人工智能教育正在成為信息技術(shù)（科技）課程的重要內(nèi)容，如何靈活地利用體驗、問題解決等多種教學(xué)策略與項目學(xué)習(xí)進行優(yōu)勢互補，讓AI課程教學(xué)更有思維也更有深度？本期解碼，讓我們從課程建設(shè)與教學(xué)策略上探索更多中小學(xué)人工智能教育深度學(xué)習(xí)的課程設(shè)計與實施。

摘要：當(dāng)前，人工智能教育在中小學(xué)正逐步開展，其內(nèi)容設(shè)置多注重AI技術(shù)感受體驗、AI編程應(yīng)用及跨學(xué)科學(xué)習(xí)等。因此，如何針對不同的學(xué)習(xí)層次，根據(jù)側(cè)重的知識，在認(rèn)知過程中采取相應(yīng)的教學(xué)策略，構(gòu)建有梯度的人工智能課程，成為教師重點思考的問題。為此，作者梳理構(gòu)建了“體驗課程”“思維課程”與“實踐課程”的人工智能教育梯度課程，并相對應(yīng)地采用“體驗式教學(xué)”“基于問題解決式思維教學(xué)”和“基于實踐式項目學(xué)習(xí)”的教學(xué)策略，開展課程設(shè)計與課程教學(xué)實踐，形成了有效的課程實踐模式，發(fā)展了學(xué)生的信息意識、計算思維、跨學(xué)科思維等核心素養(yǎng)，提升了學(xué)生科學(xué)探究、解決問題的關(guān)鍵能力。

關(guān)鍵詞：體驗；思維；實踐；人工智能；梯度課程

中圖分類號：G434? 文獻標(biāo)識碼：A? 論文編號：1674-2117（2023）11-0025-04

隨著中小學(xué)人工智能教育的逐步開展，如何針對不同學(xué)習(xí)層次采取相應(yīng)的教學(xué)策略，構(gòu)建有梯度的課程成為教師關(guān)注的重點。為此，筆者綜合人工智能教育的文獻研究，結(jié)合人工智能課程的教育目標(biāo)、內(nèi)容以及不同學(xué)習(xí)階段的認(rèn)知特點，基于布盧姆認(rèn)知領(lǐng)域教育目標(biāo)分類學(xué)提出的認(rèn)知過程維度，探索構(gòu)建了人工智能梯度課程體系（如圖1），旨在通過構(gòu)建實施體驗課程、思維課程和實踐課程，逐步培養(yǎng)學(xué)生的AI素養(yǎng)，發(fā)展學(xué)生的信息意識、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、計算思維等核心素養(yǎng)。

三種課程實施相對應(yīng)的三種教學(xué)策略

第一，體驗課程側(cè)重事實性、概念性、程序性知識的記憶、理解以及初步應(yīng)用等認(rèn)知過程，涉及體驗AI智能產(chǎn)品，了解AI的概念，認(rèn)識、理解AI技術(shù)、原理與執(zhí)行過程，嘗試應(yīng)用AI的知識描述生活中的現(xiàn)象等，適宜采用案例體驗式教學(xué)，并配合學(xué)生分享交流展開教學(xué)，以發(fā)展學(xué)生的AI興趣與信息素養(yǎng)。

第二，思維課程注重概念性知識、程序性知識的遷移和應(yīng)用，并涉及針對不同情境問題、范例作品，分析、選擇、評價相應(yīng)的AI技術(shù)與算法，應(yīng)用AI知識與方法解決問題，創(chuàng)作數(shù)字化作品，同時也需要掌握更多的元認(rèn)知知識。可基于問題解決的策略開展范例教學(xué)，以發(fā)展學(xué)生的計算思維核心素養(yǎng)與解決問題的關(guān)鍵能力。

第三，實踐課程更注重知識的分析、應(yīng)用、評價與創(chuàng)造，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)情境需求，分析綜合評價應(yīng)用所涉及的智能硬件、編程方法以及所學(xué)習(xí)的AI知識、技術(shù)與方法，創(chuàng)作AI實體作品，解決真實問題。因此，實踐課程可采取項目學(xué)習(xí)的策略開展跨學(xué)科分科教學(xué)，以深化學(xué)生計算思維、跨學(xué)科思維與創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。

基于上述分析，針對“體驗課程、思維課程、實踐課程”三個層次的人工智能課程，筆者分別對應(yīng)采用“體驗式”“問題解決”和“項目學(xué)習(xí)”的教學(xué)策略開展有效教學(xué)，以實現(xiàn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

三種課程及教學(xué)策略的實踐

1.體驗課程

（1）“體驗式”課程與教學(xué)策略架構(gòu)

在信息科技教學(xué)過程中，教師應(yīng)關(guān)注兒童經(jīng)驗、學(xué)習(xí)邏輯與認(rèn)知發(fā)展，遵循學(xué)習(xí)過程中的素養(yǎng)導(dǎo)向、學(xué)習(xí)歷程的循序漸進。在課程設(shè)計上不過分追求知識體系的系統(tǒng)性，而應(yīng)對學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、體驗與獲得感給予重點關(guān)注和正確引導(dǎo)。[1]為此，筆者構(gòu)建了針對學(xué)生AI體驗，體現(xiàn)以學(xué)生為本的“體驗式”課程，并圍繞體驗式教學(xué)的“體驗”“分享”的核心理念，梳理架構(gòu)體驗式課程教學(xué)策略的實施流程，具體如圖2所示。

（2）教學(xué)實踐

按照體驗式教學(xué)的教學(xué)模式與流程，針對四年級的學(xué)生，筆者開展了《機器也能“認(rèn)識”你——有趣的智能語音》的教學(xué)實踐，主要教學(xué)流程如下。

①創(chuàng)設(shè)情境，初步體驗。課前帶領(lǐng)學(xué)生上臺體驗AI音響的功能，即語音識別、對話、控制播放音樂等。創(chuàng)設(shè)真實的情境，引出主題，帶領(lǐng)學(xué)生初步體驗生活中常見的智能音響，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)AI的興趣。

②師生互動，交流分享。教師提出問題：“還有哪些語音設(shè)備？又有哪些不一樣的功能？”學(xué)生小組討論回答：“語音遙控器、汽車上的理想同學(xué)、手機上的小藝等，它們具有語音識別、語音對話、語音控制等功能?！蓖ㄟ^師生的互動交流，提煉出智能語音技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，即語音識別、語音合成。

③深度體驗，感受理解?！笆裁词钦Z音識別呢？讓我們一起來體驗?！苯處熖岢龅谝粋€體驗活動：基于平板或筆記本電腦智慧教學(xué)環(huán)境，借助AI開放平臺網(wǎng)站，開展語音識別體驗，引導(dǎo)學(xué)生交流分享“AI平臺是否可以正確識別？”，同時引出關(guān)鍵問題：“AI語音識別的原理和流程是什么？”帶著問題，學(xué)生觀看AI智能語音微視頻及本課的知識拓展，師生互動、總結(jié)AI語音識別的執(zhí)行過程，即語音輸入、云處理、輸出文字?！芭c機器人對話，除了語音識別，還需要什么？什么是語音合成呢？”教師引出第二個體驗活動：選擇喜歡的語音合成類型，輸入文字、合成語音。學(xué)生通過交流分享總結(jié)語音合成的執(zhí)行過程，即文字輸入、云處理、語音輸出。

④分享評價。在體驗活動結(jié)束后，教師提出問題：“人機是如何進行對話的？”學(xué)生交流、互動（分析AI技術(shù)的原理、過程及應(yīng)用），并開展課程評價。通過分享評價幫助學(xué)生理解應(yīng)用AI知識，發(fā)展學(xué)生的AI素養(yǎng)與信息意識。

⑤總結(jié)反思。師生互動、總結(jié)，同時引出新問題：“與你打電話的人一定是真人嗎？”教師通過拓展AI技術(shù)體驗的場景，引導(dǎo)學(xué)生反思AI技術(shù)的安全性等相關(guān)內(nèi)容，發(fā)展學(xué)生的信息社會責(zé)任。

2.思維課程

（1）基于問題解決的“思維式”課程與教學(xué)策略架構(gòu)

基于問題解決的教學(xué)理念是指以現(xiàn)實問題的解決作為教學(xué)活動開展的主線，通過設(shè)置系統(tǒng)、復(fù)雜的現(xiàn)實問題情境，讓學(xué)生在復(fù)雜的問題解決過程中習(xí)得知識、技能，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)學(xué)生高階思維能力的培養(yǎng)。[2]為此，筆者針對學(xué)生的綜合分析，靈活應(yīng)用AI知識、技術(shù)與編程，創(chuàng)作數(shù)字化作品的思維課程（課程實施主要采用基于問題解決的教學(xué)策略），圍繞基于問題解決的“提出問題、分析分解問題、逐步解決問題、總結(jié)問題”的核心理念，架構(gòu)了基于問題解決的課程與教學(xué)策略，如上頁圖3所示。

（2）教學(xué)實踐

按照問題解決的教學(xué)模式與流程，針對六年級的學(xué)生，筆者開展了《笑臉抓拍——有趣的人臉識別》的教學(xué)實踐，主要教學(xué)流程如下。

①創(chuàng)設(shè)情境，激趣導(dǎo)入。教師從學(xué)校笑臉墻入手，創(chuàng)設(shè)情境：“為記錄校園的最美瞬間，請同學(xué)們上臺拍笑臉照片?！边@時學(xué)生會發(fā)現(xiàn)，手機并沒有按下快門，卻已經(jīng)拍下微笑瞬間。教師展示學(xué)生微笑的照片，并引出情境問題：“為什么相機知道我們的微笑瞬間并拍照呢？這背后又有怎樣的AI技術(shù)呢？”通過真實的生活情境創(chuàng)設(shè)問題，激發(fā)學(xué)生的興趣與思考。

②頭腦風(fēng)暴，范例分析。教師提出問題：“人臉識別的原理與步驟是什么？”引導(dǎo)學(xué)生思考、討論關(guān)鍵問題。接著通過微視頻的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生初步感知AI人臉識別的過程，并結(jié)合課前的范例作品，逐步分析笑臉抓拍系統(tǒng)的一般過程，從而培養(yǎng)學(xué)生分析問題、分解問題的能力。

③算法設(shè)計，自主實踐，逐步解決問題。教師引導(dǎo)學(xué)生參考微笑抓拍的過程，探索任務(wù)1：開啟攝像頭，人臉識別。師生互動，探索視頻偵測與baiduAI人臉識別模塊：視頻開啟，人臉檢測（識別人臉的顏值、年齡、情緒等）。教師提問：“如何編程實現(xiàn)笑臉抓拍呢？”引出任務(wù)2：笑臉抓拍。這個任務(wù)是本節(jié)課的重難點，首先學(xué)生通過微課學(xué)習(xí)，初步理解本課的學(xué)習(xí)內(nèi)容。其次，通過師生互動，找出第二個關(guān)鍵點：微笑率。再次，學(xué)生參考學(xué)習(xí)文檔，實踐任務(wù)2：編程實現(xiàn)笑臉抓拍（如上頁圖4）。最后，教師創(chuàng)設(shè)新情境，引出任務(wù)3：為學(xué)校設(shè)計一個智能笑臉抓拍系統(tǒng)，并增加對話、語音提示等AI語音功能，讓作品更生動，對用戶更友善。學(xué)生實踐任務(wù)3，并完善作品。

④交流分享。學(xué)生上臺展示作品并進行自評與他評。

⑤總結(jié)延伸。教師互動，總結(jié)本節(jié)課所學(xué)，同時引出新問題：“人臉識別還有哪些用途？”引導(dǎo)學(xué)生更好地認(rèn)識人工智能，幫助學(xué)生樹立信息社會責(zé)任，培養(yǎng)正確的價值觀。

3.實踐課程

（1）項目學(xué)習(xí)式實踐課程與教學(xué)策略架構(gòu)

圍繞項目學(xué)習(xí)的核心理念與過程，筆者架構(gòu)了跨學(xué)科的項目學(xué)習(xí)的教學(xué)模式與流程，如上頁圖5所示。

（2）教學(xué)實踐

按照項目學(xué)習(xí)的教學(xué)模式與流程，針對六年級的學(xué)生，筆者開展了《智能防疫安全門》的教學(xué)實踐。課例包括防疫安全門的設(shè)計、制作、編程、優(yōu)化、美化、展示，涵蓋了科學(xué)、工程、信息技術(shù)、數(shù)學(xué)、美術(shù)、語文等多個學(xué)科的內(nèi)容，取得了不錯的成效。[3]

人工智能教育課程中實施對應(yīng)三種教學(xué)策略的思考

針對體驗課程、思維課程與實踐課程的人工智能教育梯度課程中的不同學(xué)習(xí)層次與認(rèn)知過程，筆者對應(yīng)采用“體驗式教學(xué)”“基于問題解決的思維式教學(xué)”和“基于實踐課程項目教學(xué)”三種教學(xué)策略，并開展了課程教學(xué)實踐嘗試，幫助學(xué)生開展高效深度學(xué)習(xí)，滿足學(xué)生從AI體驗感受到融合創(chuàng)作的學(xué)習(xí)需求，切實培養(yǎng)了學(xué)生的信息意識、計算思維、跨學(xué)科思維等核心素養(yǎng)，提升了學(xué)生科學(xué)探究、解決問題等能力及創(chuàng)新精神。

參考文獻：

[1]為未來社會培養(yǎng)具有數(shù)字素養(yǎng)與技能的人才——義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）解讀[J].基礎(chǔ)教育課程，2022（10）：67-73.

[2]王國華，聶勝欣，袁夢霞，等.使用問題解決法促進批判性思維發(fā)展的研究——基于交互文本的分析[J].電化教育研究，2016，37（05）：66-73．

[3]黃浩婷，許明偉.STEAM理念下小學(xué)人工智能綜合課程的設(shè)計與實踐——以“防疫安全門”項目式教學(xué)為例[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育，2022（10）：77-78.

本文系廣東省中山市教育科研2022年度青年課題“智慧教育環(huán)境下基于能力點的小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)模式研究”（項目編號：C2022172）的研究成果。