走近人工智能 也能樂學(xué)實踐

崔子千

我國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)為“學(xué)生應(yīng)具備的、能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力”。信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)包含：信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新和信息社會責(zé)任。新課程標準強調(diào)構(gòu)建具有時代特征的學(xué)習(xí)內(nèi)容，在解決問題的過程中，讓學(xué)生參與到信息技術(shù)的溝通、共享、合作與協(xié)商中，體驗知識的社會性建構(gòu)，成為具有較高信息素養(yǎng)的中國公民。從國家育人層面到學(xué)科核心素養(yǎng)范圍，從技術(shù)教育軟硬件建設(shè)發(fā)展到教學(xué)內(nèi)容的多樣化，無不看出國家對于信息技術(shù)課程的重視與其發(fā)展規(guī)律的尊重，我國的技術(shù)教育正逐步向更個性化的創(chuàng)新轉(zhuǎn)變中。

2019年《新一代人工智能教育基礎(chǔ)與科普叢書》面世，叢書中《小學(xué)人工智能基礎(chǔ)》是由北京市東城區(qū)教師研修中心組織市區(qū)級骨干教師在專家和技術(shù)公司的指導(dǎo)下完成編寫，圍繞人工智能知識點展開，突出思維素養(yǎng)的培養(yǎng)，重視學(xué)生的認知能力。以《小學(xué)人工智能基礎(chǔ)（上冊）》為例，共有四個單元：走近人工智能、知識表示與推理、機器理解、機器感知。其中，本課“走近人工智能”屬于學(xué)科起始課。教材中從前言起，就用吸引學(xué)生的故事講明了“人工智能”并非新鮮事物，已出現(xiàn)在我們生活的方方面面。走近、了解與應(yīng)用為本單元指出了學(xué)習(xí)的方向。

作為一名信息技術(shù)教師，在以往的信息技術(shù)教學(xué)中，面對學(xué)生對于學(xué)科起始課的興趣與思維程度不高，在小學(xué)基礎(chǔ)教育人工智能領(lǐng)域推出新教材的重要節(jié)點，我基于學(xué)習(xí)科學(xué)“友善用腦”理念開展了“樂學(xué)實踐”信息技術(shù)課堂實踐研究，聚焦對“人”的關(guān)注，關(guān)注“人”怎么學(xué)。大膽嘗試通過團隊為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)方式，設(shè)計貼近兒童生活的學(xué)習(xí)目標，創(chuàng)意嵌入目標兼具趣味性與挑戰(zhàn)性的多感官學(xué)習(xí)活動、打造友善的學(xué)習(xí)環(huán)境等，激發(fā)學(xué)生的好奇心與創(chuàng)造力，提升學(xué)生的信息素養(yǎng)。

學(xué)情分析與教學(xué)目標

教材中第一單元第一課共有三個教學(xué)目標：（1）了解智能及什么是人工智能;（2）了解人工智能在生活中的實際應(yīng)用;（3）體驗典型的人工智能產(chǎn)品。

本課大多采用概念講解結(jié)合應(yīng)用體驗方式授課，為教師結(jié)合教材探索更創(chuàng)新的授課形式提供了嘗試的可能性。學(xué)校六年級的學(xué)生已經(jīng)歷了兩年的信息技術(shù)學(xué)習(xí)，面對本單元全新的人工智能學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生存在“接觸過”“好像懂”的現(xiàn)實情況。現(xiàn)狀是學(xué)生在生活中聽說過人工智能的部分內(nèi)容;學(xué)生在生活中，接觸過部分人工智能應(yīng)用或設(shè)備;學(xué)生并不缺乏生活中的發(fā)現(xiàn)，而是相對隨意、需要對學(xué)習(xí)活動進行設(shè)計，幫助學(xué)生簡化概念、嘗試使用信息技術(shù)的“眼光”分析生活中的典型案例、了解人工智能的特點。

在與專家進行多輪研討溝通后，結(jié)合多種概念，小學(xué)階段人工智能可以看作“使用機器代替人類實現(xiàn)認知、識別、分析、決策等功能，其本質(zhì)是對人的意識與思維的信息過程的模擬”。

基于國家學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標，學(xué)科核心素養(yǎng)定義與教材設(shè)計思路，結(jié)合學(xué)生的學(xué)情進行分析之后，我將本課的學(xué)習(xí)內(nèi)容進行教材處理，本課的學(xué)習(xí)目標設(shè)定為：（1）啟發(fā)人工智能學(xué)習(xí)意識;（2）了解人工智能是對人的意識與思維的信息過程的模擬;（3）能夠通過案例對比、解讀目標（2）。學(xué)習(xí)重點為了解人工智能是對人的意識與思維的信息過程的模擬。學(xué)習(xí)難點為能夠通過案例對比、解讀教學(xué)重點。

教學(xué)策略與方法

要了解人工智能是對人的意識與思維的信息過程的模擬，如何突破對這種“模擬”的理解是最困難的，不同的學(xué)生有著個性化的思考方式和情感體驗。本課嘗試將學(xué)習(xí)科學(xué)的理論與教學(xué)策略運用于信息技術(shù)學(xué)科活動課，基于“友善用腦”學(xué)習(xí)科學(xué)理念對學(xué)生學(xué)習(xí)方式進行大膽變革。設(shè)計“以學(xué)生為主體的，嵌入教材目標兼具趣味性與挑戰(zhàn)性的團隊學(xué)習(xí)活動”，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)有利于不同學(xué)習(xí)風(fēng)格的工作環(huán)境、活動任務(wù)與規(guī)則。在這節(jié)人工智能起始課中，一節(jié)傳統(tǒng)的概念學(xué)習(xí)課中，走出機房，離開硬件的束縛，點燃思維的律動，鼓勵學(xué)生通過自己獨一無二的大腦來完成學(xué)習(xí)，從而培育學(xué)生的信息素養(yǎng)。

課例實踐

本課，采用學(xué)生“團隊學(xué)習(xí)”的方式，針對三個學(xué)習(xí)目標，通過三個體驗活動完成，分別是“對比吧，圖片”、“反想”大挑戰(zhàn)與“未來設(shè)計師”。

1.活動一：對比吧，圖片

規(guī)則：各團隊要根據(jù)隨機出示的組圖，嘗試提取信息進行對比，思考并說出它解決了什么問題。能準確說出解決什么問題的團隊將獲得加分。答題順序由隨機抽牌產(chǎn)生。組圖素材共5組，涉及問題特定型智能，涵蓋遠程交互、大數(shù)據(jù)、圖像識別、語音識別等人工智能生活應(yīng)用。

本活動聚焦學(xué)習(xí)目標“啟發(fā)人工智能學(xué)習(xí)意識”;學(xué)生通過圖片對比，分析、發(fā)現(xiàn)人工智能已解決的問題，并在各組的發(fā)言中彼此傾聽質(zhì)疑、補充、歸納，形成學(xué)習(xí)素養(yǎng)。此活動也是一個破冰活動，團隊基礎(chǔ)熱身、熔煉的過程，學(xué)生們體驗分工有序;感受課堂自由、民主、合作的氛圍。

2.活動二：“反想”大挑戰(zhàn)

材料：朝陽門橋環(huán)形路口為傳統(tǒng)紅綠燈，日常非高峰時段，該環(huán)形路口為東二環(huán)主要交通要道。早晚高峰時常年擁堵，如有熱心市民報警，會有交警到達臨時指揮和手控紅綠燈疏導(dǎo)交通。路口附近有眾多中小學(xué)幼兒園、醫(yī)院等機構(gòu)。團隊研究：目前的紅綠燈系統(tǒng)有哪些“不智能”的體現(xiàn)？

任務(wù)為根據(jù)真實案例，各團隊抽取任務(wù)密函，從不同角度研究問題。規(guī)則為抽取任務(wù)密函，解析材料，填寫任務(wù)單。人人參與、合作完成（對應(yīng)評價），有時間限制。

以往課堂多從智能角度分層次講解、體驗。本課嘗試從逆向思維入手，引導(dǎo)學(xué)生分析生活實際中問題成因的“不智能”體現(xiàn)，從而認識到學(xué)習(xí)人工智能領(lǐng)域的重要性與必要性，體會人工智能是對人的意識與思維的信息過程的模擬。任務(wù)單共有三種。第一種基于非高峰時段情景進行預(yù)設(shè)分析;第二種為高峰時段;第三種基于特殊人群、特種車輛角度進行分析。各團隊匯總現(xiàn)象，歸納分析原因，嘗試結(jié)合活動一組圖技術(shù)發(fā)展的智能共同點，基于活動二材料“不智能”問題，可梳理得出人工智能技術(shù)有可能解決目前存在的真實問題。

3.活動三：未來設(shè)計師

信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)中“創(chuàng)新與信息社會責(zé)任”是重要一項，也是最難“教”的一項。通過活動二的小結(jié)自然引出本活動，針對任務(wù)二各團隊發(fā)現(xiàn)的“不智能”問題，以自己喜歡的方式（如文字、繪畫、表演等）進行體現(xiàn)人工智能本質(zhì)（是對人的意識與思維的信息過程的模擬）的設(shè)計。

本活動聚焦學(xué)習(xí)目標三，并將目標（1）（2）（3）進行串聯(lián)理解。這個情景更接近于真實信息化問題解決的思維過程，考查各個團隊把幾年來所學(xué)的技術(shù)和本課了解的知識結(jié)合生活經(jīng)驗在團隊合作的環(huán)境下綜合應(yīng)用，有一定難度，但是學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)生生活經(jīng)驗相連接，學(xué)生有著自己獨特的學(xué)習(xí)方式和表達角度，學(xué)活了并體驗應(yīng)用了新授概念。

課堂結(jié)尾，師生共同回顧學(xué)習(xí)過程與學(xué)習(xí)目標的達成情況，結(jié)合最新鮮的王府井智能十字路口紅綠燈改造，小結(jié)普及人工智能相關(guān)概念的同時也應(yīng)該關(guān)注信息時代的道德倫理。

教學(xué)反思與分析

整節(jié)課基于以學(xué)生為中心的團隊學(xué)習(xí)，教師的評價導(dǎo)向和語言不僅關(guān)注學(xué)生們對概念逐步理解，也注重團隊的全員參與、關(guān)鍵癥結(jié)的研究，以及團隊內(nèi)外的傾聽、規(guī)則、合作等;在注重課堂組織教學(xué)的同時更關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗感，引導(dǎo)學(xué)生感受團隊的概念，有統(tǒng)一目標、緊密合作、相互負責(zé)，努力做到最好。

1.學(xué)生為中心——樂學(xué)實踐的金鑰匙

在課題研究過程中，通過學(xué)情測試（思維類型&認知傾向）分析出，有的學(xué)生偏向于“視覺型”，這類學(xué)生看課件PPT和板書時比別人記憶更清晰;有的學(xué)生偏向于“聽覺型”，老師或同伴在講授、分享時，他們的記憶時間更長;還有的學(xué)生屬于“動覺型”，摸摸學(xué)具、設(shè)備，表演，都是讓他們印象最深的學(xué)習(xí)方式。面對不同類型的學(xué)習(xí)者，教師在國家核心素養(yǎng)的培養(yǎng)背景下，課程標準的指導(dǎo)下，教材編寫目標的理解中，如何在實際信息技術(shù)課堂教學(xué)中穿插更貼合學(xué)習(xí)者的教材處理與學(xué)習(xí)活動設(shè)計，成為改善學(xué)習(xí)者體驗感、精準聚焦學(xué)習(xí)目標、提升學(xué)習(xí)效率的關(guān)鍵“智能鑰匙”。

2.多感官學(xué)習(xí)——教育公平的課堂文化

敢于變化課堂教學(xué)方式是教師自身理念變化后的體現(xiàn)，這種表達需要有具體的操作路徑和操作方法。在我的樂學(xué)課堂實踐中，有一個工具箱“T+6M+C”（T團隊學(xué)習(xí)+M多感官教學(xué)、M思維導(dǎo)圖、M音樂、M冥想、M健腦操、M適應(yīng)學(xué)生自己的學(xué)習(xí)方法+C穿越）學(xué)習(xí)科學(xué)課堂教學(xué)策略。

基點的轉(zhuǎn)變、工具的選取讓我的信息技術(shù)課堂大大改變了傳統(tǒng)的課堂“講授+操作練習(xí)”為主線的教學(xué)模式。其中，視覺型學(xué)習(xí)方式包括圖片、海報、表格、卡通形象、豐富的色彩;聽覺型的學(xué)習(xí)方式包括節(jié)奏、音樂、演講、辯論、討論;動覺型的學(xué)習(xí)方式包括表演、肢體語言、角色扮演;走出教室，在教學(xué)中這幾種教學(xué)方式彼此交互、聯(lián)合，帶著孩子們“玩”起來。

課堂上，學(xué)生從“排排坐”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皥F團坐”，基于面對任務(wù)與教師的團隊評價，共同解決他們感興趣的問題。在這樣的學(xué)習(xí)中，孩子們通過討論、畫圖、演示等方法有更多機會表達自己的觀點;在這樣的學(xué)習(xí)中，沒有了老師焦急地催促，反而多了些學(xué)生個性的思考和學(xué)生間相互的交流，每一位學(xué)生在融洽的環(huán)境中更加從容的學(xué)習(xí)。有學(xué)生表現(xiàn)出比日常學(xué)習(xí)狀態(tài)或表達交流有明顯進步時，組內(nèi)的隊友和組間的觀眾都會報以真正的贊許和喝彩。因為在合作中他們體驗著用自己的方式解決質(zhì)疑的同頻快樂。這不斷鼓勵學(xué)生思考、形成學(xué)生知識遷移的活動，允許學(xué)生充分表達與展示、不斷傾聽與分享提升思維的深度與品質(zhì)，從掌握知識要點到真正形成察知力、學(xué)習(xí)力。

3.小小摩擦——課堂社會性的價值體現(xiàn)

在這樣的課堂中也會出現(xiàn)廣大教師們比較擔(dān)心的“小沖突”，如團隊內(nèi)意見不同，甚至?xí)行〉臓幊常P(guān)于這種小的摩擦，我認為也很有價值。于是這樣的課就會出現(xiàn)孩子們相互的辯論甚至爭論。前文說過有些兒童通過聽覺學(xué)習(xí)效果更好，有些要看，有些要運動，本身這種真實的學(xué)習(xí)過程就調(diào)動了孩子們的多感官激發(fā)學(xué)習(xí)的活力。更為可貴的是這樣的過程也是兒童社會化意識體驗的過程、社會適應(yīng)的培養(yǎng)過程。課堂有組織、有順序、有規(guī)則，這就是社會的縮影。團隊在進行分享時，各團隊互動的學(xué)生有時候還有一些小的不滿意，要表達出來，如補充和質(zhì)疑。學(xué)生們開始反思“我們?yōu)槭裁磩偛疟憩F(xiàn)不是很好？”“我們覺得可能是說串了？說少了？”下次學(xué)生就記住了。

基于人本主義的課堂本質(zhì)是民主的，削弱了老師在課堂里的“知識權(quán)威”。而這樣環(huán)境中的孩子得到的是信息素養(yǎng)、民主素養(yǎng)與法制觀念。21世紀，在異質(zhì)群體中的問題解決能力、合作共贏的能力將是這些孩子們未來必備素養(yǎng)。學(xué)生是活生生的生命，那么我們的信息技術(shù)課堂也應(yīng)該是活生生的。

作者單位：北京市東城區(qū)新鮮胡同小學(xué)