周占美

摘要：開(kāi)展人工智能教學(xué)的重要性不言而喻。開(kāi)設(shè)人工智能課，在課時(shí)、設(shè)備、師資培訓(xùn)等層面作出努力，同時(shí)嘗試篩選改編合適的教學(xué)內(nèi)容，組建實(shí)力均衡的學(xué)習(xí)小組，針對(duì)不同的主題使用不同的學(xué)習(xí)單，結(jié)合虛擬情境設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)，用展示平臺(tái)和量表優(yōu)化評(píng)價(jià)，保證人工智能校本課程的推進(jìn)。

關(guān)鍵詞：人工智能；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)活動(dòng)；評(píng)價(jià)方式

人工智能技術(shù)的發(fā)展水平已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家科技綜合實(shí)力的重要指標(biāo)。早在2003年，教育部審核通過(guò)的高中信息技術(shù)教材就包含了《人工智能初步》選修分冊(cè)。2008年，這部分內(nèi)容又被列入了必修模塊，其重要性不言而喻。筆者所在的學(xué)校從多方面進(jìn)行嘗試：專(zhuān)門(mén)開(kāi)設(shè)人工智能校本課程，保證課時(shí)；使用“未來(lái)小鎮(zhèn)”套裝、uCode軟件，配備平板電腦和筆記本電腦，滿(mǎn)足學(xué)生硬件、軟件方面的需要；邀請(qǐng)專(zhuān)業(yè)人員提供“一對(duì)一”長(zhǎng)期上門(mén)培訓(xùn)服務(wù)，確保每節(jié)課都有專(zhuān)業(yè)人員指導(dǎo)試上。教學(xué)推進(jìn)層面，我們?cè)诤Y選改編教學(xué)內(nèi)容、組織學(xué)生高效率完成學(xué)習(xí)任務(wù)、合理設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)、優(yōu)化評(píng)價(jià)方式等方面做了嘗試。

一、 篩選改編教學(xué)內(nèi)容

我們參考華東師范大學(xué)出版社出版的教材《AI在未來(lái)小鎮(zhèn)》，通過(guò)反復(fù)研討和試上，對(duì)其中的內(nèi)容做了篩選改編，保留其中的7個(gè)主題，結(jié)合學(xué)校的系列活動(dòng)，新增貼近學(xué)生生活的3個(gè)主題，初步形成了“1個(gè)簡(jiǎn)介＋10個(gè)主題”的人工智能課程教學(xué)內(nèi)容。

簡(jiǎn)介部分的名稱(chēng)為“初識(shí)AI”，安排1課時(shí)，選定設(shè)備為臺(tái)式機(jī)，主要讓學(xué)生了解、體驗(yàn)、暢想人工智能。主題一的名稱(chēng)為“方寸之間”，安排3課時(shí)，選定設(shè)備為臺(tái)式機(jī)、平板電腦、uApp軟件，主要讓學(xué)生熟悉uApp的設(shè)計(jì)界面及流程，了解其程序的編寫(xiě)和調(diào)適，以及“我愛(ài)南京”App制作。主題二的名稱(chēng)為“翻譯大師”，安排2課時(shí)，選定設(shè)備為臺(tái)式機(jī)、平板電腦、uApp軟件，主要讓學(xué)生熟悉“翻譯大師”App組件功能的介紹和界面設(shè)計(jì)，了解“翻譯大師”App程序的編寫(xiě)和調(diào)試。主題三的名稱(chēng)為“掌上繪畫(huà)板”，安排2課時(shí)，選定設(shè)備為臺(tái)式機(jī)、平板電腦、uApp軟件，主要是讓學(xué)生了解“掌上繪畫(huà)板”App組件功能的介紹和界面設(shè)計(jì)、“掌上繪畫(huà)板”App程序的編寫(xiě)和調(diào)試。主題四的名稱(chēng)為“智能燈光”，安排4課時(shí)，選定設(shè)備為臺(tái)式機(jī)、平板電腦、uKit Explore軟件、未來(lái)小鎮(zhèn)套裝盒，主要是讓學(xué)生了解智能燈光系統(tǒng)的相關(guān)硬件和軟件，燈光程序的編寫(xiě)和調(diào)試，各類(lèi)傳感器的介紹和使用、拼搭和展示。主題五的名稱(chēng)為“活動(dòng)展示”，安排3課時(shí)，選定設(shè)備為臺(tái)式機(jī)、平板電腦、uApp軟件、uKit軟件、未來(lái)小鎮(zhèn)套裝盒，主要是讓學(xué)生熟悉舵機(jī)的使用。主題六的名稱(chēng)為“智能電燈”，安排3課時(shí)，選定設(shè)備為臺(tái)式機(jī)、平板電腦、uApp軟件、uKit軟件、未來(lái)小鎮(zhèn)套裝盒，主要是讓學(xué)生了解智能電燈App設(shè)計(jì)、Explore主板程序設(shè)計(jì)、藍(lán)牙組件和模塊的使用、造型設(shè)計(jì)。主題七的名稱(chēng)為“遙控賽車(chē)”，安排3課時(shí)，選定設(shè)備為臺(tái)式機(jī)、平板電腦、uApp軟件、uKit軟件、未來(lái)小鎮(zhèn)套裝盒，主要是讓學(xué)生熟悉汽車(chē)模型搭建，了解“遙控賽車(chē)”App設(shè)計(jì)和Explore主板程序設(shè)計(jì)，藍(lán)牙連接控制小車(chē)運(yùn)動(dòng)，并在科技節(jié)展示作品，包括智能售賣(mài)機(jī)、智能停車(chē)場(chǎng)、自動(dòng)感應(yīng)車(chē)等。主題八的名稱(chēng)為“猜年齡”，安排2課時(shí)，選定設(shè)備為臺(tái)式機(jī)、平板電腦、uApp軟件，主要是讓學(xué)生了解“人臉檢測(cè)”App所用組件和API的調(diào)用，程序的編寫(xiě)及調(diào)試。主題九的名稱(chēng)為“智能服務(wù)”，安排2課時(shí)，選定設(shè)備為臺(tái)式機(jī)、平板電腦、uApp軟件、未來(lái)小鎮(zhèn)套裝盒，主要是讓學(xué)生掌握導(dǎo)購(gòu)機(jī)器人模型搭建、App界面設(shè)計(jì)及程序編寫(xiě)調(diào)試的方法。主題十的名稱(chēng)為“未來(lái)小鎮(zhèn)展示”，安排3課時(shí)，選定設(shè)備為臺(tái)式機(jī)、平板電腦、uApp軟件、uKit軟件、未來(lái)小鎮(zhèn)套裝盒，主要是讓學(xué)生展示期末作品，及時(shí)總結(jié)。

主題一到主題三是關(guān)于uApp軟件的使用，主要涉及App的界面設(shè)計(jì)和程序編寫(xiě)。從“廣告牌”到“翻譯大師”再到“掌上繪畫(huà)板”，編程難度逐步增加。主題四中新增uKit Explore軟件和部分硬件設(shè)備，程序并不難，學(xué)生只需掌握其中的簡(jiǎn)單編程和上傳操作，并學(xué)會(huì)使用傳感器。主題五是新增內(nèi)容，屬于綜合活動(dòng)課。因?yàn)榕R近學(xué)期末，本主題主要是鞏固前面所學(xué)內(nèi)容，同時(shí)給學(xué)生自由創(chuàng)作的空間。主題六也是新增內(nèi)容，是在新學(xué)期起到承上啟下的作用。原來(lái)教材中的遙控賽車(chē)涉及大量的搭建工作，并且引入了藍(lán)牙模塊的連接，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)和教師教學(xué)都有不小的挑戰(zhàn)。新增的智能電燈內(nèi)容，只要求學(xué)生掌握藍(lán)牙組件和模塊的使用，不涉及結(jié)構(gòu)搭建。主題七延續(xù)主題六藍(lán)牙模塊的使用，融入要求更為復(fù)雜的uKit Explore程序的編程和賽車(chē)的搭建。結(jié)合學(xué)校的科技節(jié)活動(dòng)，學(xué)生容易生成各式各樣的創(chuàng)意。主題八和主題九涉及Web客戶(hù)端組件的應(yīng)用和API的調(diào)用。主題十是新增的綜合活動(dòng)課，作品作為期末考評(píng)的主要依據(jù)。

二、 組建實(shí)力均衡的學(xué)習(xí)小組

人工智能教學(xué)需使用未來(lái)小鎮(zhèn)套裝盒，包含外形搭建、App界面設(shè)計(jì)、編程等綜合性學(xué)習(xí)任務(wù)，具有一定的挑戰(zhàn)性。組建學(xué)習(xí)小組，讓學(xué)生分工合作，有助于取長(zhǎng)補(bǔ)短，提高課堂活動(dòng)效率。此外，學(xué)校提供的設(shè)備，不能滿(mǎn)足學(xué)生人手一份的需要，分組有利于資源的合理分配。

分組合作完成學(xué)習(xí)任務(wù)的方式有很多。筆者嘗試過(guò)按座位號(hào)就近分組和自由組合分組，效果不佳，總會(huì)出現(xiàn)一個(gè)小組中三個(gè)組員都不參與的現(xiàn)象。后來(lái)，筆者留意上課表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生，最終挑選出了14位組長(zhǎng)，讓他們發(fā)揮引領(lǐng)作用，帶動(dòng)整個(gè)小組積極行動(dòng)。一段時(shí)間后，筆者會(huì)根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)更換組長(zhǎng)，調(diào)整組員，力爭(zhēng)做到每個(gè)小組實(shí)力均衡。這樣的分組合作方式，充分考慮了教師的上課需求和學(xué)生的自由意志，效果較好。

三、 針對(duì)不同的主題使用不同的學(xué)習(xí)單

為了保證教學(xué)的高效實(shí)施，筆者嘗試使用課堂學(xué)習(xí)任務(wù)單和設(shè)備管理清單推動(dòng)和監(jiān)測(cè)學(xué)生活動(dòng)。

（一） 課堂學(xué)習(xí)任務(wù)單

課堂學(xué)習(xí)任務(wù)單大致有兩種類(lèi)型。

一是個(gè)人學(xué)習(xí)任務(wù)單，主要包括學(xué)習(xí)目標(biāo)（教師填寫(xiě)）、App名稱(chēng)、主要目的（功能）、界面設(shè)計(jì)、組件功能、其他說(shuō)明、困難和收獲等內(nèi)容。每人一份，下課前提交。

個(gè)人任務(wù)單主要在主題一、主題二、主題三、主題八、主題九使用uApp的過(guò)程中使用。可以說(shuō)，個(gè)人學(xué)習(xí)任務(wù)單就像是學(xué)生完成課堂任務(wù)的導(dǎo)航，先讓學(xué)生了解本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)，進(jìn)而確定App名稱(chēng)，并對(duì)其進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，最后在uApp中設(shè)計(jì)界面。

二是小組學(xué)習(xí)任務(wù)單，主要包括學(xué)習(xí)目標(biāo)（教師填寫(xiě)）、作品名稱(chēng)、外形設(shè)計(jì)、功能說(shuō)明、編程實(shí)現(xiàn)、其他說(shuō)明、困難和收獲等內(nèi)容。

小組學(xué)習(xí)任務(wù)單主要在主題四、主題五、主題六、主題七、主題十的活動(dòng)展示課中使用，每個(gè)小組一份，合作完成，下課前提交。

小組學(xué)習(xí)任務(wù)單要特別標(biāo)注各個(gè)部分的主要負(fù)責(zé)人，任務(wù)落實(shí)到個(gè)人，避免有的學(xué)生無(wú)所事事。如此，既能將小組具體分工及任務(wù)分配落到實(shí)處，實(shí)現(xiàn)小組深度協(xié)作，又能在課程內(nèi)容上給予學(xué)生引導(dǎo)和幫助。

（二） 設(shè)備管理清單

人工智能課堂教學(xué)中，如何管理好大批設(shè)備和零件，保證下節(jié)課順利推進(jìn)，是個(gè)難題。為此，筆者采用設(shè)備管理清單，把管理權(quán)下放給每個(gè)小組，讓每個(gè)小組長(zhǎng)每節(jié)課前后清點(diǎn)設(shè)備然后上交。如在主題四的教學(xué)中，學(xué)生首次接觸未來(lái)小鎮(zhèn)套裝盒。教師讓學(xué)生依據(jù)設(shè)備管理清單（詳見(jiàn)圖1），認(rèn)真記錄使用前領(lǐng)取設(shè)備和使用后歸還設(shè)備的情況，逐一核對(duì)打勾。這樣可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺少的設(shè)備，追責(zé)到個(gè)人。

四、 結(jié)合虛擬情境設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)

我們的人工智能教學(xué)都在虛擬的“未來(lái)小鎮(zhèn)”中開(kāi)展。教師會(huì)結(jié)合虛擬背景，設(shè)計(jì)貼近學(xué)生生活的活動(dòng)。例如，在主題一中，學(xué)生首次利用uApp軟件制作App。設(shè)備調(diào)試成功后，教師讓學(xué)生完善“我愛(ài)南京”App，界面設(shè)計(jì)的素材可以自己定，也可以設(shè)計(jì)其他自己

設(shè)備管理清單

月日星期第節(jié)初一班第組組長(zhǎng)組員序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)使用前使用后序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)使用前使用后1開(kāi)發(fā)板1個(gè)97pin線(xiàn)1根2保護(hù)板2片10USB線(xiàn)1根3電池1個(gè)11眼燈2個(gè)4藍(lán)牙1個(gè)12亮度傳感器1個(gè)5開(kāi)關(guān)1個(gè)13紅外傳感器1個(gè)6直流電機(jī)1個(gè)14溫濕度傳感器1個(gè)73pin線(xiàn)20根15按壓傳感器6個(gè)圖1

感興趣的App。有一個(gè)學(xué)生說(shuō)他要收集自己從小到大的照片，做一個(gè)“給媽媽的禮物”App，界面上有一個(gè)個(gè)按鈕，點(diǎn)擊后會(huì)出現(xiàn)照片和文字，且伴隨悅耳的音樂(lè)。我們還設(shè)計(jì)了和學(xué)校學(xué)習(xí)生活相融合的活動(dòng)，如結(jié)合10個(gè)主題活動(dòng)月，呼應(yīng)不同的主題學(xué)科設(shè)計(jì)活動(dòng)。每年五月份是科技月，按照教學(xué)進(jìn)度，對(duì)應(yīng)教學(xué)主題七。此時(shí)，我們會(huì)留出5個(gè)課時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生展示之前制作的App，再充分利用所學(xué)知識(shí)，以小組為單位，設(shè)計(jì)和制作人工智能創(chuàng)意作品，可以涵蓋智慧校園設(shè)計(jì)、智能家居設(shè)計(jì)、智趣生活設(shè)計(jì)等。每個(gè)小組針對(duì)自己選擇設(shè)計(jì)的作品，從開(kāi)發(fā)背景、外形設(shè)計(jì)、功能說(shuō)明、主要亮點(diǎn)等方面做介紹。此舉大大激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)作熱情，每個(gè)小組生成的作品五花八門(mén)，有智能售賣(mài)機(jī)、智能停車(chē)場(chǎng)、自動(dòng)感應(yīng)車(chē)、機(jī)器人、飛機(jī)、創(chuàng)意客廳設(shè)計(jì)等，科技感和創(chuàng)意感滿(mǎn)滿(mǎn)。

五、 利用展示平臺(tái)和量表優(yōu)化評(píng)價(jià)

學(xué)校為人工智能課程搭建的展示平臺(tái)主要有學(xué)校官網(wǎng)、微信公眾號(hào)、櫥窗、優(yōu)必選的“擎課堂”平臺(tái)等。每結(jié)束一個(gè)主題活動(dòng)，教師都會(huì)把優(yōu)秀作品放到學(xué)校官網(wǎng)展示，鼓勵(lì)學(xué)生再創(chuàng)佳作。比如，第一學(xué)期結(jié)束主題四和主題五的教學(xué)后，教師利用優(yōu)必選的“擎課堂”平臺(tái)，上傳了所有小組的作品，積極組織學(xué)生和家長(zhǎng)點(diǎn)贊。獲贊數(shù)前十名的學(xué)生，摘得最佳人氣獎(jiǎng)；所有參與的個(gè)人和小組，都會(huì)獲得小禮品。這樣的展示評(píng)價(jià)方式，讓學(xué)生的參與熱情高漲，他們紛紛在微信朋友圈轉(zhuǎn)發(fā)，吸取他人建議，查漏補(bǔ)缺；給予他人建議，促進(jìn)共同成長(zhǎng)。對(duì)于小組合作完成的作品，師生、家長(zhǎng)共同評(píng)選出最受歡迎獎(jiǎng)，不僅在學(xué)校櫥窗展示作品，還對(duì)獲獎(jiǎng)小組給予加分獎(jiǎng)勵(lì)。每學(xué)期課程結(jié)束，學(xué)校還會(huì)推送兩期公眾號(hào)文章，著力宣傳優(yōu)秀作品。

此外，教師會(huì)制作評(píng)價(jià)量表，細(xì)化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，讓學(xué)生找到設(shè)計(jì)和優(yōu)化的目標(biāo)。例如，在主題一“方寸之間”第三課時(shí)，教師設(shè)計(jì)了“我愛(ài)南京”評(píng)價(jià)表，提醒學(xué)生設(shè)計(jì)時(shí)要觀(guān)照界面美觀(guān)、功能完善、創(chuàng)新創(chuàng)意三個(gè)方面。學(xué)生設(shè)計(jì)完畢，教師將評(píng)價(jià)一級(jí)指標(biāo)設(shè)定為“界面美觀(guān)（45%）”“功能完善（45%）”“創(chuàng)意獨(dú)特（10%）”，要求作品做到：文字清晰、圖片美觀(guān)、組件布局合理；組件命名清晰、功能完全實(shí)現(xiàn)、項(xiàng)目保存規(guī)范；作品新穎、有創(chuàng)意。根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)，師生交流作出星級(jí)評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)過(guò)程中，同伴會(huì)分別從三個(gè)方面對(duì)作品提出建設(shè)性意見(jiàn)，以起到激勵(lì)、提醒的作用；小組評(píng)價(jià)，除了評(píng)價(jià)作品外，還會(huì)對(duì)組員的表現(xiàn)，如服從安排、合作精神、任務(wù)完成度等作出評(píng)價(jià)；教師評(píng)價(jià)，主要對(duì)學(xué)生操作過(guò)程中出現(xiàn)的有待優(yōu)化完善的做法給予及時(shí)指點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)出界面美觀(guān)、功能完善、創(chuàng)意十足的作品。

人工智能課程開(kāi)設(shè)一年來(lái)，學(xué)生收獲了知識(shí)，收獲了快樂(lè)，在小組合作中提升了團(tuán)隊(duì)合作精神，在一次次參與中發(fā)展了計(jì)算思維。接下來(lái)，我們嘗試在如下幾方面作出調(diào)整：課時(shí)方面，每周的信息課和人工智能課分單雙周輪流上；內(nèi)容設(shè)置方面，前期的App內(nèi)容設(shè)計(jì)和后面動(dòng)手拼搭的主題穿插進(jìn)行；課堂管理方面，采用“雙師課堂”模式，每節(jié)課也可以安排兩位志愿者協(xié)助；等等。我們期待通過(guò)更多積極探索，讓人工智能教育更為扎實(shí)地在初中常態(tài)課中落地生根，開(kāi)花結(jié)果。