王益紅

人工智能課程要想真正在校園里落地生根，就要有相應(yīng)的項(xiàng)目和課程。人工智能重在實(shí)現(xiàn)機(jī)器智能，實(shí)現(xiàn)的主要方式是機(jī)器學(xué)習(xí)，因?yàn)镻ython具有簡(jiǎn)潔、快速的特點(diǎn)，且擁有強(qiáng)大的人工智能算法庫(kù)，所以將機(jī)器學(xué)習(xí)方法融入Python課程的教學(xué)中尤為重要。2018年上半年，筆者所在信息技術(shù)教研組嘗試開(kāi)展人工智能課程，開(kāi)發(fā)了主題為“基于Python的人工智能”的校本課程和學(xué)習(xí)資源，成為學(xué)校博約課程群中的一顆新星。

本文人工智能校本課程的構(gòu)建

1.課程定位

筆者所在學(xué)校從2013年開(kāi)始建構(gòu)博約課程，其基本結(jié)構(gòu)可概括為“一體同心，二級(jí)聯(lián)動(dòng)，五類(lèi)融合”?！耙惑w”是指學(xué)校課程系統(tǒng)，“同心”是指以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)為中心;“二級(jí)聯(lián)動(dòng)”是指基礎(chǔ)性課程與拓展性課程共同實(shí)施的聯(lián)動(dòng);“五類(lèi)融合”是指“博文、博言、博雅、博智和博采”這五大課程體系相互融合，構(gòu)成了一個(gè)以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)為中心的完整的課程結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)。人工智能校本課程是為了激發(fā)學(xué)生的科體藝特長(zhǎng)而開(kāi)設(shè)，歸屬于拓展性課程（如圖1）。

2.課程目標(biāo)

人工智能校本課程的教學(xué)目標(biāo)是通過(guò)PBL的學(xué)習(xí)方式使學(xué)生形成初步的綜合思維能力，促進(jìn)心智發(fā)展，提高綜合科學(xué)素養(yǎng)，對(duì)人工智能的發(fā)展有一個(gè)全新的認(rèn)知?！盎赑ython的人工智能”作為一門(mén)校本課程，是對(duì)基礎(chǔ)課的有效補(bǔ)充和拓展，旨在為學(xué)生在基礎(chǔ)課堂之外搭建一個(gè)舞臺(tái)，使學(xué)生可以盡情地學(xué)習(xí)關(guān)于人工智能的科學(xué)知識(shí)，在此過(guò)程中提升綜合素養(yǎng)，開(kāi)闊視野，增強(qiáng)自信，激發(fā)潛能，培養(yǎng)合作精神。

3.課程內(nèi)容

人工智能校本課程的學(xué)習(xí)分為三個(gè)階段：AI感知與體驗(yàn)、AI認(rèn)知與實(shí)踐、AI研究與創(chuàng)新（如圖2）。通過(guò)三個(gè)階段的遞進(jìn)式學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解人工智能的概念，熟悉并掌握各種常見(jiàn)傳感器的使用方法和Python語(yǔ)法，并能將人工智能應(yīng)用于生活和實(shí)踐。

4.課程評(píng)價(jià)

本課程主要以過(guò)程性評(píng)價(jià)為主，記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。評(píng)價(jià)采用自評(píng)和他評(píng)相結(jié)合的辦法，具體細(xì)化為以下兩方面：

（1）過(guò)程性評(píng)價(jià)。校本課程活動(dòng)中的過(guò)程性評(píng)價(jià)主要是以自評(píng)和互評(píng)的方式進(jìn)行，從學(xué)習(xí)態(tài)度和知識(shí)技能兩個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。學(xué)習(xí)態(tài)度以上課專(zhuān)注、積極參與、小組合作、成果展示為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn);技術(shù)能力從基礎(chǔ)語(yǔ)法、硬件控制、核心語(yǔ)法、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、問(wèn)題解決能力五個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)這樣的評(píng)價(jià)，教師能夠及時(shí)了解學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，并及時(shí)采取相應(yīng)的解決策略。

（2）獎(jiǎng)勵(lì)性評(píng)價(jià)。課程的獎(jiǎng)勵(lì)性評(píng)價(jià)主要是為激勵(lì)學(xué)生參加教育部認(rèn)可的各類(lèi)青少年創(chuàng)新、創(chuàng)客大賽而設(shè)定，由專(zhuān)門(mén)評(píng)委組共同按照評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分。

本文人工智能校本課程的實(shí)施

“基于Python的人工智能”校本課程的實(shí)施包括三個(gè)方面：第一個(gè)方面是開(kāi)源硬件的學(xué)習(xí)，以確定基礎(chǔ)硬件控制小主題的方式對(duì)傳感器、LED燈、電機(jī)進(jìn)行學(xué)習(xí);第二個(gè)方面是在學(xué)習(xí)硬件的過(guò)程中，貫穿Python編程的基礎(chǔ)語(yǔ)法，具體包括變量與函數(shù)、數(shù)學(xué)運(yùn)算與邏輯運(yùn)算、流程控制語(yǔ)句、面向?qū)ο蟮群诵木幊趟枷?第三個(gè)方面是人工智能項(xiàng)目的PBL學(xué)習(xí)，通過(guò)預(yù)先確定的項(xiàng)目來(lái)引導(dǎo)學(xué)生參與項(xiàng)目的研究。

本課程的授課對(duì)象是七、八年級(jí)約20位對(duì)學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)有興趣的學(xué)生，活動(dòng)時(shí)間為每周五下午2：50-3：50，在學(xué)校創(chuàng)客夢(mèng)工廠開(kāi)展。

1.確定學(xué)習(xí)主題

一提到“程序”，學(xué)生可能馬上會(huì)想到“枯燥乏味”一詞，所以如何吸引學(xué)生的興趣，主題的選擇是關(guān)鍵。筆者所在教研組摒棄了編程語(yǔ)言的傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方法，開(kāi)發(fā)了幾個(gè)形式活潑、內(nèi)容豐富的題材，吸引了學(xué)生的關(guān)注，調(diào)動(dòng)了學(xué)生參與的積極性。

2.編寫(xiě)校本教材

在主題確定之后，按照事先設(shè)計(jì)好的三個(gè)階段的課程內(nèi)容，編寫(xiě)了四個(gè)單元的教學(xué)內(nèi)容（如下頁(yè)表）。

3.制作教學(xué)課件

在教學(xué)活動(dòng)中，利用多媒體課件可以幫助教師有序地組織教學(xué)活動(dòng)，更加清晰直觀地呈現(xiàn)知識(shí)內(nèi)容和任務(wù)要求等，促進(jìn)學(xué)生更好地學(xué)習(xí)，因此，教研組為每一課制作了課件。

4.開(kāi)發(fā)助學(xué)資料

為了幫助學(xué)生更好地理解教材，掌握關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)及操作要領(lǐng)，教研組開(kāi)發(fā)了一系列助學(xué)資料供學(xué)生使用，包括學(xué)習(xí)手冊(cè)和微課程。

5.“三自四學(xué)”教學(xué)模式

“自助·自主·自治”+“獨(dú)學(xué)·助學(xué)·群學(xué)·研學(xué)”這種“三自四學(xué)”的教學(xué)模式（如圖3）是筆者所在教研組在教學(xué)實(shí)踐中逐步建構(gòu)起來(lái)的，在實(shí)際教學(xué)中，還應(yīng)根據(jù)不同的內(nèi)容與課型靈活運(yùn)用，力求達(dá)到最佳效果。

（1）獨(dú)學(xué)，即多維導(dǎo)學(xué)、學(xué)情調(diào)研。在60分鐘的課堂教學(xué)中，前20分鐘的獨(dú)學(xué)環(huán)節(jié)尤為重要。學(xué)生按照教材的指導(dǎo)逐步完成制作過(guò)程，將不能解決的問(wèn)題記在筆記本上。在學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中，教師進(jìn)行巡視，將學(xué)生操作過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題做好記錄，并對(duì)小組成員的學(xué)習(xí)表現(xiàn)進(jìn)行打分。

（2）助學(xué)，即小組展示、答疑分工。在助學(xué)環(huán)節(jié)中，由小組長(zhǎng)統(tǒng)籌安排，在15分鐘時(shí)間內(nèi)，針對(duì)獨(dú)學(xué)環(huán)節(jié)中未能解決的問(wèn)題進(jìn)行生生互教。對(duì)于不能解決的問(wèn)題，小組長(zhǎng)做好記錄，以便在接下來(lái)的群學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行提問(wèn)。在學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中，教師巡回指導(dǎo)，適時(shí)進(jìn)行點(diǎn)撥和講解，并對(duì)問(wèn)題的記錄、小組任務(wù)分配和小組成員學(xué)習(xí)表現(xiàn)打分。

（3）群學(xué)，即班級(jí)展示、引導(dǎo)點(diǎn)撥。在15分鐘的群學(xué)環(huán)節(jié)中，小組根據(jù)教師分配好的任務(wù)，選定代表上臺(tái)面向全班進(jìn)行展示。教師根據(jù)學(xué)生的展示情況進(jìn)行小組打分。在各個(gè)小組展示完畢后，進(jìn)入同組補(bǔ)充、他組點(diǎn)評(píng)和教師點(diǎn)評(píng)環(huán)節(jié)。

（4）研學(xué)，即拓展提升、梳理驗(yàn)收。在10分鐘的研學(xué)環(huán)節(jié)中，教師可以根據(jù)實(shí)際情況做課堂總結(jié)，拓展提升等。

6.總結(jié)反思

通過(guò)總結(jié)，發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，促進(jìn)本課程更完善地發(fā)展，更重要的是促進(jìn)學(xué)生綜合能力的發(fā)展。

本文反思感悟

在人工智能校本課程的構(gòu)建與實(shí)施的過(guò)程中，筆者深深感受到課堂教學(xué)不再停留在單純的知識(shí)傳授和技能學(xué)習(xí)上，而是更關(guān)注學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)和綜合實(shí)踐能力的發(fā)展，課堂也逐步煥發(fā)出應(yīng)有的生命力。當(dāng)然，筆者也清醒地認(rèn)識(shí)到，單獨(dú)一門(mén)人工智能課程帶給學(xué)生的影響是有限的，人工智能教育要想真正在校園里生根發(fā)芽，需要一系列的課程來(lái)實(shí)現(xiàn)，這無(wú)疑需要各學(xué)科教師合作開(kāi)發(fā)跨學(xué)科融合的綜合性課程，這也是后續(xù)進(jìn)一步思考與努力的方向。