葉依薇 福建省廈門第二中學(xué)

《中小學(xué)人工智能技術(shù)與工程素養(yǎng)框架》（以下簡稱“素養(yǎng)框架”），旨在明確中小學(xué)階段開展人工智能教育教學(xué)應(yīng)培養(yǎng)的學(xué)生核心素養(yǎng)的基本內(nèi)容與要求，為有關(guān)單位和學(xué)校編寫相關(guān)教學(xué)材料、開設(shè)相關(guān)課程和開展相關(guān)教學(xué)活動提供參考和依據(jù)?！八仞B(yǎng)框架”主要解決了“培養(yǎng)什么人”的問題，即人工智能教育培養(yǎng)目標應(yīng)當(dāng)如何定位的問題。為此，“素養(yǎng)框架”設(shè)計了人工智能與人類、人工智能與社會、人工智能技術(shù)、人工智能系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)四個領(lǐng)域的內(nèi)容，并提出要具體從“理解人工智能技術(shù)原理、制訂解決人工智能問題的方案并實現(xiàn)目標、溝通與協(xié)作”三個實踐原則衡量學(xué)生的人工智能技術(shù)與工程素養(yǎng)。

●準備階段

“素養(yǎng)框架”沒有獨立描述學(xué)習(xí)內(nèi)容，而是將培養(yǎng)目標和學(xué)習(xí)內(nèi)容混合在一起。因此，教師需要從教學(xué)主題出發(fā)，在31個二級指標中尋找對應(yīng)的培養(yǎng)目標，再進一步設(shè)計與培養(yǎng)與目標相匹配的學(xué)習(xí)內(nèi)容。值得注意的是，教師需要根據(jù)地區(qū)差異、各校特色制訂符合學(xué)生最近發(fā)展區(qū)的教學(xué)主題、教學(xué)目標和課程內(nèi)容。

1.選擇教學(xué)主題

“素養(yǎng)框架”缺乏一條明晰的由目標到內(nèi)容的路線，建議根據(jù)人工智能的關(guān)鍵技術(shù)和典型應(yīng)用設(shè)置模塊，如機器人、人臉識別、圖像識別、語音交互、智能控制等。

2.制訂教學(xué)目標

“素養(yǎng)框架”下的每個指標都細分為“應(yīng)該知道”—K類的“知道的知識”和“能夠做到”—A類的“做到的活動”。通過K類指標“理解人工智能技術(shù)原理”，通過A類指標“制訂解決人工智能問題的方案并實現(xiàn)目標”，并在活動的過程中實現(xiàn)“溝通與協(xié)作”，即教學(xué)目標要圍繞人工智能技術(shù)與工程素養(yǎng)的三個實踐原則來制訂。

3.設(shè)計課程內(nèi)容

可將每個模塊設(shè)計成一個完整的項目式學(xué)習(xí)，結(jié)合該關(guān)鍵技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用，創(chuàng)設(shè)真實情境，設(shè)計更加聚焦、操作性更強的真實問題。教師可結(jié)合各校學(xué)情，參考《美國K-12人工智能教育行動計劃指南》提供的內(nèi)容框架、主題和教學(xué)活動建議，以及中國《中小學(xué)人工智能課程開發(fā)標準》提供的“實踐活動”來開發(fā)項目式學(xué)習(xí)課程。

4.四大領(lǐng)域的權(quán)重分配

在“素養(yǎng)框架”下的四個領(lǐng)域內(nèi)容中，“人工智能技術(shù)”領(lǐng)域是重點，應(yīng)該作為主線貫穿始終，是人工智能課程的基本架構(gòu)。同時，與人工智能技術(shù)相關(guān)的倫理道德即“人工智能與人類”和“人工智能與社會”（解決了“為誰培養(yǎng)人”的問題）也不可忽略。這兩個領(lǐng)域不必獨立講授，而應(yīng)以滲透式的思政方式，貫穿整個人工智能課程?！叭斯ぶ悄芟到y(tǒng)設(shè)計與開發(fā)”難度相對較大，建議簡化為軟硬件結(jié)合的自動化控制系統(tǒng)，同樣可以培養(yǎng)對系統(tǒng)組成要素、協(xié)同機制、系統(tǒng)設(shè)計、迭代優(yōu)化等初步概念與基本思想的認識與理解，以滿足學(xué)生個性化發(fā)展的需要。

●實施階段

1.遵循認知規(guī)律，設(shè)計教學(xué)活動

“素養(yǎng)框架”提出，教師應(yīng)從學(xué)生的認知發(fā)展規(guī)律出發(fā)，通過體驗、理解、應(yīng)用、創(chuàng)新、反思五個環(huán)節(jié)設(shè)計課堂教學(xué)活動（如上圖）。

第一，體驗活動。了解技術(shù)在生活中的應(yīng)用，讓學(xué)生親自動手使用智能產(chǎn)品和智能應(yīng)用，以直接經(jīng)驗和感受喚起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，營造良好的課堂氛圍。除此之外，常見的體驗活動還有不插電活動、視頻演示、黑箱演示、案例演示等。

第二，理解活動。對技術(shù)的認識不能只停留在字面意義和簡單使用上，而要引導(dǎo)學(xué)生去剖析技術(shù)背后的原理和算法、技術(shù)的發(fā)展過程和未來趨勢等。常見的理解活動有實驗、視頻演示、白箱演示。

第三，應(yīng)用活動。以任務(wù)的形式，增加課堂實踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生動手搭建模擬真實場景，運用編程實現(xiàn)智能控制。需要注意的是，教師要根據(jù)學(xué)情，實施分層教學(xué)，設(shè)置不同難度的任務(wù)：對于編程能力較弱的學(xué)生，不盲目要求每個算法都實現(xiàn)，避免不必要的編程知識的學(xué)習(xí)；對于編程能力較強的學(xué)生，則要更注重算法的底層邏輯和實現(xiàn)方法。

第四，創(chuàng)新活動。在真實情境中，以問題為導(dǎo)向，引導(dǎo)學(xué)生思考如何利用已有技術(shù)改善生活中遇到的“痛點”，并綜合運用知識解決問題。

第五，反思活動。通過作品展示評價、小組合作交流、頭腦風(fēng)暴等活動，促使學(xué)生在思維的碰撞中提升自我。

2.創(chuàng)設(shè)真實情境，聚焦問題解決

情境化學(xué)習(xí)是一種沉浸式的學(xué)習(xí)場景。在情境化教學(xué)中，教師可以賦予學(xué)生特定的學(xué)習(xí)身份，引導(dǎo)學(xué)生在特有的學(xué)習(xí)場景中解決問題，進而習(xí)得技能、提升素養(yǎng)。問題化學(xué)習(xí)，是通過一系列的問題來引發(fā)學(xué)生持續(xù)性的學(xué)習(xí)行為，促進學(xué)生將“教材內(nèi)容”轉(zhuǎn)化為“內(nèi)化的知識”。學(xué)習(xí)活動以有效的問題為起點，以引導(dǎo)學(xué)生自主解決問題為核心，從而達成知識的有效遷移，實現(xiàn)經(jīng)驗的持續(xù)建構(gòu)。情境的創(chuàng)設(shè)是開啟學(xué)生自我學(xué)習(xí)的第一步，教師利用創(chuàng)設(shè)的各種情境，以生活中的實際問題為錨，引發(fā)學(xué)生自主地完成相關(guān)任務(wù)和活動，最終形成高質(zhì)量的作品。

3.關(guān)注自主學(xué)習(xí)，開展合作探究

素養(yǎng)的培養(yǎng)需要學(xué)生經(jīng)歷真正有意義的學(xué)習(xí)活動，因此，自主學(xué)習(xí)和合作探究是素養(yǎng)養(yǎng)成的必經(jīng)之路。自主學(xué)習(xí)要求教師為學(xué)生提供足夠的時間、空間，并通過一系列的問題來引發(fā)持續(xù)性學(xué)習(xí)行為。合作探究學(xué)習(xí)實現(xiàn)了信息快速聚散、經(jīng)驗協(xié)同篩選、成果生成資源，提高了學(xué)習(xí)成效，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、創(chuàng)造性，培養(yǎng)了團隊精神，實現(xiàn)了深度學(xué)習(xí)。

學(xué)生在開展小組合作的過程中可能會出現(xiàn)一些問題：①部分學(xué)生缺乏責(zé)任感，不參加小組活動，不貢獻個人力量，免費享用整個小組的勞動果實，當(dāng)其他小組成員意識到這種行為后，參與度也會大大降低，導(dǎo)致整個小組的進度停滯不前。②因性格不和、意見不一致，同伴間的矛盾較多。③由于小組內(nèi)的任務(wù)分工由組長根據(jù)組員特長來分配，每個組員的分工相對固定，導(dǎo)致每個人持續(xù)做同一類任務(wù)。④有的學(xué)生不善于表達個人看法，因此他們的個性化思考可能被忽視。

因此，教師應(yīng)對小組合作方式進行優(yōu)化，即每兩名學(xué)生共用一套智能設(shè)備（機器人或者是開發(fā)板），這兩名學(xué)生的任務(wù)是明確且可交換的，他們相互合作共同完成人工智能應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)。此外。小組之間可以展開競爭評比，創(chuàng)造良性競爭環(huán)境。

●評價階段

人工智能課程的評價不僅包括結(jié)果導(dǎo)向的知識測試，還包括證據(jù)導(dǎo)向的素養(yǎng)評價，要建立教師、自我和同伴等多方主體進行過程性和總結(jié)性相結(jié)合的全過程評價，如下表所示。

●結(jié)語

目前，教育界對人工智能教育雖已達成許多共識，但仍未形成統(tǒng)一的課標和教材，這就給人工智能教師帶來了機遇和挑戰(zhàn)。“素養(yǎng)框架”從國家層面出發(fā)，對學(xué)生人工智能素養(yǎng)進行頂層設(shè)計，為教材編寫和課程開設(shè)提供了參考和依據(jù)，而每位人工智能教師都要根據(jù)地區(qū)差異、各校特色開展教學(xué)實踐，助力人工智能落地實施。

評價類型 評價方式 評價的過程和目標 評價工具 評價主體過程性評價電子檔案 利用各種線上學(xué)習(xí)平臺作為教學(xué)支持工具，在項目活動的各個環(huán)節(jié)，填寫學(xué)習(xí)日志，保存項目資料，記錄學(xué)生學(xué)習(xí)過程線上平臺：ITTools、UMU、AI教學(xué)平臺教師、學(xué)生自我、同伴項目活動評價 對項目活動各個環(huán)節(jié)中的素養(yǎng)達成情況進行評價總結(jié)性評價小組項目作品評價 幫助學(xué)生創(chuàng)作高品質(zhì)的作品，確保達到項目預(yù)期課堂測試卷 學(xué)業(yè)內(nèi)容的掌握情況 試題 教師