蘇秋實(shí) 劉圓

方案設(shè)計(jì)背景

2017年，國(guó)務(wù)院正式出臺(tái)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，人工智能技術(shù)受到越來(lái)越多的重視與關(guān)注，我們也將目光聚焦于青少年人工智能核心素養(yǎng)的培育。但由于人工智能學(xué)科的特殊性，中小學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程中存在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)不足和學(xué)習(xí)材料簡(jiǎn)單2個(gè)方面的問(wèn)題。

興趣和好奇心是內(nèi)部動(dòng)機(jī)最為核心的部分，是培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生內(nèi)部學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)。因此，在學(xué)習(xí)項(xiàng)目中設(shè)置趣味情境，利用有趣的項(xiàng)目任務(wù)可驅(qū)動(dòng)學(xué)生進(jìn)行持續(xù)的學(xué)習(xí)。此外，如果學(xué)生只會(huì)死磕書(shū)本，則學(xué)習(xí)效率難以提高，倘若在項(xiàng)目中理論聯(lián)系實(shí)際，選取形式多樣的學(xué)習(xí)資源，如圖片、圖表、視頻和圖形化編程等，可促進(jìn)學(xué)生把新學(xué)的信息同已有的知識(shí)相關(guān)聯(lián)，從而達(dá)到事半功倍的效果。

“小偵探尋寶記——人工智能模式識(shí)別”基于科技創(chuàng)新項(xiàng)目式學(xué)習(xí)方案，展開(kāi)了一系列關(guān)于“模式識(shí)別”知識(shí)模塊的課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生對(duì)人工智能的理解和應(yīng)用能力，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，鼓勵(lì)學(xué)生積極探索、發(fā)散思維。

方案設(shè)計(jì)規(guī)劃

基礎(chǔ)建設(shè)

首先向?qū)W生講述人工智能的基本概念，由于概念內(nèi)容對(duì)授課對(duì)象過(guò)于抽象，可能會(huì)出現(xiàn)學(xué)生難以理解的情況，應(yīng)配合更符合學(xué)生認(rèn)知水平的動(dòng)畫視頻媒體進(jìn)行科普講授，并通過(guò)圖文結(jié)合的方式列舉生活中觸手可及的案例（如天貓精靈、快遞配送機(jī)器人等），讓學(xué)生初步掌握人工智能的定義與應(yīng)用。

創(chuàng)設(shè)情景

由于授課對(duì)象為小學(xué)、初中年級(jí)的學(xué)生，因此設(shè)計(jì)了生動(dòng)有趣的學(xué)習(xí)情景：想要獲得寶藏者，需通過(guò)以“人工智能模式識(shí)別”為主題的3道關(guān)卡，推開(kāi)那扇通往寶藏的門。開(kāi)啟你的通關(guān)之旅吧！利用尋寶圖書(shū)開(kāi)展冒險(xiǎn)的情景可吸引學(xué)生積極體驗(yàn)，激發(fā)其內(nèi)部學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，使其自發(fā)地根據(jù)項(xiàng)目所提供的尋寶線索進(jìn)行游戲式學(xué)習(xí)。

任務(wù)驅(qū)動(dòng)

以建構(gòu)主義教學(xué)理論為基礎(chǔ)，分別在3個(gè)關(guān)卡中設(shè)置對(duì)應(yīng)的任務(wù)單元。如在文字識(shí)別中，學(xué)生需根據(jù)尋寶圖書(shū)中的密碼進(jìn)行文字識(shí)別，獲得四字密碼的拼音才能進(jìn)入下一關(guān)。將富有趣味性的任務(wù)與教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合，增強(qiáng)學(xué)生的代入感和參與感。

內(nèi)容設(shè)計(jì)

利用豐富的教學(xué)媒體，并根據(jù)具體內(nèi)容采用不同的講授方式。如語(yǔ)音識(shí)別模塊主要利用虛擬演播室技術(shù)制作講授視頻（圖1），讓教師走入虛擬課堂，這樣即使課程學(xué)習(xí)在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行，依舊能夠保證教師與知識(shí)、教師與學(xué)生間的互動(dòng)性;人臉識(shí)別模塊主要運(yùn)用課件演示方式講授知識(shí)點(diǎn)，以防學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中感到枯燥乏味，保持其新鮮感和投入度。

鑒于學(xué)生水平參差不齊，本項(xiàng)目采用因材施教的教學(xué)策略。對(duì)于普通學(xué)生，通過(guò)大量有代表性的實(shí)際案例，將生澀難懂的知識(shí)具體化，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，樹(shù)立學(xué)習(xí)信心。對(duì)于能力較強(qiáng)的學(xué)生，提供“慧編程”平臺(tái)的圖形化編程學(xué)習(xí)，進(jìn)行編程實(shí)踐——制作文字識(shí)別小工具（圖2）。根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知程度、學(xué)習(xí)能力及自身素質(zhì)，有針對(duì)性地提供學(xué)習(xí)資源，尊重學(xué)生的個(gè)性化差異。

學(xué)習(xí)反饋

在內(nèi)容框架設(shè)計(jì)完成后，針對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)設(shè)置問(wèn)答題、表格題及討論題等測(cè)試題目。比如在講述人工智能概念和應(yīng)用后，讓學(xué)生發(fā)散思維，列舉出身邊的人工智能小例子，目的是檢驗(yàn)學(xué)生人工智能核心素養(yǎng)的形成情況。同時(shí)可以根據(jù)學(xué)生所提供的數(shù)據(jù)改善項(xiàng)目，為后續(xù)教學(xué)活動(dòng)提供指導(dǎo)。

評(píng)價(jià)量表

對(duì)學(xué)生在項(xiàng)目學(xué)習(xí)過(guò)程中的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，采用量表方式對(duì)作品進(jìn)行評(píng)價(jià)。為保證學(xué)習(xí)質(zhì)量，項(xiàng)目測(cè)試中學(xué)習(xí)時(shí)間和各個(gè)模式的識(shí)別原理部分測(cè)試題的權(quán)重設(shè)定較大。也就是說(shuō)，基礎(chǔ)知識(shí)的占比較大，而“慧編程”等較高水平的學(xué)習(xí)內(nèi)容占比較小，不會(huì)影響學(xué)生的總體評(píng)價(jià)。

方案設(shè)計(jì)特點(diǎn)

與傳統(tǒng)教學(xué)模式更注重知識(shí)本身的傳授不同，本方案為人工智能學(xué)科的學(xué)習(xí)提供了更適應(yīng)時(shí)代的學(xué)習(xí)方式（圖3）。中小學(xué)生天性好動(dòng)，通過(guò)親手操作和實(shí)踐，讓人工智能學(xué)習(xí)不再枯燥。設(shè)置讓學(xué)生對(duì)圖片中的文字進(jìn)行識(shí)別，得到相應(yīng)拼音的環(huán)節(jié)，讓學(xué)生參與人機(jī)對(duì)話，體驗(yàn)語(yǔ)音識(shí)別的過(guò)程。本項(xiàng)目貫徹因材施教理念，按照學(xué)生的心理特點(diǎn)和能力水平開(kāi)展了梯度不同的自主探究活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)玩中學(xué)，培養(yǎng)了學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

方案前景

本方案具有輔助學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能科學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)作用，可以培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)知識(shí)解決生活中實(shí)際問(wèn)題的能力，能使學(xué)生深刻理解科學(xué)技術(shù)與人類文明的關(guān)聯(lián)。