人工智能教学与计算思维培养

任育杭

摘 要：随着计算机技术、网络技术的不断发展，智能化技术也快速发展。智能化技术在实践中的应用越来越广发和深刻，逐渐成为未来发展的一个重要的趋势。在进行计算机专业教育的过程中，需要顺应趋势进行课程内容的改革与创新，就人工智能、计算思维进行培养，结合有效的教学方式，不断推进计算机教学的发展。

关键词：人工智能;计算思维;创新思维

1 前言

在教育理念的不断发展下，教育的过程中，不再只是重视对于相关的知识与技能进行传授，同时还需要更加注重对于学生自我精神的唤醒，不断激发学生自我思考、自我创造的思维。这一现象反馈到计算机行业，反馈到人工智能教学，就需要在进行基础的计算机知识教学、技能训练的过程中，对计算思维进行培养。当然，由于传统教育思想等影响，目前在计算思维的培养相对弱化，本文针对这一问题，探讨相关的针对性解决策略。

2 人工智能与计算思维培养相关概念

探索人工智能教学，就需要结合相关的理念、技术以及实践进行分析，就计算思维涉及的方面进行讨论，进而為推进计算思维的发展而不断的作出创新。

2.1 计算思维概念

所谓的计算思维，就是运用电子计算机运行的一个基本的原理、规则来对问题进行分析解决，将人的思维转化为计算机语言，通过计算机运算来高效的解决问题，然后又转换为人类语言，以供人类使

用[1]。在这一过程中，计算思维本身是一种计算机的运算准则的体现，但是最本质的还是人类思维的体现，只是借用了计算机这一更加高效的运算机器来实现问题解决过程中的计算、选择问题，帮助人脑完成大量的计算。在计算思维的奠定下，解决问题的过程中能够实现人与计算机共同存在的问题，在解决问题的过程中实现人几互存。自动化则体现在问题计算过程中，利用判断语句等完成对于结果方式的选择，代替人类去作判断选择，同时满足人类的最终需求。

2.2 人工智能教学与计算思维教学的关系

随着计算机技术的不断提升，互联网技术的不断升级，以及工农业等升级转型的需求，人工智能的发展前景极为可观，人工智能的教学也正是在这一基础上进行的，主要包含的教学内容，主要如下：

1）知识的表达、运算。人工智能，需要实现人与机器的互动，才能让计算机帮助人类完成人类想要完成的任务，这就需要知识的表达，在发展的过程中，需要转化人类知识为计算机语言，让计算机明确自身计算的任务。再者，就是需要实现运算，在运算的过程中，需要面对的是问题是什么，运算过程是什么，根据运算结果怎么判定和做出选择等。2）计算机搜索技术。在利用计算机的过程中，由于计算机的表达方式的问题，加上问题答案的多样性，在进行相关问题的答案选择的过程中，可能需要面对特别多的问题。在这一过程中，搜索技术能够很好的面对，通过相对应的搜索方式，能够实现人类对于计算机的快速访问。3）机器学习技术。智能化的使用过程中，常常需要反复处理一类事物，这类事物存在很多的共性，这就要求机器的使用过程中同时具备学习功能，通过对相应问题进行总结、归纳、类比等，实现学习功能，更加高效的解决问题。

3 人工智能主要教学内容

人工智能的教学过程中，教学内容的选择是一项极为重要的工作，对于学生的发展极为重要。为了推进计算思维的发展，就需要对人工智能主要的理论与计算思维之间的联系进行探究，理清关系，进而确定教学过程中的相关内容。人工智能包含的命题、符号化、赋值等，都是实际教学中关键的教学内容，如何做好与计算思维的联系是一项非常重要的事情[2]。

3.1 理论教学部分

在教学过程中，知识表达、推理需要利用符号表示、逻辑思维、抽象思维等各种计算思维，这些技术的应用能够带动智能化技术的发展，同时也是课堂教学的重要内容。人工智能的相关内容为计算思维的培养，可以提供许多实际的案例进行分享，而计算思维则可以为人工智能化理念、人工智能化技术提供更多的发展，促进人工智能行业的发展。

1）与对象相匹配的知识表示方法。机器与人的互动是人工智能理解人类命令、准确执行命令的基础，在这一过程中，就需要一套与对象相匹配的只是表达方式[3]。这一表示方法，在编程语言基础上，起着人类与机器沟通的翻译官角色，能够将人类的思维、命令等很好的转化为机器语言，机器语言根据自身的识别做出相对应的动作，实现智能化系统的运转。2）搜索功能的教学。在进行教学的过程中，关于搜索的教学是一项非常重要的教学内容。在面对人类传达的任务的时候，需要机器对知识库进行搜索，找出相对应的知识，根据知识线索决定解决问题的推理路径，在尽快地时间完成人类下达的命令。搜索是一项重要的智能化技术，同时也是计算机教学的一个重要内容，在教学过程中，涉及模拟退火、遗传算法、粒子群优化等多种计算机搜索技术，通过对与搜索功能的相关教学，提升计算思维的培养。

3.2 人工智能实验课程

人工智能作为一门应用学科，除开理论教学，人工智能实验课程也是必须重视的另一方面。为了对学生的计算思维进行培养，需要通过加强实践的方式来推进。在实验的过程中，需要根据人工智能技术与原理，设定相关问题的约束问题、问题结构以及完成建模，利用计算机完成过程的运算。为了实现这一层面的发展，在实践中，必须不断增加相关的实验课程，并且引导学生进行新思维的创造，探讨新方向。在这一过程中，将大力推进学生的解决问题能力、创新发展能力、科研钻研能力的发展。在实验过程中，需要满足以下要求：

1）掌握人工智能优点并加以运用。知识学习的最终目的，还是用于指导实践，人工智能学习的目的，也是为了在实际应用中进行运用。为了能够推进对于人工智能化运用，就需要相关学习者在过程中明确人工智能的优点，根据其优点选择合适的运用场景，更好地发挥人工智能优势，推进问题的解决。我们在进行教育的过程中，需要引导学生对智能化技术进行实际的应用，让学生们在动手的同时区思考，明确各种人工智能技术的优点缺点，然后加以利用。实验课程是学生了解和学习的最重要的场所之一，在实验课堂上，通过有趣的实验的设计，引导学生进行实践，通过引导，让学生主动观察和思考，更好的发展。2）进行建模人工智能问题教学。建模是人工智能的一个重要的实践内容，也是人工智能实现的一个重要基础工作。在大学阶段，可以将这一过程作为毕业论文的研究方向进行引导，因此将课程实验、设计与学生兴趣相结合，适当引导和改进，将细化和形成学生的毕业课题和课外研究方向，能够在较好的作用下，推进学生创新思维、解决问题能力的发展，通过课程中对涉及的人工智能算法的研究等，不断的推进发展。这样，在鼓励学生学习以探索未知的同时，不断为学生提供寻找高峰体验的机会，无形中培养学生的计算思维和创新思维能力。

4 结束语

随着计算机技术、互联网技术的不断推动下，人工智能是一个重要的未来趋势，这就要求在计算机教学的过程中，对计算思维的培养需要加强重视。在进行计算思维的培养的过程中，可以从理论部分的教学和实验方面的教学两个方面进行，帮助学生了解人工智能技术，对自身的理论、技术以及创新能力进行不断地提升。

参考文献

[1]教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会.高等学校计算机科学与技术专业人才专业能力构成与培养[M].北京：机械工业出版社，2017.

[2]董荣胜.计算思维与计算机导论[J].计算机科学，2019，36（4）：50-52.

[3]董荣胜，古天龙.计算思维与计算机方法论[J].计算机科学，2017，36（1）：1-4.