解、分析，最终对问题进行有效的解决。目前的教育主要是培养创新型人才，而在人工智能时代，不仅需要培养学生高阶认知能力，同时需要培养学生良好的计算机思维能力。

一、人工智能时代背景编程教与学存在的普遍问题

（一）授课模式的局限性

就当前这个现状来看，现有的授课模式还是以教师先进行演示，然后再让学生进行模仿实际操作进行学习，授课的时候教师大多数都是运用理论的授课和讲解一些简单的案例操作，从而对一个知识点和一些方式方法进行的解释，长时间这样给学生进行授课，他们学习到的知识都是一段一段的，不是一个整体，他们学习到的只是那些簡单的操作，没有学习到思想和创意，他们只是机械地学会了一些知识点，并没有真正掌握这些知识。编程教学需要考虑到学生思维能力的培养，以及动手操作能力的培养。如果授课模式较为单一，不利于学生发散性思维的培养，当学生在解决问题的时候，对抽象性问题无法借助于计算机思维，不能获得较好的教学效果。

（二）学生学习的单一性

学生学习的单一性主要表现在：第一，教师在进行授课的时候，学生只能在课堂中被迫地接受知识，教师没有给予学生留一些时间，让他们主动思考和学习;第二，学生在进行练习的时候，那些素材获得的渠道是比较单一的，只能接受教师给他们传输的素材，教师在布置作业的时候，也是根据他们给学生的素材布置的，学生不能再去找一些新型的素材进行学习复习;第三，在进行操作的时候没有创新，教师在课堂上进行授课的时候，一般都是教师先进行一遍演示，然后学生再进行模仿，这样的教学效果不好，学生不能看到自己的缺点在哪里，只是一味地模仿教师的做法。在实际操作的时候也只是根据教师上课进行的演示内容去进行模仿，然后操作练习做作业，这样容易失去学习的兴趣。在人工智能时代背景下，编程教学会激发学生的学习兴趣，这就需要多样化的教学模式。

二、人工智能时代需要建构新的教学模式

随着课程改革的持续深入，很多传统的教学理念和方法已经不再适应社会的需要，这就需要结合当前的人工智能时代背景，构建新的教学模式，这样才能提高课堂教学效率，培养学生良好的学习习惯，提高学生的学习能力和综合能力。比如，项目式教学法就是一种较为优秀的教学方法。这种教学方式是在建构主义学习理论中衍生出来的。在建构主义者看来，学生学习知识需要借助于相应的教学情境，借助于他人的帮助，在课程以及相应的资料之下，借助于知识的建构来获得最终的知识技能和具体的知识。在具体的学习中，总是会涉及相应的项目，学生在学习项目知识的时候，并不是独立进行学习，需要借助于教师的组织和引导，调动自己的积极思维，主动投入到相应知识的探究中。当教师创设了行之有效的教学模式之后，学生带着问题进行分析、探究，最终找到解决问题的方式，从而建构起相应的知识体系，以此来提高自己的学习能力和综合素养。

若要培养中学生良好的计算机思维，可以借助人工智能项目式的教学模式，通过项目式学习模式，有效解决实际问题。同时，学生在学习过程中必须融合相应的人工智能知识，将具有现实意义的项目充分设计出来。在设计的时候，务必要考虑到项目的情境、人工智能的知识点，这样才能将项目的学习支架有效完善。教师在整个学习活动中，借助于相应的引导，创设有效的教学情境，让学生对问题进行自主探究，同时结合小组合作学习模式，完成项目学习过程，最终提交项目作品。

在人工智能项目教学的实施过程中，需要注重一系列的细节。具体涵盖了项目需求分析，同时需要制定具体的实施方案，并且需要探究方案中涉及的新知识，还需要考虑作品方案的实施过程中，交流评价，以及能力等方面。学生在教师的引导和指导下对具体的项目内容进行了充分的学习之后，才能有效提升自己的知识技能，同时有效培养自己的计算机思维能力。

编程教学就是对具体的项目进行对应的学习，教师引导学生在面对具体的问题，形成有效的实施方案，并且有效解决问题的时候，就能对自己的计算机思维进行培养。学生在面对学习任务的时候，可以将大的任务进行逐步的细化分解，然后根据问题进行逐一解决，最终就能获得相应的计算机思维。

（二）实施教学项目

在实施教学项目之前，教师需要对学生的掌握情况进行充分的了解，教师可以互补分组的方式，在深层次分析各个小组存在的问题之后进行针对性地指导，同时根据学生的实际操作过程结合项目的技术性、实践性和综合性进行科学合理的指导，针对学生的实际学习情况引导学生积极主动调动自己的创新性思维，将自己的想法大胆融入具体的项目教学中，通过这样的方式能够让学生深层次理解高中信息技术课程的各种知识。另外，在学生完成教学项目的过程中，教师要引导学生对自己操作过程中存在的不足之处进行认真的分析和总结。当教学项目得以有效完成之后，教师要引导学生反思和总结项目过程中的实际操作，通过相互交流的形式，深层次认识信息技术课程，这样不但能够提高学生的信息技术学习能力，同时能够增强班级的凝聚力，为后续的学习奠定相应的基础。A19BE8DE-B9A7-42F7-B088-9172A781F247

三、人工智能时代背景下编程项目教学对计算机思维的培养

在人工智能时代背景下的高中信息技术教学中，总会涉及较多的项目实践课程。在教学过程中，教师要借助于书本知识以及把握学生的学习实际，不断提升学生的学习能力和综合素养。本环节主要是借助于“智能语音电话簿的设计与制作”来分析在具体的编程教学中如何有效培养学生的计算机思维，以此提高学生的学习能力。

（一）编程教学中的任务驱动

针对课程设计的内容，本次项目的设计主要是制作智能语音电话簿，教师根据学生的学习实际以及学习内容，将项目情境和学习支架展示出来。本次采用的编程工具为App Inventor。在学习的过程中，主要采用模块拼接方式，从而对移动应用的设计工具进行快速开发，通过这样的项目设计，设置具体的任务，可以让学生的计算机思维能力得到有效的提高。在高中信息技术教学过程中采用项目教学法，需要筹划相应的项目，这是采用项目教学法非常重要的环节，就是我们通常所说的“有的放矢”，在筹划的过程中要对项目的难易程度进行科学合理的把握。如果设计的项目较为简单，对学生的综合应用能力没有相应的提升作用;如果设计的项目较为复杂，超出了学生的能力范围，会让学生在面对具体项目任务的时候不知所措，不能有效完成项目任务，必然会打击学生的学习积极性。比如在教学选择过程中，教师在Flash和Word二者之间进行选择，教学需要考量学生的综合能力，从而将Word作为主要教学项目，因为对于高中的学生来讲，Flash的操作难度较高，学生不能有效完成这样的项目，从而让项目设计不能取得相应的效果。但是教师根据学生的学习实际，采用Word作为项目任务，这样的难易程度能够被学生所接受。借助于Word教学项目的操作，能够让学生有效的掌握基础性的信息技术知识，有利于学生更好地开展其他的教学项目。

（二）编程教学中人工智能项目教学实施过程

在实施教学项目之前，教师需要充分的了解学生的掌握情况，采用互补分组的方式，在深层次分析各个小组存在的问题之后进行针对性的指导，同时根据学生的实际操作过程结合项目的技术性、实践性和综合性进行科学合理的指导，针对学生的实际学习情况引导学生积极主动调动自己的创新性思维，将自己的想法大胆融入具体的项目教学中，通过这样的方式能够让给学生深层次理解高中信息技术课程的各种知识。另外，在学生完成教学项目的过程中，教师要引导学生对自己操作过程中存在的不足之处进行认真的分析和总结。当教学项目得以有效完成之后，教师要引导学生反思和总结项目过程中的实际操作，通过相互交流的形式，深层次认识信息技术课程，这样不但能够提高学生的信息技术学习能力，同时能够增强班级的凝聚力，为后续的学习奠定基础。

1. 分析需求

教师引导学生对项目功能的实现情况进行明确之后，就要让学生逐个分解任务，逐步解决每一个小任务。在解決问题的过程中，需要调动学生的计算机思维进行有效的解决，将这些抽象的问题具体化，采用分解的方式，将复杂的问题进行分解，从而从小任务进行思考，最终能够高效解决问题。

2. 制定方案

教师引导学生逐步分解具体的项目任务，要理论联系实际，将日常生活中的实例应用到教学中，以此来提高学生的计算机思维能力。教师可以让学生回顾自己在手机应用程序中电话簿的使用情况，借助于任务分解，深层次理解编程的核心技术以及具体的功能。通过探究，让学生总结并概括出日常使用这类功能软件时获得的经验，以此来有效解决教材中所对应的问题。

当学习进行到这个阶段的时候，教师要引导学生从产品功能角度出发，设计出产品的显示界面，从而将各功能要素展示出来。在编程设计的时候，务必要考虑产品的设计目标和功能，对产品的模块进行分解，同时需要对不同模块间的相互关系进行充分的明确，最终将系统总体方案的流程图绘画出来。设计这方面功能和模块的时候，需要学生调动自己的计算机思维，才能将较为抽象的问题变得具体化，从而有效解决实际问题。

3. 探究新知

当教师引导学生制定了相关的方案之后，就要开始探究编程中涉及的新知识。具体指的是在完成了语音识别技术的前提下，让学生对其中的概念、原理和具体的用途进行充分的明确。教师在这个教学过程中，需要引导学生借助于生活中的实际应用进行探究分析，对语音识别技术的积极性作用进行充分的感知。学生只有调动自己的计算机思维，才能进行任务的分解，明确其中的概念，借助抽象性思维，获得相应的算法，从而去评价设计的有效性。

4. 实施方案

这部分教学是整个流程的重点工作，当进行了产品的前期需求分析与设计，就要进行产品的开发实践，本案例采用的编程工具为App Inventor，借助于这一软件能够获得不错的设计效果。

教师引导学生从设计出发，将相应的草图拟画出来，借助于App Inventor软件，对涉及的组件进行恰当地选择，同时对组件的属性进行充分的设置，从而完成界面设计。学生依据产品流程图展示出来的算法，借助于设计软件，进行产品的呈现编写。当算法的编写完成之后，需要对运行效果进行查看，通过认真的调试，对其中的错误进行修改，若有问题需要进行及时的调试，找到解决问题的最佳方法。

在这个流程中，需要涉及较多的计算机思维，其中有一定的抽象概念和操作方法，只有根据流程图，将产品需要执行的每一步详细指令写出来，这样才能让作品的功能得以实现。

5. 展示与交流作品

这个过程主要是让学生通过展示与交流作品充分展示其中的计算机思维。小组通过合作探究形成自己独特的作品之后，借助于演讲的方式，对照自己小组的设计，对产品设计过程和最终的结果进行展示。其他小组根据自己小组的设计过程，进行思维上的碰撞，从而形成新的知识流程，最终让设计更为科学合理，以此来提高学生的学习能力和综合素养。

6. 评价与反思项目A19BE8DE-B9A7-42F7-B088-9172A781F247