胡欣華

【摘 要】本文分析了當(dāng)前小學(xué)人工智能課程課堂教學(xué)的問題，在此基礎(chǔ)上，提出了構(gòu)建積極課堂教學(xué)范式的小學(xué)人工智能課堂教學(xué)設(shè)計和實施策略，以推動相關(guān)教學(xué)改革。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)；人工智能；教學(xué)范式；課程教學(xué)；設(shè)計與實施

【中圖分類號】G434? ?【文獻標識碼】B

【論文編號】1671-7384（2023）01-040-03

在信息化時代背景下，人工智能方興未艾，也是社會發(fā)展的主流趨勢。2017年，國務(wù)院印發(fā)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，從戰(zhàn)略發(fā)展的層面，要求全國中小學(xué)普及開展人工智能課程教學(xué)，全面普及人工智能基礎(chǔ)知識教育，為國家科技人才的培養(yǎng)進行前瞻性探索[1]。對此，本文基于積極課堂教學(xué)范式分析了小學(xué)人工智能課程課堂教學(xué)設(shè)計與實施策略。

課堂教學(xué)范式是指教師按照教學(xué)大綱要求，開展課堂教學(xué)時所采用的相對固定的教學(xué)模式，在一定范圍內(nèi)受到教學(xué)主管部門、教師同行認可，并形成了相關(guān)的理論共識。

課堂教學(xué)范式的選擇對提高小學(xué)人工智能的課堂教學(xué)效果非常重要。從目前調(diào)查了解的情況來看，一些小學(xué)人工智能的授課方式五花八門，大多數(shù)只是對一些圖形和機器人課程進行簡單的編程操作，而對人工智能技術(shù)基本原理和機器人工作原理的教學(xué)內(nèi)容講得較少。因此，選擇適宜的小學(xué)人工智能課堂教學(xué)范式迫在眉睫。

小學(xué)人工智能教學(xué)當(dāng)前存在的問題

小學(xué)人工智能課程課堂教學(xué)在我國起步較晚，至今沒有形成有代表性的課堂教學(xué)范式，從教學(xué)內(nèi)容的安排到課堂教學(xué)方式的選擇，都還有待進行完善的地方，其存在問題主要表現(xiàn)在以下方面。

1.教師缺乏專業(yè)知識

小學(xué)人工智能課程教學(xué)的教師大多由其他學(xué)科的老師轉(zhuǎn)任或兼任，這些教師缺乏人工智能學(xué)科的專業(yè)知識，人工智能專業(yè)基礎(chǔ)薄弱，一般都是按照傳統(tǒng)的教學(xué)模式進行課程開發(fā)與授課，沒能突出該學(xué)科應(yīng)有特點。同時，有些教師不能很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更不能有效地培養(yǎng)小學(xué)生的創(chuàng)新思維。

2.課程教學(xué)內(nèi)容淺層化

目前，小學(xué)人工智能課程內(nèi)容偏向淺層化與現(xiàn)象化。例如，教學(xué)內(nèi)容偏向算法描述，沒有從小學(xué)生的需求出發(fā)，忽視了內(nèi)容之間及內(nèi)容與實際的邏輯與內(nèi)在關(guān)系，這導(dǎo)致課堂教學(xué)的深度不夠。產(chǎn)生問題的主要原因是教師對人工智能課程教學(xué)的認識與理解不深所致，教師在教學(xué)中不能很好地幫助學(xué)生理解概念之間的聯(lián)系，影響了學(xué)生對課程的認知與學(xué)習(xí)。

3.相關(guān)方面對課程支持力度不夠

小學(xué)人工智能課程屬于地方課程或校本課程。由于相關(guān)方面的支持力度不足，有些學(xué)校沒有專門的課時安排，或?qū)φn程教學(xué)所需的硬件投入不足。還有些學(xué)校不注重學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，只讓學(xué)生學(xué)習(xí)一些相關(guān)的人工智能知識。同時，有的學(xué)生家長只關(guān)注對學(xué)生未來升學(xué)有重要影響的語、數(shù)、英等學(xué)科學(xué)習(xí)，而對人工智能課程學(xué)習(xí)不重視。

小學(xué)人工智能課堂教學(xué)范式的設(shè)計與實施

1.設(shè)計思路

首先，基于教育教學(xué)理論制定課程設(shè)計的主要原則與要求，包括趣味性原則、實用性原則和可操作性原則，確保課程最終能夠有效應(yīng)用與實施。其次，對課程的實施對象、教學(xué)實施工具與環(huán)境進行分析，并確定課程的主要目標。第三，根據(jù)小學(xué)生的認知發(fā)展特點，構(gòu)建包含三個知識層次的小學(xué)人工智能課程教學(xué)內(nèi)容框架，確定每一節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容。第四，針對不同的知識層次的課程內(nèi)容制定相應(yīng)的教學(xué)范式，如情境化教學(xué)范式、基于問題的教學(xué)范式和基于項目的教學(xué)范式。最后，將教學(xué)目標、教學(xué)內(nèi)容和相應(yīng)的教學(xué)范式相結(jié)合，設(shè)計相應(yīng)的教學(xué)案例。

2.設(shè)計原則

小學(xué)人工智能教學(xué)設(shè)計有四個要遵循的原則：一是普惠性原則，課程教學(xué)面向全體學(xué)生，通識與實踐并重。二是趣味性原則，在教學(xué)過程中教師運用各種方法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而增強學(xué)習(xí)效果。三是實用性原則，強調(diào)小學(xué)人工智能的教學(xué)活動必須貼近生活、貼近實際。四是可操作性原則，包括學(xué)生可操作性和教師可操作性兩個方面，前者指的是設(shè)計的課程必須能被大部分學(xué)生理解和掌握，后者指設(shè)計出來的課程讓教師能夠立刻投入到教學(xué)工作中去，不影響教學(xué)的進度。

3.對學(xué)習(xí)對象進行學(xué)情分析

學(xué)習(xí)者的特征是教學(xué)設(shè)計的出發(fā)點，是影響教師教學(xué)活動有效性的關(guān)鍵因素，深入分析與準確把握學(xué)習(xí)者特征是課程設(shè)計的前提。對于學(xué)情分析一般從學(xué)生已有的學(xué)習(xí)經(jīng)驗、對知識的掌握程度以及個人學(xué)習(xí)能力等方面進行分析，確定學(xué)生的學(xué)習(xí)起始能力，以此來確定教學(xué)的起點。

4.課程目標的制定

課程目標的正確擬定是關(guān)乎課堂教學(xué)是否成功的重要因素。在對小學(xué)人工智能課程目標的依據(jù)和定位進行梳理分析的基礎(chǔ)上，小學(xué)人工智能課程的具體教學(xué)目標設(shè)計，可從知識與能力、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三個方面進行設(shè)計。

5.課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

（1）教學(xué)內(nèi)容整體框架的設(shè)計

根據(jù)學(xué)生的認知規(guī)律，課程內(nèi)容整體框架設(shè)計為情境創(chuàng)設(shè)、通識學(xué)習(xí)（包括體驗、實驗、應(yīng)用）、拓展創(chuàng)新、評價小結(jié)四部分。

（2）對教學(xué)課程內(nèi)容的具體設(shè)計

根據(jù)“一主三環(huán)”的教學(xué)范式，即以通識知識為主線，以設(shè)計體驗、實驗、應(yīng)用三個主要環(huán)節(jié)為具體內(nèi)容。

6.課程教學(xué)范式的構(gòu)建

根據(jù)積極課堂教學(xué)范式的原則，人工智能課程可設(shè)計以下的課堂教學(xué)范式。

（1）情境化教學(xué)范式

情境化教學(xué)范式認為知識若是在真實的情境中呈現(xiàn)，可激發(fā)學(xué)生的興趣，調(diào)動其學(xué)習(xí)的主觀能動性，從而促進學(xué)生對知識的理解與建構(gòu)。

情境教學(xué)范式的設(shè)計包括以下主要過程。

一是創(chuàng)設(shè)真實的人工智能情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能的興趣。例如，在“走進人工智能”的開始環(huán)節(jié)，教師可播放貼近學(xué)生生活場景的動畫或視頻，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)身邊的人工智能，從而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

二是體驗和感知人工智能技術(shù)和應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生進行思考和討論。例如：在“走進人工智能”教學(xué)中，教師利用文字識別系統(tǒng)演示識別圖像中包含的文字，學(xué)生體驗文字識別技術(shù)后，教師組織學(xué)生對文字識別應(yīng)用的感受和優(yōu)點進行討論，從而促進學(xué)生對文字識別的理解。

三是總結(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容，分析人工智能對人類的影響，引導(dǎo)學(xué)生正確對待人工智能技術(shù)。

（2）基于問題的教學(xué)范式

基于問題的教學(xué)范式是以問題為核心展開的，通過在真實的情境中讓學(xué)生以小組合作的形式探究、解決問題，培養(yǎng)學(xué)生高階認知能力的課堂教學(xué)形式，主要有以下步驟。

一是創(chuàng)造一個情境并提出問題。以“初識人工智能”為例。全班觀看“什么是人工智能”的視頻，然后提出“什么是人工智能”的問題。

二是分析問題，組織分工。老師引導(dǎo)學(xué)生就“什么是人工智能”這個問題進行討論和分析。然后團隊開始制定計劃，明確每個成員的任務(wù)，并提出步驟和解決方案。

三是探索并解決問題。每個學(xué)生根據(jù)團隊分工收集、整理、分析信息后，與小組成員分享交流，總結(jié)出自己小組最全面的答案。

四是分享和交流。小組代表向全班同學(xué)分享小組學(xué)習(xí)成果，并與其他小組進行交流。

五是評估和反饋。在老師的指導(dǎo)下，學(xué)生對“什么是人工智能”問題的解決結(jié)果進行評價，判斷問題是否已經(jīng)解決，并總結(jié)探究過程中所學(xué)到的知識。

（3）基于項目的教學(xué)范式

基于項目的教學(xué)范式指的是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下以完成“項目”為出發(fā)點，通過小組合作的學(xué)習(xí)方式設(shè)計方案、自主探索，并積極使用多種信息資源構(gòu)建自己的知識，最終完成項目并將成果進行分享和交流的教學(xué)范式（圖1），主要包括創(chuàng)設(shè)情境、科學(xué)導(dǎo)讀、確定項目、制定計劃、活動探究、創(chuàng)作與創(chuàng)新、成果交流與展示和活動評價八個步驟。

小學(xué)人工智能課堂教學(xué)的改進與提高

為加強小學(xué)人工智能課堂教學(xué)范式的實施，可采取以下舉措。

1.提高教師專業(yè)水平

①加強教師的相關(guān)專業(yè)能力培訓(xùn)。②提高教師的教學(xué)能力，完善教學(xué)流程。一是教師要加強有效備課；二是強化教師的科研能力，完善課程體系；三是增強教學(xué)反思。③完善教學(xué)評價體系。

2.注重培養(yǎng)學(xué)生計算思維和創(chuàng)新能力

教師努力創(chuàng)設(shè)趣味性的課堂，可以有效地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在課堂教學(xué)中，教師注重把教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的生活實際聯(lián)系在一起，通過游戲設(shè)計、團建項目、討論交流等形式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時根據(jù)教學(xué)目標，利用多樣化手段培養(yǎng)學(xué)生的計算思維和創(chuàng)新能力。

3.多渠道拓寬課程資源

課程資源既是知識、信息和經(jīng)驗的載體，也是課程實施的媒介。人工智能課程中的活動更多地依賴豐富的人工智能配套設(shè)施以及設(shè)施完備的實驗室，供學(xué)生學(xué)習(xí)參觀與使用，以提高學(xué)生的動手實踐能力和操作技能。

綜上所述，要構(gòu)建科學(xué)與適宜的小學(xué)人工智能課程課堂教學(xué)范式，關(guān)鍵要從設(shè)計思路、設(shè)計原則、對學(xué)習(xí)對象進行學(xué)情分析、課程目標的制定、課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計、課程教學(xué)范式的構(gòu)建六個方面進行。選擇與設(shè)計適宜的小學(xué)人工智能課程課堂范式可增強教學(xué)的效果，提高教師專業(yè)水平，有利于培養(yǎng)學(xué)生計算思維和創(chuàng)新能力，有利于創(chuàng)新人才培養(yǎng)。

參考文獻

[1]劉載興.義務(wù)教育階段人工智能課程課堂教學(xué)范式構(gòu)建與實踐研究［J］.教育導(dǎo)刊，2021（8）：66－70．

作者單位：廣東廣州市回民小學(xué)