基于體驗(yàn)活動(dòng)的小學(xué)普及性人工智能課程設(shè)計(jì)

莫嘉進(jìn)

摘 要：在中小學(xué)開設(shè)人工智能課程已是時(shí)代所需，但現(xiàn)實(shí)條件局限著普及性人工智能課程的開展，文章通過對(duì)學(xué)生能力、教學(xué)環(huán)境及教學(xué)模式分析小學(xué)開展人工智能課程的現(xiàn)狀，探討以體驗(yàn)活動(dòng)為課堂脈絡(luò)的普及性人工智能課程實(shí)踐，探索出具有普適性的人工智能課程，培養(yǎng)適應(yīng)人工智能學(xué)科核心素養(yǎng)的新公民。

關(guān)鍵詞：體驗(yàn)活動(dòng);人工智能;課程設(shè)計(jì)

國務(wù)院在《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中指出：在中小學(xué)設(shè)置人工智能相關(guān)課程。在中小學(xué)實(shí)施人工智能課堂的需求日益強(qiáng)烈，這也是國家基礎(chǔ)教育改革的需求和方向。于2021學(xué)年開始，《廣州市人工智能教育普及工作方案》中提到：要面向全市學(xué)生推廣人工智能教育，培養(yǎng)具有人工智能基礎(chǔ)知識(shí)和核心素養(yǎng)的復(fù)合型、創(chuàng)新型人才。但在實(shí)際教學(xué)中由于人工智能課程需要較好的教學(xué)環(huán)境，不同地區(qū)學(xué)校及教學(xué)環(huán)境各異，這無疑是對(duì)學(xué)校及教師的挑戰(zhàn)，因此推廣具有低成本、可復(fù)制的普及性人工智能課程成了當(dāng)前人工智能課程實(shí)驗(yàn)的討論熱點(diǎn)。

皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論指出，小學(xué)階段學(xué)生需要在具體內(nèi)容的支持下將動(dòng)作內(nèi)化感知。因此在設(shè)計(jì)和實(shí)施小學(xué)階段人工智能課程時(shí)，必然要重視體驗(yàn)活動(dòng)。只有通過在活動(dòng)中、在情境中開展體驗(yàn)，學(xué)生才能理解課程內(nèi)容，對(duì)課程知識(shí)進(jìn)行內(nèi)化和提煉，并結(jié)合生活實(shí)際進(jìn)行思考，最終實(shí)現(xiàn)應(yīng)用和創(chuàng)新。筆者作為廣州市人工智能課程實(shí)驗(yàn)校的課程實(shí)施教師，圍繞如何開展基于體驗(yàn)活動(dòng)的普及性的人工智能課程，展開以下幾點(diǎn)討論。

一、小學(xué)開展人工智能課程的現(xiàn)狀分析

（一）學(xué)生能力現(xiàn)狀分析

鑒于本校處于鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)，生源均是來自周邊村落及社區(qū)，學(xué)生的個(gè)體家庭環(huán)境差異較大，在人工智能課程實(shí)施過程中比較具有參考性。通過前期調(diào)查，所有學(xué)生家庭都擁有計(jì)算機(jī)或智能手機(jī)，約有22%的學(xué)生在課余時(shí)間接觸過編程教育和機(jī)器人教育，在這些課余人工智能教育課程中，多以體驗(yàn)活動(dòng)和實(shí)驗(yàn)操作為主，這為校內(nèi)人工智能課堂體驗(yàn)活動(dòng)提供了實(shí)踐基礎(chǔ)。

（二）教學(xué)環(huán)境現(xiàn)狀分析

在教學(xué)經(jīng)費(fèi)統(tǒng)籌使用的情況下，城鄉(xiāng)學(xué)校之間的信息化教學(xué)設(shè)備的差距仍然存在，這就導(dǎo)致設(shè)施條件不夠好的學(xué)校無法正常運(yùn)行新式的編程軟件及人工智能設(shè)備。因此，現(xiàn)實(shí)的困境要求普及性的人工智能課程必須要適應(yīng)不同教學(xué)場景，甚至僅用普通的多媒體教室便能開展課程教學(xué)，對(duì)不同程度的教學(xué)環(huán)境和師資力量有較強(qiáng)的適應(yīng)性及可操作性。

（三）教學(xué)模式討論

在廣州市教學(xué)研究院的引領(lǐng)下，全市人工智能課程項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)基本達(dá)成人工智能課程范式共識(shí)，即是“體驗(yàn)—實(shí)驗(yàn)—應(yīng)用”，這三個(gè)環(huán)節(jié)貫穿全課堂，并全程滲透傳授人工智能通識(shí)知識(shí)。在不同年級(jí)教學(xué)中通過調(diào)整這三個(gè)環(huán)節(jié)的比重，讓人工智能課堂適應(yīng)不同年齡段的學(xué)生需求，實(shí)現(xiàn)人工智能課堂普適性教學(xué)，從而達(dá)到《工作方案》的要求和目的。通過實(shí)際教學(xué)發(fā)現(xiàn)，此教學(xué)范式可以擴(kuò)充為“體驗(yàn)—活動(dòng)—提煉—實(shí)驗(yàn)—思考—實(shí)踐應(yīng)用”的教學(xué)模式。通過體驗(yàn)活動(dòng)，學(xué)生才能更好地解釋生活中的人工智能場景，對(duì)課堂知識(shí)進(jìn)行提煉和實(shí)驗(yàn)，在個(gè)體和集體的思考中，內(nèi)化所學(xué)的人工智能知識(shí)，并在實(shí)踐和應(yīng)用環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新。結(jié)合小學(xué)生的認(rèn)知特征，普及性的人工智能課堂教學(xué)模式可以用圖闡釋。

二、基于體驗(yàn)活動(dòng)的人工智能課程教學(xué)策略

基于以上分析，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)及城鄉(xiāng)接合部地區(qū)的小學(xué)開展人工智能課程教學(xué)雖有困難，但在上述教學(xué)模式的指導(dǎo)下仍有較大的可操作性。本文以廣州市《人工智能》教材五年級(jí)下冊(cè)第三課《“投其所好”的信息》為教學(xué)案例，初步形成基于體驗(yàn)活動(dòng)人工智能課程的教學(xué)策略。

（一）創(chuàng)設(shè)體驗(yàn)式情境，協(xié)助關(guān)注學(xué)習(xí)重點(diǎn)

課前使用智能音箱循環(huán)播放學(xué)生喜歡的音樂及詢問天氣，并設(shè)問：智能音箱是怎么了解我們的需求的？通過創(chuàng)設(shè)課堂教學(xué)情境，引起學(xué)生對(duì)生活中常見的智能推送的興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。

在課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)，邀請(qǐng)學(xué)生表演“智能推送影響生活”的情景劇，通過情景讓學(xué)生充分參與，體驗(yàn)活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，也為學(xué)生理解“智能推送”的原理和過程作準(zhǔn)備。這一系列體驗(yàn)性情境的設(shè)置都是為了協(xié)助學(xué)生關(guān)注本節(jié)課學(xué)習(xí)的重點(diǎn)：人工智能是怎么了解我們的喜好，并推送相關(guān)信息給我們的呢？

（二）真實(shí)體驗(yàn)活動(dòng)，感受技術(shù)普及性

在上個(gè)環(huán)節(jié)，學(xué)生通過活動(dòng)體驗(yàn)到智能推送的應(yīng)用，在這一環(huán)節(jié)中，要重點(diǎn)感受智能推送的實(shí)現(xiàn)過程。這個(gè)體驗(yàn)活動(dòng)便是讓學(xué)生瀏覽購書網(wǎng)站，連續(xù)瀏覽自己喜歡的內(nèi)容后，查看首頁推薦是否發(fā)生變化并說出原因。

學(xué)生在充分體驗(yàn)后，說出變化后的推薦內(nèi)容是否滿足自己的喜好。部分學(xué)生能看出變化，這時(shí)候教師便引導(dǎo)學(xué)生以流程化步驟的形式說出智能推送的實(shí)現(xiàn)過程，應(yīng)用課堂學(xué)到的知識(shí)回歸生活、理解人工智能。通過體驗(yàn)實(shí)操，學(xué)生感受到智能推送就普及在我們的生活中。

（三）小組協(xié)作活動(dòng)，理解技術(shù)原理

人工智能涉及專業(yè)領(lǐng)域的體系通識(shí)知識(shí)，具有專業(yè)性強(qiáng)、知識(shí)面廣的特點(diǎn)，要求學(xué)生完全理解并掌握具有一定的難度。通過研讀教材和多媒體資源，教師可以基于學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和思維特點(diǎn)來開展通識(shí)教育，讓學(xué)生在體驗(yàn)中了解人工智能的原理及相關(guān)概念。在這個(gè)活動(dòng)中，筆者旨在讓學(xué)生理解智能推送的原理。學(xué)生借助板書內(nèi)容，經(jīng)過小組商討后，模擬原理過程并記錄討論結(jié)果，隨后與教師一起補(bǔ)充完整智能推送技術(shù)原理。

（四）全體參與實(shí)驗(yàn)，加深原理印象

人工智能課程教學(xué)經(jīng)過體驗(yàn)、通識(shí)教學(xué)后，需要借助實(shí)驗(yàn)方式，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)。雖然有些學(xué)校面臨無專用課室、設(shè)備，專業(yè)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)無法正常開展的困境，但其實(shí)本課程的開展未必需要高級(jí)、專門的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。為了深入理解教材的設(shè)計(jì)意圖，教師可以借助便于獲取的教學(xué)工具，或者現(xiàn)成的人工智能設(shè)備協(xié)助學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)，例如“訊飛語音”“百度AI平臺(tái)”“九歌”等人工智能平臺(tái)也能實(shí)現(xiàn)課堂實(shí)驗(yàn)操作，讓學(xué)生全體參與其中，加深對(duì)人工智能的理解。

再往課程普及的角度看，利用模擬實(shí)驗(yàn)的課堂形式，設(shè)計(jì)好課堂環(huán)節(jié)，讓學(xué)生以具體化的生活經(jīng)驗(yàn)開展課堂實(shí)驗(yàn)也是可行辦法。在本案例中就采用了課堂模擬實(shí)驗(yàn)的方法，通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法，重現(xiàn)了特征匹配和數(shù)據(jù)篩選的過程。在切身體驗(yàn)活動(dòng)中，幫助學(xué)生加深對(duì)人工智能原理的理解。

（五）回顧體驗(yàn)過程，拓展優(yōu)化應(yīng)用

人工智能課程經(jīng)過通識(shí)、體驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)，最終還是要落到應(yīng)用層面，因此應(yīng)用探究活動(dòng)顯得尤為重要，這也是對(duì)整節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行升華。開展人工智能教學(xué)不僅是為了傳授知識(shí)，更多的是要讓學(xué)生意識(shí)到人工智能能解決生活問題，其發(fā)展前景十分開闊。因此，要在課程逐步深入的過程中，讓學(xué)生了解人工智能技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)人工智能行業(yè)的志向和興趣。

在本案例中，設(shè)置了課堂討論及流程優(yōu)化活動(dòng)，讓學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，在觀點(diǎn)的碰撞中，讓學(xué)生思考每一項(xiàng)技術(shù)的“雙面性”，尋找到解決人工智能技術(shù)弊端的出口和方法，揚(yáng)長避短。這個(gè)體驗(yàn)應(yīng)用環(huán)節(jié)，學(xué)生們興致十分高漲，觀點(diǎn)碰撞結(jié)束之后，也是意猶未盡，在提出流程優(yōu)化意見時(shí)滔滔不絕地說出了自己的想法。更有思維活躍的學(xué)生，說出了讓人意想不到并值得參考的想法，達(dá)成了本環(huán)節(jié)設(shè)置的目的。

三、結(jié)束語

在現(xiàn)實(shí)生活中，學(xué)生已開始感受到人工智能技術(shù)的生活應(yīng)用，體驗(yàn)到人工智能正在改變我們的生活。在小學(xué)階段，讓學(xué)生通過體驗(yàn)活動(dòng)理解課程內(nèi)容，也是一種讓學(xué)生喜聞樂見的教學(xué)形式，學(xué)生在寬松的環(huán)境中學(xué)習(xí)，更容易生成意想不到的課堂亮點(diǎn)，更注重學(xué)生的主體地位，學(xué)生也能深刻理解人工智能知識(shí)，從而將人工智能知識(shí)融會(huì)貫通并進(jìn)行應(yīng)用優(yōu)化。在小學(xué)普及性人工智能課程課程設(shè)計(jì)時(shí)，以體驗(yàn)活動(dòng)為課堂脈絡(luò)，這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的人工智能核心素養(yǎng)有著重要意義，讓學(xué)生與人工智能友好相處，創(chuàng)造更多的可能。

參考文獻(xiàn)：

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