摘 要 當(dāng)前全國很多地區(qū)開始在中小學(xué)普及人工智能教育。為解決部分學(xué)校硬件配置不足問題，將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室融入面對(duì)面課堂的跨空間教學(xué)，已成為人工智能課程教學(xué)常態(tài)。為探究跨空間人工智能課堂的教學(xué)行為特征，研究借鑒FIAS、iFIAS和ITIAS，同時(shí)綜合跨空間環(huán)境特征，構(gòu)建跨空間人工智能課堂教學(xué)行為分析框架，并以“打卡機(jī)器人”公開課為例進(jìn)行時(shí)序、結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)特征與交互特征分析，根據(jù)分析結(jié)果，從優(yōu)化教學(xué)模式、合理化交互設(shè)計(jì)、促進(jìn)高階思維發(fā)展三方面提出教學(xué)建議。

關(guān)鍵詞 中小學(xué)；跨空間；人工智能課堂；教學(xué)行為；打卡機(jī)器人；虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室

中圖分類號(hào)：G633.67 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2024）17-0-06

0 引言

近年來，人工智能技術(shù)逐步成為建設(shè)創(chuàng)新型國家的重要推動(dòng)力。2017年，國務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確“在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程”的要求，使得人工智能課程得到廣泛重視。當(dāng)前，江蘇省、天津市、廣東省廣州市等在教育事業(yè)發(fā)展“十四五”規(guī)劃中明確了“普及人工智能教育”的目標(biāo)和任務(wù)，建設(shè)了虛擬教學(xué)平臺(tái)。例如，廣州中小學(xué)人工智能教學(xué)平臺(tái)（https：//ai.gzjyc.org/home）面向義務(wù)教育人工智能課程，提供人工智能模型演示與搭建、圖形化編程與運(yùn)行、任務(wù)布置與反饋的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室。面對(duì)面的實(shí)體空間課堂教學(xué)與虛擬仿真平臺(tái)實(shí)踐相融合，逐步形成人工智能跨空間課堂教學(xué)的常態(tài)。

為探究中小學(xué)跨空間人工智能課堂的教學(xué)行為特征，提升教學(xué)效率，本研究借鑒FIAS（Flanders Interaction Analysis System，弗蘭德斯互動(dòng)分析系統(tǒng)）、iFIAS（improved Flanders InteractionAnalysis System，改進(jìn)型弗蘭德斯互動(dòng)分析系統(tǒng)）和ITIAS（Information Technology-based Interac-tion Analysis System，基于信息技術(shù)的互動(dòng)分析編碼系統(tǒng)），同時(shí)綜合跨空間環(huán)境特征，構(gòu)建跨空間人工智能課堂教學(xué)行為分析框架，以八年級(jí)“打卡機(jī)器人”公開課為例展開分析，并根據(jù)分析結(jié)果提出教學(xué)建議。

1 文獻(xiàn)回顧與問題提出

虛實(shí)融合、線上線下融合的教與學(xué)，已成為諸多學(xué)者研究的焦點(diǎn)，研究也證實(shí)了其在參與度、師生互動(dòng)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等方面的有效性。有研究表明，基于虛擬環(huán)境的線上教育有利于提高課程參與度[1]；智慧教學(xué)平臺(tái)支持下的課堂教學(xué)，學(xué)生的參與度和主體地位都較高[2]；當(dāng)小組協(xié)作面對(duì)面交流困難時(shí)，虛擬平臺(tái)工具的支持有利于小組任務(wù)的完成[3]；線上或虛擬教學(xué)平臺(tái)可提供豐富的課程資源，促進(jìn)師生的在線交流和教學(xué)互動(dòng)[4]；基于Unity3D和模塊化虛擬拼裝教學(xué)平臺(tái)，能增強(qiáng)課程的靈活性和拓展性，凸顯學(xué)生主體地位，有利于培養(yǎng)學(xué)生的溝通能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等[5]。與此同時(shí)，實(shí)體課堂中融入虛擬平臺(tái)或資源后也出現(xiàn)一些新的問題。例如：實(shí)體課堂融入虛擬資源后，教學(xué)行為并未改變傳統(tǒng)課堂的本質(zhì)[6]；學(xué)生對(duì)虛擬學(xué)習(xí)平臺(tái)有用性的感知和態(tài)度以及后續(xù)使用意愿，均受有效教與學(xué)活動(dòng)的影響[7]?？梢姡芯空叽蠖嗑劢褂谔摂M平臺(tái)、資源等加入實(shí)體課堂后對(duì)學(xué)生行為的影響，較少關(guān)心教師在虛擬空間和面對(duì)面空間中的教學(xué)行為對(duì)學(xué)習(xí)行為和效果的影響。

人工智能課程普及過程中，為解決部分學(xué)校硬件配置不足問題，需在面對(duì)面教學(xué)時(shí)依托虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室展開教學(xué)。那么，虛實(shí)融合的跨空間人工智能課堂師生互動(dòng)行為有何特點(diǎn)？教與學(xué)互動(dòng)行為效率如何？是否能夠體現(xiàn)學(xué)生的主體地位？

本研究通過課堂觀察和視頻編碼分析，采取定性與定量相結(jié)合的方法對(duì)跨空間人工智能課堂的師生互動(dòng)行為進(jìn)行分析，以期強(qiáng)化學(xué)生的參與度和體驗(yàn)感，推動(dòng)人工智能課程教學(xué)目標(biāo)的有效實(shí)現(xiàn)和學(xué)生智能素養(yǎng)的提升。

2 分析框架：聚焦跨空間人工智能課堂教學(xué)行為

20世紀(jì)60年代，美國教育家Flanders N A[8]基于幫助教師實(shí)現(xiàn)自我導(dǎo)向?qū)I(yè)發(fā)展的目的，提出FIAS，借此評(píng)估課堂教學(xué)質(zhì)量。2004年，顧小清等[9]提出ITIAS，充分考慮應(yīng)用信息技術(shù)的課堂教學(xué)特色，完善了FIAS缺少對(duì)信息技術(shù)進(jìn)行分析的問題。方海光等[10]結(jié)合ITIAS中的技術(shù)元素，對(duì)FIAS作出優(yōu)化，提出iFIAS。在已有研究框架的基礎(chǔ)上，結(jié)合跨空間人工智能課堂特征，構(gòu)建跨空間人工智能課堂互動(dòng)行為分析框架（Cross-Space AI-classroom Interaction Analysis System，簡(jiǎn)稱CSAI-IAS），如表1所示。

1）關(guān)注兩個(gè)空間的行為，把CSAI-IAS劃分為物理空間和虛擬空間兩個(gè)維度。在物理空間，借鑒FIAS編碼系統(tǒng)，將課堂行為分為教師行為、學(xué)生行為、沉寂或混亂三類。在虛擬空間，則參考ITIAS中的信息技術(shù)要素，綜合人工智能虛擬實(shí)驗(yàn)室的功能特色，劃分界定了教師行為、學(xué)生行為、操作交互、沉寂或混亂。

2）由于跨空間人工智能課堂包括面對(duì)面交互、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室中的師生交互、人機(jī)交互，因此，在iFIAS原有“無助于教學(xué)的混亂”類別中，將其細(xì)分為物理空間的“有益于教學(xué)的沉寂”“課堂紀(jì)律管理造成的混亂”和虛擬空間的“網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備原因引起的沉寂或混亂”。

3）基于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的功能特點(diǎn)，將ITIAS“教師操縱技術(shù)”指標(biāo)細(xì)分為“演示操作虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室”和“發(fā)放或點(diǎn)評(píng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的作業(yè)”。例如，教師使用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室介紹打卡機(jī)器人模型組裝、原理和流程等知識(shí)講授型行為編碼為L，教師發(fā)放、檢驗(yàn)和分享學(xué)生作業(yè)完成情況等行為編碼為M，以便能更精準(zhǔn)地理清該互動(dòng)行為的目的，并探討對(duì)應(yīng)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室功能效果。

4）為能更好地體現(xiàn)師生在虛擬空間支持下思維和技術(shù)的交互，將教師巡視課堂時(shí)指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)作業(yè)的行為編碼為“O：虛擬空間—操作交互”。

3 案例分析：探索跨空間的課堂教學(xué)行為特征

本研究選取廣東華僑中學(xué)八年級(jí)人工智能課程第6課“打卡機(jī)器人”公開課為分析課例。該課例是典型的跨空間課堂教學(xué)案例，師生同處于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教室，完成面對(duì)面的課堂講授，小組協(xié)作、討論與分享等活動(dòng)；同時(shí)借助廣州中小學(xué)人工智能教學(xué)平臺(tái)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，完成打卡機(jī)器人的模型搭建、程序編寫和作品交流分享。學(xué)生已具備一定的人工智能通識(shí)，能熟練使用該虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室。

3.1 課例觀察時(shí)序分析

時(shí)序分析發(fā)現(xiàn)該課例教學(xué)過程分為六個(gè)環(huán)節(jié)，即情境導(dǎo)入、模型演示、原理解析、流程分析、動(dòng)手實(shí)踐和拓展延伸如表2所示。與教材內(nèi)容呈現(xiàn)順序基本一致，其中動(dòng)手實(shí)踐11分鐘，其他環(huán)節(jié)2～5分鐘不等，較好地突出了“做中學(xué)”的特征。在情境導(dǎo)入和流程分析環(huán)節(jié)均引入生活化情境，以具身認(rèn)知來促進(jìn)抽象知識(shí)的習(xí)得。模型搭建、程序編寫和優(yōu)化等任務(wù)在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室完成，任務(wù)量較大，部分學(xué)生完成度不高。那么，跨空間課堂應(yīng)如何更好地安排教學(xué)行為呢？這就需要進(jìn)一步進(jìn)行課堂結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)特征分析。

3.2 課堂結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)特征分析

課堂中各類行為的占比能較好地反映課堂結(jié)構(gòu)。如表3所示以3秒為間隔編碼所得820條數(shù)據(jù)，經(jīng)頻次分析發(fā)現(xiàn)，物理空間教師行為和學(xué)生行為占比分別為67.74%和26.21%，可見在面對(duì)面的課堂交互中仍是以教師為主導(dǎo)，未能突出學(xué)生主體性；但是，教師提問的言語頻次為76次，學(xué)生主動(dòng)應(yīng)答的頻次為79次，說明師生面對(duì)面的問答交互效率較高。虛擬空間教師行為為131次，學(xué)生行為129次，兩者接近1∶1，說明基于虛擬平臺(tái)上學(xué)習(xí)任務(wù)的師生互動(dòng)良好，學(xué)生參與度高。其中，教師巡堂時(shí)指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)作業(yè)的行為頻次為36次，教師的主導(dǎo)功能體現(xiàn)明顯。

進(jìn)一步對(duì)比物理空間和虛擬空間的師生行為比率與常模值的差距發(fā)現(xiàn)，兩者均呈現(xiàn)出學(xué)生行為比率高于常模值。尤其是虛擬空間學(xué)生行為比率占39.82%，遠(yuǎn)高于常模值20%。綜上，在“打卡機(jī)器人”這一跨空間人工智能課例中，基本遵循學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)結(jié)構(gòu)，并體現(xiàn)出問題驅(qū)動(dòng)式的引導(dǎo)，有利于提升學(xué)生的自主實(shí)踐效率和參與度。

然而，課堂是連貫且持續(xù)進(jìn)行的，單一的行為頻次未能連續(xù)地還原課堂行為[11]，為此，本研究進(jìn)一步繪制動(dòng)態(tài)折線圖，更直觀地展現(xiàn)課堂中師生行為的動(dòng)態(tài)變化，如圖1所示。

情境導(dǎo)入環(huán)節(jié)（約前4分鐘），師生行為主要發(fā)生在物理空間，雖然教師行為占比明顯高于學(xué)生，但卻隨著情境的導(dǎo)入呈下降趨勢(shì)，學(xué)生行為占比則在情境提問中逐步提高。可見，情境導(dǎo)入中，若融合啟發(fā)性問題，更能引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)與思考的行為。

模型演示環(huán)節(jié)（約第4—8分鐘），師生在物理和虛擬空間均有了互動(dòng)行為，但以教師虛擬空間演示為主，表現(xiàn)出教師行為為主的特征。

原理解析環(huán)節(jié)（約第8—13分鐘），出現(xiàn)教師物理空間行為的高峰，教師結(jié)合多媒體課件解析智能模型中各元件的功能和原理，一定程度上忽略了學(xué)生的主體性。

流程分析環(huán)節(jié)（約第13—17分鐘），出現(xiàn)師生行為分離的現(xiàn)象，前半程學(xué)生嘗試在虛擬實(shí)驗(yàn)室通過拆解案例程序分析工作流程，呈現(xiàn)出學(xué)生虛擬空間行為為主；而后半程教師給出完整流程圖講解，呈現(xiàn)出教師物理空間行為為主。

動(dòng)手實(shí)踐環(huán)節(jié)（約第17—38分鐘），師生的行為及交互主要發(fā)生在虛擬空間，學(xué)生行為占比整體上高于教師行為占比，并伴隨師生操作交互行為。可見，完成虛擬仿真實(shí)踐任務(wù)，有利于提升學(xué)生的參與度和主體地位。

拓展延伸環(huán)節(jié)（約第38—41分鐘），教師結(jié)合圖片和視頻，拓展講解人臉識(shí)別技術(shù)的其他應(yīng)用場(chǎng)景，教師物理空間行為再次達(dá)到高峰；而學(xué)生虛實(shí)空間行為均逐步降為0，從虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境切換到物理空間的視聽行為，學(xué)生思維難以轉(zhuǎn)換。

3.3 跨空間的互動(dòng)行為特征

有研究表明，積極強(qiáng)化行為可以促進(jìn)師生有效交互，提升學(xué)習(xí)效率[12]。課例編碼分析顯示（表4），教師物理空間發(fā)生的積極強(qiáng)化（編碼E：教師表揚(yáng)、鼓勵(lì)或采納學(xué)生觀點(diǎn)）與消極強(qiáng)化（編碼D、G、K分別代表教師批評(píng)或維護(hù)教師權(quán)威、學(xué)生被動(dòng)應(yīng)答和課堂紀(jì)律管理造成的混亂）的比例為2∶1。與此同時(shí)，課堂實(shí)錄觀察發(fā)現(xiàn)，教師對(duì)學(xué)生的積極強(qiáng)化主要表現(xiàn)為學(xué)生主動(dòng)回答后的夸獎(jiǎng)、學(xué)生應(yīng)答遇到困難時(shí)的引導(dǎo)和鼓勵(lì)，以及在虛擬實(shí)驗(yàn)室中教師的及時(shí)指導(dǎo)。由此可見，在跨空間的課堂中，物理空間的積極強(qiáng)化和引導(dǎo)有利于學(xué)生提升探究實(shí)踐效率以及構(gòu)建良好課堂氛圍，從而提升教學(xué)效率。

聚焦虛擬空間的行為分析發(fā)現(xiàn)，虛擬空間的教學(xué)行為頻次為324次，其中教師演示操作行為83次，發(fā)放或點(diǎn)評(píng)學(xué)生模型搭建或編程作業(yè)行為48次，操作交互36次，在整節(jié)課中共占比39.51%，充分體現(xiàn)了虛擬實(shí)驗(yàn)空間在人工智能面對(duì)面課堂中的補(bǔ)充作用。同時(shí)，課堂實(shí)錄觀察發(fā)現(xiàn)，各環(huán)節(jié)虛擬空間的學(xué)習(xí)與互動(dòng)有效促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度。例如，在講解技術(shù)原理時(shí)，教師結(jié)合虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行演示，學(xué)生能直觀地觀察打卡機(jī)器人的模型構(gòu)成和運(yùn)行效果。動(dòng)手實(shí)踐環(huán)節(jié)，教師依據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室分層發(fā)放不同難度的實(shí)踐任務(wù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在任務(wù)探究中的問題并予以糾正，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的指導(dǎo)。

4 結(jié)果討論與教學(xué)建議

4.1 結(jié)果討論

4.1.1 設(shè)計(jì)視角：未體現(xiàn)跨空間優(yōu)勢(shì)的教學(xué)策略，會(huì)使學(xué)生主體地位受限

物理空間的師生行為頻次比為2.58∶1，虛擬空間教師行為頻次也略高于學(xué)生行為頻次（接近1∶1），學(xué)生主體地位未能完全凸顯。結(jié)合動(dòng)態(tài)特征曲線可見，多個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)策略均未能體現(xiàn)跨空間課堂的優(yōu)勢(shì)。例如，模型演示雖借助虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，但學(xué)生仍是以視聽行為為主，若將其設(shè)計(jì)為“拆一拆”的探究任務(wù)，學(xué)生將虛擬模型進(jìn)行拆解后，借助平臺(tái)對(duì)元件的注解完成主動(dòng)學(xué)習(xí)，比被動(dòng)的視聽學(xué)習(xí)更有效。再如，原理解析環(huán)節(jié)從虛擬空間切換到物理空間，采取多媒體輔助講解的策略，忽略了學(xué)生的先驗(yàn)知識(shí)；若采用類比法，并通過虛擬平臺(tái)上“打卡機(jī)器人”示例運(yùn)行，逆向推演各元件的功能原理，更能體現(xiàn)學(xué)生的深度認(rèn)知加工過程。

4.1.2 交互視角：跨空間的多邊交互，有利于提升學(xué)生參與度

從動(dòng)態(tài)特征曲線可見，課例體現(xiàn)了跨空間的多重課堂交互，包括教師與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室、學(xué)生與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室、師生和生生面對(duì)面以及師生在虛擬平臺(tái)的交互。比如，模型搭建演示，教師在虛擬空間進(jìn)行拆解和組裝，學(xué)生可邊看邊實(shí)踐；編程實(shí)現(xiàn)機(jī)器人功能時(shí)，學(xué)生可在軟硬實(shí)驗(yàn)室中切換，編寫程序的同時(shí)進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試；教師通過虛擬平臺(tái)拋出問題或任務(wù)后，可在虛擬空間監(jiān)測(cè)學(xué)生完成過程，面對(duì)面進(jìn)行糾錯(cuò)和指導(dǎo)。學(xué)生在各教學(xué)環(huán)節(jié)不再是單純的傾聽者，均有一定程度的主動(dòng)性，參與度提升明顯。同時(shí)，該課例中師生交互中的積極強(qiáng)化是消極強(qiáng)化的兩倍，課堂氛圍和諧；教師設(shè)問時(shí)，學(xué)生面對(duì)封閉式問題響應(yīng)積極，開放性問題沉寂時(shí)間較長，因此，在各類交互中，教師還應(yīng)注意問題設(shè)計(jì)的合理性及與學(xué)生的情感交互。

4.1.3 實(shí)踐視角：虛擬空間的多元實(shí)踐，能促進(jìn)探究與反思等高階學(xué)習(xí)

課堂行為分析發(fā)現(xiàn)，在虛擬空間學(xué)生行為頻次較高且操作交互行為遠(yuǎn)多于課堂沉寂。學(xué)生在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室收到教師下達(dá)的任務(wù)后，能積極展開探究，這一過程中學(xué)生操作交互行為頻次與虛擬空間總體行為頻次是成正比的。教師對(duì)學(xué)生的探究行為能進(jìn)行過程監(jiān)控、個(gè)性化糾錯(cuò)，也能將優(yōu)秀作業(yè)實(shí)時(shí)分享在教室大屏上，引導(dǎo)學(xué)生反思、改進(jìn)和優(yōu)化作品。學(xué)有余力的學(xué)生還能進(jìn)行任務(wù)進(jìn)階，將所設(shè)計(jì)的機(jī)器人功能升級(jí)。在這一過程中，學(xué)生既有自主實(shí)踐探究，也有建立在同伴分享基礎(chǔ)上的有效反思，高階思維得以鍛煉。

4.2 教學(xué)建議

4.2.1 優(yōu)化教學(xué)模式，突出學(xué)習(xí)者為中心

人工智能課程有一定的工程實(shí)踐性，內(nèi)容包括模型搭建、原理解析、流程梳理、程序編寫、調(diào)試運(yùn)行等，在跨空間的課堂上，若不能合理安排教學(xué)流程，易因課時(shí)有限、課堂容量超負(fù)荷等原因，導(dǎo)致學(xué)生主體行為受限。為此，可借鑒適用于工程實(shí)踐類課程的教學(xué)模式或框架，將學(xué)習(xí)內(nèi)容有機(jī)融入各教學(xué)環(huán)節(jié)。例如：廣泛應(yīng)用于工程類課程的CDIO模式，在“項(xiàng)目構(gòu)思（Conceive）→方案設(shè)計(jì)（Design）→轉(zhuǎn)換實(shí)施（Implement）→運(yùn)作展示（Operate）”四個(gè)環(huán)節(jié)中融入內(nèi)容，有效調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)性；BOPPPS參與式教學(xué)模型，按WliQrb4ZHN5XG85jMcQ2zw==照“情境引入，激發(fā)動(dòng)機(jī)（Bridge-in）→目標(biāo)設(shè)定，結(jié)果導(dǎo)向（Objective/outcome）→課前摸底，內(nèi)容聚焦（Pre-assessment）→參與式學(xué)習(xí)，強(qiáng)化互動(dòng)（Participatory Learning）→課后測(cè)驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果（Post-assessment）→總結(jié)反思，鞏固效果（Summary）”的流程，有效提升學(xué)生參與度。

4.2.2 合理設(shè)計(jì)多元交互，提升學(xué)生參與度

跨空間的課堂交互相較于傳統(tǒng)課堂來說更為復(fù)雜，教師、學(xué)生、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室、教室電子白板或一體機(jī)等大屏之間均存在交互（圖2）。在物理空間，師生之間以講授、問答、指導(dǎo)、糾錯(cuò)互動(dòng)為主，教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行提問與積極引導(dǎo)，并使用鼓勵(lì)性的言語等正強(qiáng)化手段，能有效提升學(xué)生主動(dòng)回答和反饋的行為頻率；生生之間則以討論、分享互動(dòng)為主。在虛擬空間，學(xué)生能在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室中完成模型搭建、編程創(chuàng)作和運(yùn)行調(diào)試等實(shí)踐任務(wù)，且教師能進(jìn)行過程監(jiān)督與評(píng)價(jià)。由此可見，虛擬空間中基于實(shí)踐任務(wù)的交互能有效提升學(xué)生的參與度，體現(xiàn)“做中學(xué)”和“學(xué)生為中心”的特征。

4.2.3 充分利用虛擬空間優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)學(xué)生高階思維發(fā)展

相比于購置人工智能課程所需硬件設(shè)備，利用虛擬平臺(tái)展開跨空間的教學(xué)是規(guī)?；⒌统杀局握n程開設(shè)的最佳選擇。在虛擬空間，學(xué)生收到教師下達(dá)的任務(wù)后能積極展開探究。同時(shí)，教師對(duì)學(xué)生的探究行為能進(jìn)行過程監(jiān)控、個(gè)性化糾錯(cuò)，通過實(shí)時(shí)分享優(yōu)秀作品引導(dǎo)學(xué)生反思，改進(jìn)和優(yōu)化自己的作品。學(xué)有余力的學(xué)生還能挑戰(zhàn)將所設(shè)計(jì)的機(jī)器人功能升級(jí)，使高階思維得到鍛煉。

5 結(jié)束語

本研究在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合人工智能課程特色，設(shè)計(jì)了跨空間人工智能課堂互動(dòng)行為分析系統(tǒng)（CSAI-IAS），并選取廣州市八年級(jí)“打卡機(jī)器人”公開課為研究課例，探討分析目前人工智能課程教學(xué)過程中面臨的問題。

研究發(fā)現(xiàn)，物理空間與虛擬空間相融合的跨空間人工智能課能夠?qū)崿F(xiàn)教師、學(xué)生、平臺(tái)之間的跨空間多重交互，大大提升學(xué)生參與度，虛擬空間的多元實(shí)踐能有效促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行探究與反思等高階學(xué)習(xí)；但也容易因教學(xué)策略使用不合理，在課時(shí)有限、課堂容量超負(fù)荷的情形下，使得學(xué)生主體地位受限。為此，研究提出借鑒CDIO、BOPPPS等工程實(shí)踐類教學(xué)模式進(jìn)行流程優(yōu)化；合理設(shè)計(jì)跨空間系統(tǒng)中的多元交互，提升學(xué)生參與度；充分利用虛擬空間優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)學(xué)生探究、批判、溝通、反思等高階思維發(fā)展。

總之，物理空間和虛擬空間相融合的跨空間人工智能課堂教學(xué)是我國人工智能教育普及的可行路徑之一，在提升學(xué)生學(xué)習(xí)效率、參與度、主動(dòng)性等方面均有一定的優(yōu)勢(shì)。

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*項(xiàng)目來源：教育部人文社會(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目“專遞課堂強(qiáng)交互教學(xué)模式創(chuàng)新與實(shí)證研究”（基金編號(hào)：22YJA880048）。

作者簡(jiǎn)介：田俊，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師。