《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）頒布后，六大核心素養(yǎng)概念引領(lǐng)下的教學(xué)內(nèi)容大量涉及人工智能、計(jì)算機(jī)算法等領(lǐng)域。依托人工智能實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行整合教學(xué)成為新形勢(shì)下培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的創(chuàng)新路徑，模塊和代碼編程相結(jié)合的教學(xué)方式使學(xué)生對(duì)程序的原理和算法有了更深入的理解。實(shí)施過程中根據(jù)生活中問題的解決設(shè)計(jì)大單元主題，確立大單元目標(biāo)，指定大任務(wù)或問題串，用連續(xù)的課時(shí)解決單元問題，將過程性資料整理完善形成大單元作業(yè)，通過大單元序列化的學(xué)習(xí)方式促進(jìn)單元目標(biāo)的達(dá)成，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

一、大概念統(tǒng)領(lǐng)，創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境激發(fā)興趣

1.找準(zhǔn)核心大概念

實(shí)施大單元項(xiàng)目化教學(xué)，要根據(jù)新課標(biāo)從數(shù)據(jù)、算法、網(wǎng)絡(luò)、信息處理、信息安全、人工智能等六大核心概念出發(fā)找出本單元的核心概念。學(xué)科大概念指向?qū)W科的本質(zhì)，是核心，具有極強(qiáng)的統(tǒng)整性，可以將零散的知識(shí)、能力、方法貫穿在一起。因此，在教學(xué)過程中可以將算法和人工智能有機(jī)結(jié)合，確定一個(gè)有意義的大項(xiàng)目主題，將教材不同板塊內(nèi)容的學(xué)習(xí)融入單元大項(xiàng)目活動(dòng)的探索和實(shí)踐。

2.創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境

核心素養(yǎng)關(guān)注解決真實(shí)問題的能力。大單元任務(wù)設(shè)計(jì)中的真實(shí)問題使學(xué)生可以在學(xué)習(xí)活動(dòng)中看到知識(shí)和世界的聯(lián)系，能夠?qū)⒅R(shí)遷移到生活中。人工智能課程設(shè)計(jì)的靈魂就是創(chuàng)設(shè)生活化的問題情境，引發(fā)學(xué)生解決實(shí)際問題的興趣。以單元項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng)方案“關(guān)愛老人智能應(yīng)用系統(tǒng)”為例，方案包含四個(gè)大的主題：智能家居系統(tǒng)、環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)、健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和安全出行系統(tǒng)等。 每個(gè)大主題都結(jié)合生活實(shí)際問題展開，例如：智能家居系統(tǒng)中“燈光”包含自動(dòng)光線感應(yīng)燈、人體感應(yīng)小夜燈、雙向開關(guān)燈，環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)包含噪聲提醒器、濕度監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)器、智能感應(yīng)空調(diào)，健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括計(jì)步器、肺活量測(cè)試儀、定時(shí)吃藥提醒器，安全出行保障系統(tǒng)包括智能拐杖、門磁感應(yīng)器、躲避車輛報(bào)警手環(huán)。每個(gè)微項(xiàng)目都由情境創(chuàng)設(shè)、問題引領(lǐng)、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和參考資源四個(gè)部分組成。這樣源于真實(shí)生活的情境符合教學(xué)需求，學(xué)生基于每個(gè)課時(shí)的大任務(wù)，通過探究合作解決真實(shí)存在的問題。

二、內(nèi)容調(diào)整，構(gòu)建單元整體框架

1.根據(jù)項(xiàng)目活動(dòng)的需求，重組單元內(nèi)容

基于單元重構(gòu)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)方式不是將案例素材無序堆砌，而是以大概念為主線，以核心素養(yǎng)為目標(biāo)，圍繞單元主題，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平和認(rèn)知邏輯重構(gòu)教學(xué)框架，借助項(xiàng)目化的教學(xué)方式形成知識(shí)體系的整體構(gòu)建。

人工智能實(shí)驗(yàn)室采用的是優(yōu)必選教學(xué)平臺(tái)，六年級(jí)的配套教材《AI超級(jí)工程師》每章節(jié)都是一個(gè)獨(dú)立的小任務(wù)，如點(diǎn)亮智慧之燈、我的音樂生活、環(huán)境監(jiān)測(cè)、通風(fēng)系統(tǒng)等，知識(shí)點(diǎn)較為碎片化，若按照知識(shí)點(diǎn)講解，知識(shí)間缺乏連貫性，學(xué)生很難系統(tǒng)化地掌握。教師嘗試以核心素養(yǎng)為目標(biāo)，以學(xué)科知識(shí)點(diǎn)為載體，立足大單元主題，將零散的學(xué)科知識(shí)整合為大單元，實(shí)現(xiàn)教學(xué)設(shè)計(jì)與素養(yǎng)目標(biāo)的有效對(duì)接，比如將點(diǎn)亮智慧之燈整合到智能燈光系統(tǒng)中，將環(huán)境監(jiān)測(cè)整合到環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)的教學(xué)活動(dòng)中，實(shí)現(xiàn)內(nèi)容與單元活動(dòng)的有機(jī)融合。

2.用教材作為載體，搭建單元學(xué)習(xí)支架

新課標(biāo)理念下的教學(xué)將教材作為教學(xué)資源，倡導(dǎo)用教材教而不是教教材。在實(shí)施路徑方面我進(jìn)行了大膽的創(chuàng)新，采用了信息課上帶領(lǐng)學(xué)生制作PPT創(chuàng)新設(shè)計(jì)文稿，用代碼編程啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，社團(tuán)課上用現(xiàn)有的硬件小組合作創(chuàng)新設(shè)計(jì)成果的三步走路徑策略。根據(jù)此策略，確定單元學(xué)習(xí)支架。學(xué)習(xí)支架為學(xué)生開展實(shí)踐活動(dòng)提供了有效的資源，能夠輔助單元活動(dòng)的進(jìn)行，促進(jìn)單元目標(biāo)的達(dá)成。

3.將教材中相關(guān)聯(lián)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)整合

在大單元設(shè)計(jì)之前，先熟讀教材，對(duì)教材內(nèi)容有一個(gè)整體的了解。教材《AI超級(jí)工程師》有十六個(gè)主題。其中主題五為“環(huán)境監(jiān)測(cè)”，主題六為“通風(fēng)系統(tǒng)”，教材中這兩課時(shí)是完全獨(dú)立的，但實(shí)際上兩課在能力點(diǎn)訓(xùn)練上有很多共同之處，我們把這兩個(gè)主題中關(guān)于應(yīng)用溫濕度傳感器監(jiān)測(cè)環(huán)境值的實(shí)驗(yàn)歸為一個(gè)大單元。通過線路的連接、程序主體模塊的搭建、傳感器測(cè)量臨界值的設(shè)置等，將兩課的重難點(diǎn)進(jìn)行梳理、整合，完成一個(gè)以環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)為主題的大單元活動(dòng)設(shè)計(jì)，幫助學(xué)生更好地鞏固和強(qiáng)化能力點(diǎn)。

三、方法整合，提升學(xué)生的思維能力

1.整合程序設(shè)計(jì)的流程圖進(jìn)行思路分析

人工智能課的硬件編程與信息科技課用代碼實(shí)現(xiàn)問題的解決——二者有效結(jié)合可以引導(dǎo)學(xué)生深入理解程序設(shè)計(jì)的邏輯原理。 在“關(guān)愛老人智能應(yīng)用系統(tǒng)”單元活動(dòng)中，學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)“智能感應(yīng)空調(diào)”，采用流程圖梳理編程思路。在介紹流程圖和分析邏輯關(guān)系時(shí)，教師以采用python編程找最大數(shù)和最小數(shù)的例子引入，學(xué)生能夠理解語句之間的關(guān)系。在對(duì)流程圖有了清晰的認(rèn)知后，結(jié)合情境任務(wù)目標(biāo)，學(xué)生嘗試畫出流程圖，師生完善流程圖，學(xué)生再根據(jù)流程圖編程。學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)“門磁感應(yīng)器”微項(xiàng)目，與“用循環(huán)結(jié)構(gòu)解決生活中的問題” 相關(guān)聯(lián)，通過流程圖梳理算法思路，編程過程中進(jìn)行將模塊與代碼相互結(jié)合的全新嘗試。流程圖適用于問題的分析，課堂上，學(xué)生小組合作用“畫程”軟件設(shè)計(jì)作品的流程圖，不斷進(jìn)行討論和完善，有效地助力了思維的培養(yǎng)。

2.跨學(xué)科整合知識(shí)點(diǎn)，拓展創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路

學(xué)生完成一個(gè)項(xiàng)目后，交流、展示，師生互評(píng)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況做出反饋和評(píng)價(jià)。引導(dǎo)學(xué)生從作品的創(chuàng)新性和實(shí)用性來評(píng)價(jià)，從而加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用并就項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行拓展，結(jié)合生活實(shí)際思考本單元的知識(shí)點(diǎn)可以解決生活中的哪些問題。

四、優(yōu)化作業(yè)設(shè)計(jì)，逐步完成單元成果

在大單元教學(xué)背景下，作業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)緊密貼合大項(xiàng)目主題，有序列性、連貫性，具生活化、層次化，讓學(xué)生樂于接受并能夠靈活運(yùn)用所學(xué)技能結(jié)合有效的作業(yè)設(shè)計(jì)達(dá)到鞏固學(xué)習(xí)成果的目的。基于教學(xué)需要及學(xué)科拓展課程的實(shí)施路徑，將單元作業(yè)分兩個(gè)途徑來實(shí)施，即課時(shí)拓展作業(yè)和單元長(zhǎng)作品。作業(yè)設(shè)計(jì)的選題源于教材內(nèi)容的補(bǔ)充和拓展，結(jié)合大單元的項(xiàng)目主題，達(dá)到鞏固學(xué)習(xí)效果、提升自主學(xué)習(xí)能力的目標(biāo)。例如“關(guān)愛老人智能應(yīng)用系統(tǒng)”大單元項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng)過程中，學(xué)生在課堂上認(rèn)識(shí)并學(xué)習(xí)使用光線傳感器、聲音傳感器、溫濕度傳感器等并結(jié)合執(zhí)行器，經(jīng)過一個(gè)月的時(shí)間編程制作了系統(tǒng)的單元長(zhǎng)作業(yè)，形成單元學(xué)習(xí)成果。

總之，依托人工智能實(shí)驗(yàn)室開展信息科技大單元教學(xué)研究，可以在時(shí)間和空間上實(shí)現(xiàn)實(shí)踐活動(dòng)與知識(shí)點(diǎn)之間的有機(jī)融合，學(xué)生以探究性學(xué)習(xí)為主要方式，在單元活動(dòng)中動(dòng)手實(shí)踐并達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)?？鐚W(xué)科知識(shí)點(diǎn)的整合與大單元任務(wù)的驅(qū)動(dòng)，提高了學(xué)生興趣，促進(jìn)學(xué)生對(duì)學(xué)科知識(shí)的理解和運(yùn)用，為核心素養(yǎng)的落地提供了實(shí)踐路徑。

（作者單位：山東省威海市新苑學(xué)校）