2021年10月发布的《中小学人工智能课程开拓标准》 中提到， 要勾引学生创造生活中运用人工智能的需求， 鼓励学生考试测验提出新的问题和新的办理方法， 从而培养问题创造、 深度思考与运用创新能力， 以适应智能社会的发展。

这两个标准中均提到了要培养学生问题办理的能力， 并哀求学生能够遵照道德规范合理利用技能。
这就须要学生对技能有着更加全面的认识， 能够对技能的运用进行剖析、 评价， 同时能够利用技能创造性地办理问题， 而这些均属于高阶思维能力的范畴。

人工智能课程作为一门知识、 技能、 伦理相结合的技能类课程， 在培养学生影象、 理解和运用能力的根本上， 西席通过合理地构建传授教化内容、 设计传授教化目标和传授教化路径， 让学生的剖析、 评价和创造能力， 即高阶思维能力得到有效的培养与提升。
而传授教化内容构建、 传授教化目标设定、 传授教化路径履行等须要合理设定与有效完成。
本文以人工智能领域非常主要的技能之一——人脸识别为例， 谈一谈如何在初中阶段人工智能传授教化的过程中培养与提升学生的高阶思维能力。

传授教化内容的构建

为了培养学生的高阶思维能力， 西席须要对传授教化内容进行有效构建。
人脸识别作为人工智能的主要技能之一， 广泛运用于人们的生活之中。
机场安检、手机解锁、 人脸支付、 小区门禁、 刷脸签到、 自拍美颜等多种运用已经成为大多数人的日常行为。
让学生理解人脸识别技能在生活中的运用并节制其利用方法是本节课的根本内容， 若是只勾留在理解和运用的层面， 则属于低阶思维活动。

因此， 在理解人工智能运用的根本上， 课程还须要加入事理探究、 案例剖析、 方案评价、 创造实践等内容， 以培养学生的剖析、 评价与创造能力。
于是， 课程的传授教化内容可设定为：人脸识别技能在生活中的运用、 人脸识别的实现过程与大略事理、 人脸识别作品的创作和人脸识别与伦理道德。

学习目标的确定

学科核心素养与高阶思维能力的培养是人工智能课程传授教化的总目标， 以此为条件， 西席根据传授教化内容与学生情形， 确定课程的详细学习目标为：理解人脸识别的运用， 感想熏染其代价；初步理解人脸识别的实现过程及事理；能够编写运用人脸识别技能的程序来办理问题；认识技能的两面性， 合理利用人脸识别技能。
西席可通过详细目标的达成间接实现培养与提升学科核心素养和高阶思维能力的总目标。

西席确定传授教化内容和学习目标后， 须要通过有效的传授教化环节、 适当的传授教化方法与活动来履行传授教化， 使目标有效达成。
笔者认为， 人工智能的学习应以学生实践为主， 让学生在实践的过程中进行探究式学习， 这更有利于学生的思考。
自主探究的过程须要从根本的大略运用到理解迁移， 再到剖析评价， 末了上升到设计创造， 层层递进。
同时在创造后， 学生还能够对自身和差错的创造成果进行合理的剖析与评价。
本课程西席以感知体验、 事理探究、 创新实践为路径来履行传授教化， 并且在各环节中加入了剖析与评价的活动。

1.感知体验阶段

本阶段， 学生会理解人脸识别技能在生活中的运用。
西席须要引发学习兴趣， 让学生节制身边的人工智能技能和工具的利用方法， 办理实际问题， 从而培养学生的生活技能。
学生在生活中常常打仗人脸识别技能， 西席可以请学生举例解释身边的人脸识别运用并剖析其代价， 培养学生不雅观察生活、 思考剖析与互换表达的能力。
在此过程中， 西席可以展示一些人脸识别运用案例并提出问题， 让学生谈论这种技能的利弊。

如有一种***换脸技能， 能用于***演出与创作，你如何看待该项技能？或者西席针对该项技能是利大于弊还是弊大于利组织学生进行一场辩论赛， 让学生认识到技能的两面性， 培养其精确利用技能的意识和信息社会任务， 以及剖析、 评价、 批驳与表达能力， 这里面既包含对干系技能与运用的认识， 也包含人工智能伦理问题， 既培养了学生的学科核心素养， 也培养了其高阶思维能力。

学生对生活中的运用进行先容、 谈论与剖析后，通过动手实践， 如利用微信小程序中的人脸识别运用进一步体验人脸识别技能， 引发兴趣。
同时， 学生节制了常用工具的利用方法， 办理生活中的问题， 并磋商运用这些工具时， 该当把稳哪些问题， 增强了个人信息保护的意识。

2.事理探究阶段

本阶段， 学生通过动手操作探究与思考人工智能技能的实现过程与事理。
人脸识别技能的实现过程及事理非常繁芜， 探究其背后事理的终极目的除了让学生能够理解实在现过程外， 紧张还是对学生剖析、思考与办理问题能力的培养。
如机器是如何认识我们的？经由探究， 学生会创造人脸识别须要经由人脸录入、 人脸扫描、 人脸纠正、 特色提取、 特色比对等环节。
而在实践过程中， 学生通过操作、 不雅观察与思考， 探究人脸识别过程中可能碰着的问题， 如拍摄人脸时是否一定要正对摄像头、 是否每次识别准确率都能达到100%等问题， 给出自己的办理方案， 并根据方案考试测验办理问题。

在学生理解了实现过程与大略事理后， 西席可以利用这些事理设计一些生活中的真实问题引发学生的思考， 从而培养学生剖析、 办理问题的能力， 并对学生给出的方案进行集中谈论、 评价， 进而培养学生的评价能力。
如在学生理解“特色提取”是通过绘制关键点来实现的之后， 西席可以提出问题：在疫情期间人们都戴着口罩， 那么如何对被口罩遮住的部分进行关键点绘制？你有什么好的办理方法？西席可以让学生自由谈论， 提出问题办理方案并谈论每组学生的方案及其可行性。
如果学生无法提出办理方案，西席可以借助软件操作， 让学生将抽象的思维问题转换为直不雅观的不雅观察问题， 先操作、 不雅观察， 然后再进行思考。

在确定了技能上可以实现戴口罩的人脸识别后，西席请学生进一步思考这种技能可以用来办理哪些实际问题？哪些场景适宜利用这种技能， 哪些场景不适宜利用？让学生对问题有一个全面的剖析与思考。
当然， 西席也可以设计诸如“同样是通过人脸识别来确认身份， 为什么机场、 火车站等地方安检时须要摘掉口罩， 进入小区时不须要摘掉口罩？” 这样的问题，勾引学生从规模、 准确率、 概率等角度对问题进行剖析与思考。

在学生理解之后进行知识迁移， 西席提出须要进一步思考的问题：这种根据人数规模来选择不同方法的思路还可以运用到哪些领域？学生可以根据自己的学习、 生活经历来回答。
西席也可以供应一些案例供学生剖析， 如在进行问卷调查时， 什么情形下采取全员调查、 什么情形下采取抽样调查的办法更得当。

对付戴口罩人脸识别问题， 西席也可以让学生自主提出办理方案， 并通过操作进行验证。
如在进行人脸采集时， 能否采集一张戴口罩的人脸， 进而来办理该问题？请通过操作来验证该方法是否可行。
西席还可以让学生上网查阅干系资料， 找一找目前是否已经有了更好的办理方法， 提升其数字化学习能力。

3.创新实践阶段

本阶段， 西席通过程序编写培养学生的创新实践能力。
理解了人脸识别技能的根本运用后， 每位学生可以利用相同的技能来办理不同的问题。
西席只需给出编程环境的操作解释， 学生自主学习后利用干系技能办理问题即可。
西席可以先给出一个明确问题让学生来办理， 以节制编程方法， 然后请学生自主提出与办理身边的问题。

这样多公园售票时会根据年事设置成人票、 老人票与儿童票， 不同年事的人票价不同， 但很多人购票时忘却携带***， 无法证明自己的年事。
如果自助购票系统能够通过摄像头来判断购票人的年事， ***对应的门票则会非常方便。
请你设计并编写一个可以根据年事来售卖不同票价的购票系统。

这个任务磨炼了学生的问题办理与实践能力。
在学生完成该任务后， 西席提出须要进一步思考的问题：这个别系能否直接应用在生活中？为什么？学平生日会说在理论上是可行的， 但目前还无法运用到实际中。
由于经由测试， 学生创造程序对年事识别的准确率较低， 无法精准识别出精确的年事， 而公园购票规定中对成人票、 老人票和儿童票的界定有着明确的年事哀求， 只有等年事识别技能发展到非常精确后才可以运用到实际生活中。
西席进而再提出问题：年事识别技能目前还不能做到精准识别， 那它是否有存在的代价呢？

实在， 一些具有儿童模式的智能音箱、 直播软件等产品中都具有童脸识别的功能， 它们只须要识别出是儿童即可， 不须要非常精确， 年事识别可以用于这些场景中。
这些问题可以让学生对程序的构造与逻辑的精确性、 技能目前的发展程度、 不同准确度的产品可以运用在哪些领域有所思考。

之后， 西席给学生留出充足的韶光， 让学生以小组的形式， 利用人脸识别技能办理生活中碰着的某个问题。
学生经历问题提出、 剖析、 确定方案、 编写程序、 测试程序、 编写解释书等环节， 培养和磨炼理解决实际问题的能力。
而在末了的作品展示与互换环节， 西席让学生通过自评、 互评的办法创造问题并完善作品， 培养其评价能力。

在这三个传授教化阶段中， 西席可以在适当的环节引入如人脸识别可能带来哪些风险、 我们该当如何精确利用人脸识别技能等伦理问题， 让学生认识到技能的两面性， 合理利用技能。
学生通过对技能的辩证剖析并提出办理方案， 理解、 运用、 剖析、 评价、 创造等能力均能得到有效培养与提升。

在以往的信息科技课程中， 西席更多的是从主题性、 科学性、 技能性、 艺术性等多维度对作品进行结果性评价。
本课程中， 虽然末了让学生完成了一个程序作品， 但除作品本身外， 还涉及关于人工智能技能运用先容、 技能两面性谈论、 针对问题提出办理方案等多个任务， 西席须要对学生在这些任务中的表现进行过程性评价， 如是否积极参与等。

西席还可以从学科核心素养与高阶思维能力的角度进行评价。
如在先容生活中人脸识别的运用处景时涉及创造生活中的问题， 并利用人工智能技能加以办理的内容， 可以对学生的信息意识进行评价；在剖析与评价人脸识别技能的两面性时， 思考该如何保护个人信息以及不利用干系技能危害他人， 从而对学生的信息社会任务养成进行评价。

本课程西席并没有特意设计某个环节来有针对性地培养高阶思维， 而是通过对传授教化内容、 传授教化目标、 传授教化路径的有效设计， 调动学生的积极性， 捉住初中学生喜好动手探究、 剖析表达、 互换评价的特点，在全体传授教化过程中达成详细传授教化目标， 并将培养与提升高阶思维的目标蕴含个中。
西席将问题的剖析、 评价及提出办理方案等活动贯穿教室始终， 进而培养学生的高阶思维能力。

人脸识别只是人工智能中的一项范例技能， 人工智能的传授教化可以结合日常运用、 事理探究、 编写程序与智能硬件搭建等形式来开展活动， 这将有助于将高阶思维能力的培养与提升融入日常传授教化中。
相信通过合理的传授教化设计与履行， 在培养高阶思维能力方面将会取得良好的效果， 我们也将进一步地开展探索。

来源 |

《中小学信息技能教诲》2022年第10期

作者｜

张建彬