SCI论文（www.lunwensci.com）:
摘要：随着我国社会经济的快速发展，人工智能开始受到各方的广泛关注，并逐渐成为中小学教育教学的基础课程之一。当前“人工智能”主要被列入信息技术课程之中，属于中小学基础教育的选修模块。人工智能教育在中小学教学中的开展，能够引导学生了解最新的信息技术知识，最终提高学生的信息技术水平。本文主要探讨人工智能在中小学教育中的应用，通过分析人工智能教育的教学现状，提出人工智能教育的教学与应用方案。
关键词：人工智能；中小学教育；应用；研究
本文引用格式：银涛.浅谈人工智能在中小学教育中的应用[J].教育现代化,2019,6(06):196-198.
自《普通中学技术课程标准》颁布以来，人工智能课程已在中小学教育中进行实施。人工智能教育作为基础的信息课程，其在信息技术教学中的广泛开展，不仅可以培养学生的信息素养与逻辑思维，还能有效推动中小学教育教学的创新与进步。因此在国家《新一代人工智能发展规划》号召下，将“人工智能”应用到中小学教育中，能够培养出符合国家发展需要的人工智能人才。
一 中小学开展人工智能教育教学的意义
随着我国信息技术的不断发展，信息技术已经渗透到了人们生活的方方面面，并且在它的不断深入发展中，逐步形成了人工智能技术。由于人工智能技术是建立在信息技术之上所发展出来的技术，所以它具有较高的先进性，能够为人们的生活与工作提供更好的支持。现如今，人工智能技术已经成为了当前较为常见的技术，并且被广泛应用于各个行业中。人工智能技术的的英文缩写为AI，它作为《信息技术与计算机》学科分支之一，是通过信息计算来模拟人类行为活动的一门科学。人工智能主要包含机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等模块，不同模块有着不同的作用与运行流程。而且随着互联网信息技术的快速发展，人工智能已经延伸到社会生活的方方面面，甚至实现某些行业信息控制的自动化。人工智能是最先进信息科学的发展方向，通过“人工智能”技术在生产生活中的应用，能够完成社会脑力劳动、体力劳动的自动化。而人工智能发展的最终目标，是要利用机器进行不断的信息学习，以胜任人类正在开展的工作，甚至胜任人类无法完成的某些工作内容。而从我国“人工智能”的发展来看，教育部提出了《高等学校人工智能创新行动计划》，该计划主要着重于工智能基础理论、实践应用等。通过在高校计算机科学专业设置人工智能学科，来推动人工智能学科与实践的建设，从而构建起完善人工智能的学科体系。
因此在我国“人工智能”快速发展的情况下，在中小学开展人工智能的教育教学，具有重要的指导与发展意义。首先中小学生是国家的未来，也是社会发展的信息接收者与创造者。通过对中小学生进行“人工智能”的教育，能够培养学生的信息观念与创新精神，从而提高学生的创造能力与实践能力。其次从中小学阶段开始，对学生展开“人工智能”教育教学的培养，有利于学生对“人工智能”形成清楚的认知，这对学生以后的理科、工科学习，具有积极的正面影响。同时在全球都大力发展“人工智能”的环境下，我国中小学开展人工智能教学，也能够培养更多的信息技术人才，最终为国家发展贡献相应的技术力量。
二中小学人工智能教育存在的问题
（一）缺乏对人工智能教育的重视
虽然人工智能在互联网行业得到了广泛应用，但当前在中小学人工智能教育教学方面，仍旧存在人工智能的认知误区。首先很多教师会将“人工智能”，看作是人类行为活动的升级版，并认为“人工智能”是较为复杂与神秘的科技。而从中小学生的角度来看，很多学生人工智能是一种生活方式，包括电子支付、网络交易、在线交流等内容。但这些关于人工智能的认知，显然与真正的“人工智能”技术相差甚远。“人工智能”技术是一种深度学习技术，是通过对不同行业内容的感知与学习，来完成自动化信息处理、数据交流的技术。因此“人工智能”技术，是集合图像识别、信息处理、机器语言、智能控制等多种技术，形成的庞大信息处理与任务执行的系统。所以教师在缺乏专业技术掌握的情况下，自然会对人工智能产生惧怕或漠视的心理，导致人工智能教学浮于表面。而学生也会在学习人工智能课程的过程中，被其中复杂的知识体系所吓倒，从而产生厌弃或不重视人工智能的情况。
（二）缺乏人工智能教育的教材与教学手段
在我国新课标教育改革深入推进的环境下，中小学信息技术课程中加入了“人工智能”的内容。但从当下中小学信息技术课程的教材方面来看，其中涉及到“人工智能”的教学内容非常少，而且主要对“人工智能”进行简单介绍，而并没有对关键技术展开深入探究。因此初中、高中的信息技术教材，往往停留在理论教学层面，缺少相应的实践题目与活动案例，也不能满足学生“人工智能”的学习需要。另一方面中小学教师缺乏“人工智能”的教学经验，在教学中只能根据课本进行讲授，而无法对某一问题展开探究与分析。因此这种缺少教育材料的“人工智能”教学设计，不能完成相应的教学任务，也不能推动学生人工智能理念与实践能力的提升。最后在人工智能教育教学方面，缺乏软件资源、硬件资源的支持。特别在信息技术课程教学方面，需要计算机及多种软件等的支持，才能完成信息技术的实践教学。但很多学校缺乏“人工智能”教学的软硬件资源，这也会导致教育教学活动难以开展[1]。
三 人工智能在中小学教育中的应用
（一）人工智能信息编程在中小学教育中的应用
“人工智能”系统需要使用多种信息编程语言，才能完成相应程序的扩展与开发。当前在初高中信息技术课程中，包含有信息编码与编程的内容，但对Python这种常用的信息编码语言却较少涉及。Python语言有着非常平缓的学习曲线，以及强大的信息资料库与开源框架，国内外很多公司都使用Python语言进行呈现编写。因此在中小学信息技术课程的学习中，教师要适当向学生介绍Python语言，来帮助中小学生了解AI编程的整个流程。而且在信息技术课程的程序编码方面，刚开始可以向学生推荐简单的Scratch、pc logo等编程工具。其中Scratch编程只需要学生拖动鼠标、移动积木形状等，就能够实现相应的程序编辑、操作命令的执行。而pc logo的操作也较为简单，其通过对虚拟物理环境进行模拟，就能够完成具有逻辑性实践内容的设计。因此通过利用多种简单的编程软件，教师可以指导学生进行简单的逻辑运算，从而提高某一运算的效率。例如：在某些数学问题的计算中，学生可以根据相应的逻辑命令，书写一个能够快速执行的循环算法，最后输入数据来得出最终结果[2]。
（二）人工智能AI算法在中小学教育中的应用
人工智能是综合数学、物理、哲学等多种学科的技术，因此其中包含着各种各样的计算原理与思索方式。而AI算法则是人工智能的核心算法，通过AI算法的运算执行，能够解决信息处理与任务执行中的优化问题。当前主流AI算法包括粒子群算法、遗传算法、贪婪算法、蚁群算法，每种算法都有着各自程序与执行规则。例如：粒子群算法通过追随当下搜索到的最优值，来寻找到全局最优的解决方案，因此该算法的精度高、收敛快。在中小学生学习这些算法的过程中，教师首先要向学生讲解一些基础知识，比如概率、向量和线性代数等数学知识。然后在AI算法中引入相应的数学公式，来完成某一算法的构建与问题解决。其次在完成基础的理论教学后，教师可以从网络中下载开源软件包，并与学生一起分析其中的算法实现。对于有一定算法基础的同学，还可以主动尝试某一程序代码的编写[3]。
（三）人工智能结合其他中小学课程的教育教学
在人工智能课程的教育教学中，首先教师需要向学生讲解基础的“人工智能”理论，并结合网络视频资料来指导具体的操作，进行代码或MNIST数据集的演示。然后利用学习的AI算法与编程内容，来解决现实中的信息与路径优化问题。例如：教师与学生可以利用经典算法、样本集等，解决生活中遇到的问题。通过利用MNIST手写数字数据集，来完成数字与文字内容的识别。通过网络获得空气质量PM2.5数据，来完成城市环境变化规律的分析。因此在中小学“人工智能”教学中，需要将“人工智能”理论、课程实践案例进行结合，针对“人工智能”教育教学的重点，来完成人工智能的课程教学与实践[4]。
四 促进人工智能技术在中小学教育中应用的具体策略
（一）打造良好的教育环境
对于人工智能技术而言，若是想要将其效用完全发挥出来，那么良好的环境必不可少。在传统的中小学教育中，教师往往会利用灌输式的方式开展教学工作，这就使得课堂活力较差，学生无法得到良好的课堂体验。人工智能技术在中小学教育的应用，能够有效解决课堂过于死板枯燥的问题，并且为课堂注入生机与活力。然而在实际工作中，人工智能技术还有一些不足之处，其中就包括教育环境未能打造得足够好。虽然人工技术能够显著提升课堂活力，但想要将其应用，离不开良好环境的支持，所以教师应当竭力为人工只能技术打造一个有利的环境，并且将人工智能技术的优越性充分发挥出来。为了实现这一目的，教师可以在日常的教学工作中对学生展开深入调查，了解他们的实际需求，然后将计算机技术、卫星技术、微电子技术以及多媒体技术全部引入到教学课堂中，从而为学生打造具有特色的教学课堂。互联网技术以及多媒体技术在不断普及与进步的同时，远程教育也逐渐成为了当前主要的教育形式之一。教师应当建立与时俱进的意识，不断从社会上学习先进的知识，提升自己的知识水平，从而将远程教育纳入教学体系，让学生在课后也能够实现较好的学习。同时，教师还应当提升自己的计算机能力，努力为学生打造一个智能化的智慧课堂，只有这样才能够实现较为全面的课堂。总得来说，想要实现人工智能在教学课堂中的有效应用，良好的环境必不可少，只有环境足够好，才能让人工智能技术充分发挥出自己的优势，将学生带到课堂上来。
（二）构建三方平台，实现技术推广与技术进步
人工智能技术在逐步发展的过程中，逐步形成了今天的模样，它较为全面，引入中小学教育能够帮助教师更好的展开工作。由于人工智能技术是一门与时俱进的技术，若是有一天没有对其展开研发，那么人工智能技术就会落后于时代。在这种背景下，若是想要人工智能技术紧跟时代潮流，那么中小学就应当想方设法保持人工智能技术的先进性，只有这样才能为教师的教学工作带来更好的支持。因此，中小学的管理者应当与政府和企业构建三方平台，从而实现人工智能技术的不断进步。为了能够推动教育业的深入发展，政府也应当给予中小学高度的重视，确保中小学应用的人工智能技术能够不断为教育注入生机与活力，所以政府应当定期组织技术交流会，让各个中小学之间展开技术交流，从而实现技术的进步。此外，在中小学教育里，人工智能技术的推广也极为重要。虽然许多中小学的教师都认识到了人工智能技术的重要性，并且将其引入到了教学课堂中，但其尚未得到全面的普及。因此，政府应当想办法实现人工智能技术的全面推广，确保所有教师都能够加入到应用人工智能技术的队伍里，只有这样才能够从整体上提升人工智能技术的发展，并且以人工智能技术的发展推动教育行业的发展，从而实现共同的进步。
（三）提升师资队伍的专业水平，打造较高素质的教师团队
在中小学教育中，教师起着至关重要的作用，若是中小学的管理者想要全面推进人工智能技术在内部的发展，那么就应当给予教师团队高度的重视。教师作为直接面向学生的教育工作者，在学生的教育里起着不可替代的作用，所以学校应当紧抓教师的素质，确保他们能够对人工智能技术具有正确的认知，只有这样才能促进人工智能技术在教学课堂上的应用。教师也应当重新审视自己的教学工作，将人工智能技术合理应用在教学课堂上，从而为学生提供较高质量的课堂。由于人工智能技术对教师的计算机能力要求较高，所以教师在提升自己专业能力时，不应当只注重教学能力的提升，而且还应当注重计算机能力的提升，只有这样才能够实现综合素质的提高。此外，教师除了展开自我提升外，还应当与其他教师展开交流，在交流中提升自己的综合素质。为了推进教师之间的交流，中小学的管理者可以为教师举办教学研讨会，让他们在研讨会上互相分享自己的教学经验以及教育心得，并且在分享过程中实现综合水平的提升。教师除了在研讨会上进行口头交流以外，还可以展开教学资源的共享，从而在实质上学习他人的教学经验。国家也应当给予教师队伍高度的素质，并且从先进地区抽调高素质的教师，到落后地区中举行讲座，实现以强带弱，促进我国教育水平的整体提升。人工智能技术在中小学的应用具有多种优越性，但是教师想要将其完全实现，尚且还需要很长的一段路要走，教师应当结合实际情况，不断改进现有的不足之处，从而培养出符合我国现代社会需求的人才，为社会注入生机与活力，实现我国的长远发展。
五 结语
“人工智能”是信息技术课程的主要内容之一，也是社会信息发展的核心动力。而在“人工智能”理论与实践的学习中，教师要紧扣信息编程、AI算法等核心技术，来展开对学生的人工智能教育教学。教师也要将其他中小学教育教学课程，与“人工智能”课程进行有效结合，才能完成人工智能课程的教学，才能提高学生人工智能理论与实践水平。
参考文献
[1]艾伦.中小学人工智能课程定位分析[J].中国现代教育装备,2017(20):1-5.
[2]凌夫.生活化的信息科技——人工智能[J].中等职业教育,2007(28):50.
[3]曹兵.应对人工智能,落实核心素养——基于核心素养的课程建设策略[J].华夏教师,2017(11):22-23.
[4]吴茂松.高中数学教学渗透人工智能教育的策略研究[J].学周刊,2018(09):43.
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！ 文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/jiaoyulunwen/7683.html
