【摘 要】推動人工智能教育進課堂是新時代信息科技教育發(fā)展的重要議題。鑒于人工智能本質上具有的跨學科屬性，以及新課標對跨學科主題學習的強調，從跨學科主題學習視角進行人工智能教學實踐顯得尤為必要。文章通過具體的教學案例，從大單元視角出發(fā)，探討了單元教學規(guī)劃與項目式學習實踐兩個層面。單元教學規(guī)劃涵蓋確立單元主題、明晰單元目標、設計單元任務以及構建評價體系等方面，而項目式學習從單元構思到課時實施，貫穿整個教學過程。

【關鍵詞】人工智能；跨學科主題學習；單元教學；項目式學習

【中圖分類號】G434 " 【文獻標志碼】A

【論文編號】1671-7384（2025）01-048-03

2022年版義務教育課程方案提出要“統(tǒng)籌設計綜合課程和跨學科主題學習”，并在各科新課標中新增了“跨學科主題學習”模塊。2022年版義務教育信息科技新課標列舉的跨學科主題學習案例中明確涉及了人工智能。人工智能以計算機科學為基礎，融合交叉心理學、哲學、數(shù)學等多個學科的知識，研究領域涉及機器學習、圖像識別、語音識別、自然語言處理（簡稱NLP）、人工神經(jīng)網(wǎng)絡等，其原理知識的講解、生活學習的應用都涉及跨學科知識。因此，人工智能本質上具有跨學科屬性，從跨學科主題學習視角探索人工智能教育實踐問題，是新時代新課改的關鍵點。

人工智能跨學科主題學習存在的問題

跨學科主題學習是基于學生基礎、體驗、興趣，圍繞某一研究主題，即真實情境的綜合問題，以本學科課程內容為主干，運用并整合其他課程的相關知識和方法，開展綜合學習的一種方式[1]。信息科技課程中，人工智能跨學科主題學習必然立足于信息科技學科本身，不同于其他學科課程中以人工智能為工具的跨學科學習活動，教師要關注人工智能前沿發(fā)展資訊，聚焦人工智能素養(yǎng)和核心素養(yǎng)，立足學生現(xiàn)有特點，充分運用智能時代的網(wǎng)絡資源平臺，以跨學科融合視角構建人工智能課程體系[2]，助力學生數(shù)字素養(yǎng)與技能提升以及高階思維的發(fā)展。然而，隨著人工智能技術的飛速發(fā)展，其專業(yè)性不斷加強，信息科技學科教師面臨難以精確掌握教學內容以及缺乏有效教學策略的困境，出現(xiàn)主題活動過于“專業(yè)化”，學習內容過于“拼盤化”[3]，學習過程過于“淺表化”的情況。人與技術的互動僅停留在淺層次上，在課堂中如何利用技術支持合作學習和探究學習的價值并未充分挖掘[4]。

跨學科主題學習視域下初中人工智能教學設計與實施案例

跨學科主題學習應當從單元教學規(guī)劃與項目式學習實踐兩個層面展開。單元教學規(guī)劃涵蓋確立單元主題、明晰單元目標、設計單元任務以及構建評價體系等方面。同時，項目式學習從單元構思到課時實施，貫穿教學全過程。而跨學科主題學習視域下的人工智能教學設計與實施同樣采用這樣的思路。

1.單元主題

深圳的盛夏時節(jié)，全市多處荷花盛開，許多學生都有賞荷的經(jīng)歷?；趯W情的深入分析，我們精心策劃了“荷花的數(shù)字化演繹”這一人工智能跨學科主題學習項目。該項目涉及語文、美術、信息科技、音樂、生物等多個學科的知識，分為五個實踐模塊，即“觀荷”“聽荷”“繪荷”“吟荷”與“養(yǎng)荷”，旨在通過這五個任務模塊的實踐，引導學生全方位且多角度地探索荷花之美。整個項目計劃九個課時來完成。

2.單元目標

一是通過實地觀荷，學生能夠借助AI攝影實地拍攝荷花之美的圖片和視頻片段，理解AI音頻生成原理，根據(jù)需要生成關于荷花的背景音樂，為微視頻作品配樂，并通過AI剪輯軟件高效完成微視頻創(chuàng)作，提升發(fā)現(xiàn)美、表達美、創(chuàng)作美的能力。二是理解AI繪畫原理，學生能夠根據(jù)荷花的古典詩詞意境，選擇合適的提示詞實現(xiàn)AI高效繪圖，提升數(shù)字化學習與創(chuàng)新能力，加深對中華傳統(tǒng)優(yōu)秀文化的熱愛。三是學會turtle庫、for循環(huán)的使用，學生能夠用Python編程實現(xiàn)繪制荷花與飛花令程序；通過體驗AI大語言模型編程進階，理解自然語言處理的工作原理，能夠通過jieba庫編程實現(xiàn)分詞。四是了解荷花的生長習性，學生通過家庭智能養(yǎng)荷系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，了解虛實結合的優(yōu)勢，理解數(shù)字孿生的概念以及物聯(lián)網(wǎng)的工作原理，學會將生活中發(fā)現(xiàn)的問題轉化為數(shù)字模型，通過編程解決實際問題提升計算思維，明白科技不僅是提高生產(chǎn)力的有力武器，更需要向善向美，踐行社會責任。

3.單元項目化任務設計與評價

整個單元的真實核心驅動問題為：夏天到了，深圳很多地方荷花競相綻放，如洪湖公園、仙湖植物園等，引發(fā)人們流連忘返，除了在真實世界賞荷，你會怎樣用數(shù)字技術展現(xiàn)荷花之美呢？師生由此展開討論與AI相關的技術，像“如何獲取關于深圳荷花的實景美圖和視頻，并借助AI后期美化？”“如何借助AI快速創(chuàng)作出關于荷花的神曲，并為微視頻配樂？”“對比編程繪畫與AI繪畫，你更喜歡哪種方式，為什么？”“對比你用Python編程實現(xiàn)飛花令程序，借助AI編程幾秒就可以完成飛花令程序以及高難度的超級飛花令程序，它是如何理解人類語言，并與人對話交流的呢？”“智能養(yǎng)荷系統(tǒng)的原理及實現(xiàn)過程是怎樣的？”等，從而形成問題鏈。對應任務群“借助AI技術，從觀荷、繪荷、吟荷、聽荷、養(yǎng)荷五個方面創(chuàng)作作品，展現(xiàn)荷花之美”，最終呈現(xiàn)賞荷微視頻、神曲、編程簡筆畫、古典詩意圖、飛花令程序、智能養(yǎng)荷系統(tǒng)等作品集。

在任務實施過程中，教師需組建學生學習小組，并為之配備必要的工具、平臺、微課以及導學單等資源，以此作為學生學習的支架體系，確保探究活動的順利進行。在作品展示交流活動之后，教師會引導學生思考并討論人工智能帶來的倫理問題。整個單元任務遵循真實問題驅動、分析問題、活動探究、成果展評、總結拓展的項目式學習流程。而評價的方式以表現(xiàn)性評價作品集為主，每小節(jié)有評價量規(guī)、每課時有自我檢測等。單元項目式學習終結性評價量規(guī)主要從信息科技AI知識與跨學科知識融合、問題解決與創(chuàng)新表現(xiàn)、跨學科思維、團隊協(xié)作與溝通、藝術審美與表現(xiàn)力等方面展開。

4.人工智能課時實施案例：AI助力超級飛花令——NLP的奧秘

（1）從單元到課時進行內容分析?；诖髥卧目鐚W科主題項目“荷花的數(shù)字化演繹”分九課時完成，該課為第二節(jié)吟荷的第二課時。基于前一課時無法完成超級飛花令這一學習中遇到的真實問題，引發(fā)學生對自然語言處理（NLP）的好奇，讓他們在解決真實問題的過程中，學習自然語言處理的原理知識，并通過編程實踐深化原理理解，體現(xiàn)了“科”“技”并重的教學理念。

（2）從知識技能基礎、學習需要、學習興趣與認知風格等方面進行學情分析。八年級學生已學習了Python程序設計入門知識及人工智能基礎知識，具備完成“荷花的數(shù)字化演繹”跨學科學習項目的知識基礎。上節(jié)課單主題荷字飛花令程序的實現(xiàn)讓他們充滿成就感，然而進階任務——雙主題字（荷與顏色）的超級飛花令讓他們感到沮喪。本節(jié)正是基于他們目前遇到的真實問題，引出AI新知的學習——NLP的奧秘。在人工智能飛速發(fā)展的社會背景下，大多數(shù)學生對AI和編程的學習主題表現(xiàn)出濃厚的興趣，尤其是動手實踐的熱情遠超對科學原理的學習。在使用專業(yè)術語的規(guī)范表達方面，他們仍有欠缺，需要教師多加引導。上節(jié)課已經(jīng)進行了本節(jié)課的課前檢測，目的是希望通過數(shù)據(jù)驅動來盡可能精準地進行教學設計。

（3）在單元目標的基礎上，確立本節(jié)課的目標。一是通過體驗AI大模型高效編程，了解自然語言處理的目標，形成人工智能意識。學生通過類比人與人之間的交流過程，理解自然語言處理的兩大核心技術。二是了解自然語言處理的一般流程，通過實例類比，理解語料預處理的四大關鍵技術。三是能夠通過jieba庫編程實現(xiàn)中文分詞，提升編程實踐能力，同時深化對自然語言處理原理的理解，從而發(fā)展人工智能思維，提高人工智能應用與探究能力。四是了解人工智能的便利和局限性，對人與AI的關系有正確的認識，踐行人工智能社會責任，積極適應和融入人工智能社會。

（4）依據(jù)單元目標、課時目標以及學情，確定教學重難點。本節(jié)課的教學重難點為：理解自然語言處理的兩大核心技術和語料預處理的四大關鍵技術，能夠通過Jieba庫編程實現(xiàn)中文分詞。

（5）利用云平臺，進行基于大單元的跨學科主題項目化學習方法設計。教師利用導學單以及騰訊人工智能平臺的大模型AI助手，為學生創(chuàng)設數(shù)字化學習環(huán)境，通過生活舉例和類比，將NLP的原理轉化為學生易于理解的形式；設計基于海龜編輯器的編程實踐，目的是加深學生對NLP原理的理解，同時要為學有余力的學生設計拓展任務，關注不同基礎不同層次的學生；通過問題引發(fā)學生對人與AI關系的思考，內化人工智能價值觀，踐行社會責任。另外，借助云平臺的課前檢測和課后的自我檢測與評價，也體現(xiàn)數(shù)據(jù)循證精準教學的理念。

（6）項目式學習流程。教師引導學生經(jīng)歷真實問題情境，從而發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、學習新知，自主合作進行實踐探究，展示交流，總結評價及拓展提升等項目式學習過程。

環(huán)節(jié)一：真實問題情境，激發(fā)學生興趣。教師引導學生打開導學單，明確學習目標、學習流程以及評價規(guī)則，同時打開上節(jié)課未完成的超級飛花令作業(yè)，引出嘗試大模型AI這一得力助手助力問題解決。環(huán)節(jié)二：體驗AI，分析問題，引出新知。在人工智能平臺，學生打開騰訊大模型AI助手，給予清晰指令，請它幫助修改自己未完成的超級飛花令程序，從而引發(fā)學生思考AI為何越來越聰明，它是如何理解人類語言，并與人對話交流的呢？環(huán)節(jié)三：舉例類比，原理學習通俗化。師生將人與人交流的過程類比人與機器的交流，從而理解自然語言處理（簡稱NLP）的兩大核心技術——自然語言理解（NLU）和自然語言生成（NLG），再通過視頻生動講解，突破難點之一，即語料預處理。環(huán)節(jié)四：自主合作編程探究，展示交流。教師提供jieba庫語法知識，讓學生自學，并通過自我檢測突破重點；利用程序半成品，使學生聚焦新知學習，提升課堂效率。教師應注意引導學生展示交流反饋，實時掌握學生的學習狀況，并在發(fā)現(xiàn)問題時及時進行調整。環(huán)節(jié)五：AI協(xié)作，拓展提升。對于學有余力的學生，可以嘗試借助AI大模型用jieba庫實現(xiàn)荷花環(huán)保知識問答正誤的自動判斷。分層教學，讓不同基礎的學生有不同的收獲。環(huán)節(jié)六：拓展思考，倫理與責任。既然AI幾乎無所不知，還會編程，我們還有必要學習編程嗎？人工智能在自然語言處理方面有哪些便利性與局限性？這些問題開拓學生思維，讓他們思考未來人機協(xié)作以及社會責任問題，指向核心素養(yǎng)培養(yǎng)。環(huán)節(jié)七：歸納總結，自我評價。教師在引導學生進行內容歸納與總結的同時，完成自我檢測表和自評表。教師還應充分考慮學生的特性，為那些在課堂上不愿公開提問的學生提供在線留言表達的機會。

結 "語

目前我們中小學還沒有統(tǒng)一的人工智能教材，非?？简灲處熣n程設計能力。本項目立足學情，參考廣東高教出版社廣東省初級中學課本B版信息技術八年級（下）教材基礎內容，結合義務教育信息科技新課標與人工智能進課堂的背景，以真實情境的真實問題為驅動，從大單元的視角進行跨學科主題項目化教學設計，涉及語文、美術、信息、音樂、生物等多個學科知識，非常有難度，屬于人工智能跨學科主題學習的嘗試。

注：本文系廣東省基礎教育課程教學改革深化行動專題研究項目“區(qū)域聯(lián)動推進義教階段信息科技跨學科主題學習的實踐研究”、廣東省教育科學規(guī)劃課題“OBECDIO教育理念下的初中人工智能課程設計與實踐研究”（課題編號：2025ZQJK092）、廣東省中小學教師培訓中心專項科研課題“新課改背景下區(qū)域聯(lián)動的信息科技跨學科教學實踐研究”（課題編號：GDSP-2024-Q011）的階段性研究成果

參考文獻

郭華，等. 跨學科主題學習：是什么？怎么做？[M]. 北京：教育科學出版社，2023（8）.

[4] 張莉. 新課標下初中人工智能教育實踐：共識與問題：基于10個全國初中信息技術優(yōu)質課例的分析[J]. 中國教育信息化，2024，30（6）： 120-128.

李鋒，蘭希馨，李正福，等. 單元視角下的信息科技跨學科主題學習設計與實踐[J]. 中國電化教育，2023（3）： 90-95.