3T思維法則 在人工智能模塊中的實施途徑研究

王蕾

教學現場

隨著人工智能項目的課程化進程的推進，有關具體教學的實施途徑成為教師們關注的焦點：如何構建一節承載內容適宜的人工智能課堂？如何做到最大程度地優化教學效能？如何在人工智能課中優化思維的深度和廣度？本文據此展開相應的研究。

問題分析

良好的思維推進和表達需要適宜的激發途徑，人工智能模塊強調分類算法等深度機器學習項目，因此，需要給學生創設良好的思維途徑，提供適宜的學習環境，觸發學習者有效進行深度思考，創造出具有個性化的人工智能作品。

● 3T思維法則與人工智能課程的理論溯源

3T思維法則來源于行為心理學，它是Tiny Habit、Tigger、Tendency的首字母縮寫，指在思考問題的過程中，需要將問題進行分解，每一層級的問題與問題之間沒有重復、交叉、相關性，每一層級中不出現遺漏，力求做到完全窮盡。3T思維法則適用于具有較高解析要求的內容而不僅僅是簡單表達。因此，3T思維法是用于“深度思考活動”的技術，并可以在一定程度上用于作品創新。在思維的迭代過程中，學生會根據實際情況，進行舍棄、重排與合并，往往與最初的思考行為大相徑庭。3T思維法則模式把問題的求解、技術上的可行性和學習效益的可持續性三者整合到了一起。落實在教學過程中，即從設計的角度出發，進行有效的思維創新過程。

3T思維法則突出關鍵思維過程，通過一定的步驟將學習內容進行富有意義的建構。人工智能課程是有關思維優化、作品表達的技術性學科，教學目標明確，指向具體，使用學生擅長的信息化工具，制作出具有個性化的作品，表達其情緒、思想等內容。因此，每位學習者的作品都具有鮮明的個性特征，有明晰的個性標簽和內容差異。所以，人工智能課程的3T思維法則符合其學科的定位和學習訴求，在教學中具有一定的促進作用。

● 人工智能課程中實施3T思維法則的途徑

3T思維法則一般包含三個維度：有關汲取認知內核的思維建構——最小化步驟Tiny Habit;有關思維深度的物化思維內涵——設置觸發器Tigger;有關思維廣度的具化學習環境——制造意義環境Tendency。在此項過程中進行有效的、針對性的學科推進，以追求教學效益的優化。在3T思維法則的實施過程中，以上三個維度滲透其中，建立符合人工智能課程化特征的教學組織形式，幫助學生進行更為高效的學習。

在人工智能課程的自身屬性中，技術的要求、作品性的表達、概念性的外延、拓展性的生成等是學科教學目標。在3T思維法則的背景之下，人工智能課程的3T思維法則具有與其他學科共性的認知特征，以及本學科具備的關鍵性的實施途徑。通過以上的過程，建立有效的認知思維的內化教學方式，鼓勵學生更為主動積極地進行主觀認知的建構。

● 基于3T思維法則的學習過程

1.汲取認知內核：最小化步驟Tiny Habit

人工智能課程化的難點之一是認知內容較多，作品構建環節復雜。優化思維的進程在于認知過程的有效重組。對于思維過程而言，主要差別在于有無底層邏輯的鏈接。如果可以將認知內容分成大小不同的范圍，其“小范圍”的認知指向底層邏輯，即本課的認知內核，是教學的核心內容所在。“小范圍”所涉及的是最小化步驟，將外界信息通過底層邏輯把這些信息有目的性地進行組合。教師幫助學生提取最小化步驟，簡化學習過程。

（1）原設計

《人工智能——表情面板》是人工智能模塊基礎單元的學習內容，教學目標為掌握表情面板的顏色設置、位置設定等操作，通過建立自己的表情面板，對表情進行有序的管理。本課常規的教學過程較為復雜，包括設備搭建、程序編寫等多個步驟，以至于常常出現課時不足的情況。在常見的教學設計中，教師一般會通過“感性體驗（放表情視頻）→對比表情（教師演示變臉）→提出問題→講解原理→學生操作→小結課題”的形式來組織教學。在此過程中，學生可以掌握表情面板的基本操作，但是對于“表情”的“管理”過程還處于茫然的隨機狀態，并沒有從主觀意識上對表情進行管理。

（2）思考焦點

通過對以上問題進行分析后，我們可以厘清傳統設計中的利弊：學生學會了技術，卻沒有培養其管理的意識;學生學會了操作，卻沒有負擔起創新的行為。所以，該課的教學存在一定的弊端，即缺乏必要的簡化過程，導致重點不夠突出，學生將大量時間用于低效的認知活動，最終教學效果不佳。

（3）改進型設計

在基于3T思維法則的設計中，教師首先分析學習內容，提煉出其中核心的認知，梳理成簡化的步驟，在知其然的基礎之上進行知其所以然的創新活動。教學建議如下：

題目：《人工智能——表情面板》。

硬件設備：智能硬件、表情點陣屏。

主題設置：通過對人臉識別系統的模擬，形成具有個性特點的表情面板。

任務層次：喜不自禁1→按照表情進行有序的模擬;怒火中燒2→按照喜好進行不同表情的程序設置;唉聲嘆氣3→按照個性進行個性化的表情面板的建立和命名。

主要流程：

教師首先同屏展示桌面，學生歸納出人類常用的表情。

學生再開始進行表情點陣屏的游戲，不同學習風格的學生表現出的尋找風格不同。風格1→喜：有的通過嘴角表現。風格2→怒：有的通過眉頭表現。風格3→哀：有的在表情點陣屏上搜索等。

教師記錄不同的學習過程，提出對表情點陣屏進行最小化步驟的規劃。

學生感受人工智能對學習的重要意義，提出自己的過程簡化主張，并記錄在自己的學習單上，再設計理想中的表情點陣屏結構。

教師帶領學生自選適宜的學習方式：方式1→表現歡樂時，點陣珠的方向應呈現V字形;方式2→根據喜好性對點陣屏進行設置，小組相互猜猜表情;方式3→根據點陣屏的顏色屬性對表情進行管理，分為情緒類、動作類、其他類等。

學生根據自身的情況，選擇自己擅長的分類形式。

教師結合不同學生的選擇，針對性地進行個別輔導，鼓勵同伴間互助。

學生相互參觀彼此的表情點陣屏界面，進一步完善自身的表情實驗。

教學評析：在以上的教學過程中，教師教學的重點內容發生了變化，將技能灌輸變為對學習步驟的指導，更加突出了對生源和學情的處理方式。通過學生喜聞樂見的表情游戲，直觀地營造出簡單明晰的學習過程，淡化了機械操作的痕跡，注重了對人工智能的表達，因此凸顯了人工智能課程的核心素養。

2.物化思維內涵：設置觸發器Tigger

著名教育心理學家羅伯特·加涅提出的學習結果分類是重要的教學心理學基本理論，他將學習結果分為智慧技能、認知策略、言語信息、動作技能和態度五個方面。落實在人工智能課程中，體現為設置有效的行為觸發器Tigger，從而完成對學生個體的創作認知方式及策略及作品表達方式的有效篩選、對操作技能的高性能掌控、對學習動機的有效激發。3T思維法則在實施過程中，需要教師根據前一階段的實際情況，對學生可能的設置觸發器Tigger進行必要標準設置和診斷性評估。

（1）原設計

《人工智能——智能美容院》是人工智能模塊中的常見內容，它取代傳統的用系統自帶的畫圖軟件來處理圖形的方式，將人工智能優化芯片用在中小學的圖形處理中。軟件自身豐富的素材和模板極大地調動了學生的學習熱情。在常見的教學中，一般有如下的設計思路：出示對比圖片→導入軟件→介紹軟件界面→認識界面→任務處理→交流分享→班級評議→教師總結。但是在常規的教學過程中，經常見到由于可選擇性過廣，導致教師無法駕馭課堂的情況：有的是部分學生專注自己的練習，并不按照教師的任務菜單進行處理;有的甚至出現“學教分離”的情況。

（2）思考焦點

出現以上情況的關鍵點在于人工智能圖像識別模塊的屬性特點，豐富的素材庫使學生眼花繚亂，易分神。如果教師在教學過程中，未能對學習素材進行有效激發，勢必產生學生訴求無法表達的情況，導致問題凸顯。

（3）改進型設計

在基于3T思維法則的設計中，教師需要針對學習素材設置必要的觸發器，以形成符合學生認知需要的素材供給，保證其學習動機。教學建議如下：

題目：《人工智能——智能美容院》

硬件設備：智能硬件、自動優化模塊、校園圖片。

師：人工智能優化芯片好比圖片的“美容院”，接下來讓老師拍攝的校園圖片也進來“美美容”吧！（演示操作）

任務一：任務觸發“美麗嗎”？

師：老師拍攝了校園風景圖，請幫忙調節亮度（演示操作）[亮度適宜]。

師：對比一下看看還有哪些地方需要修改？（出示兩張圖片進行對比）

生：兩邊有多余的部分，需要剪裁。

師：請同學們通過調整“亮度”和“剪裁”給素材中的校園風景圖來“美美容”。

教師帶領學生認識人工智能優化芯片的界面。（先介紹菜單欄，然后選擇不同菜單，觀察變的是不同菜單下的菜單項，不變的是常用工具欄）

任務二：行為觸發“整潔嗎”？

師：我們的校園里不僅有美麗的風景，還有朝夕相處的老師和同學。那怎樣把風景和人物兩張照片拼在一起呢？這就需要用到人工智能優化芯片的模糊特殊背景燈功能了。

學生按照自己喜歡的方式，利用智能模塊進行圖片修整。

任務三：迭代觸發“更美嗎”？

師：為了讓圖片更有個性，我們還可以適當地添加邊框、飾品等。（簡單示范操作）請同學們自己探索，使用其他軟件中的相關工具，如“邊框”“飾品”等功能來美化圖片。

教學評析：在以上的設計中，每一個任務推進均由觸發器Tigger引起，因此素材的處理方式是流暢自然的，并且從學生熟悉的校園生活出發，營造了學生饒有興趣的氛圍，使得課堂教學收到了良好的效果，體現了人工智能教學的內涵。

3.具化學習環境：制造意義環境Tendency

學習環境是指在教學系統和學習系統中所創建的氛圍，在此學習環境中，學習者在學習過程中可以利用一切顯現的或潛隱的條件，可用于學習的一切資源，包括信息、人員、資料、設備和技術等。在人工智能課程中，根據表現形態的不同，將學習資源分為硬件資源和軟件資源兩類。教師應根據具體的學情，制造意義環境Tendency的加工處理，以保證學習資源的有效性。

（1）原設計

《人工智能——拼圖對對碰》是人工智能單元的實踐課，常見的教學形式為“作品展示→界面認識→考察名稱→設計程序→練習編程→展示作品→小結內容→延伸知識”。在多節課中，學生的作品形式單一，缺乏創新性的作品，模仿的痕跡較多。

（2）思考焦點

以上的教學設計在評價環節中，關注對界面名稱的表述，缺乏對概念外延內涵的深入理解;關注對軟件形式的認識，缺乏對其意義的建構;關注對學生規范性編程的判斷，缺乏對程序搭建的指導，最終影響了學生的認知效果。

（3）改進型設計

基于3T思維法則的設計注重評價的制造意義環境Tendency，因人而異地建立適宜的評價標準，鼓勵學生建立個性化的內在評價機制，激發學生的創造潛能。教學建議如下：

題目：《人工智能——拼圖對對碰》

師：課前我用Python設計了一個簡單的加法計算器，請大家自學書本，來試著編一編。

學生自學書本或者學習單，感受程序。

師：現在我們來看一個用Python編寫的好玩一點的游戲——拼圖游戲。

學生使用教師分發的程序體驗拼圖游戲。

師：大家有沒有成功地把圖拼出來？拼圖游戲的設計和實現并不困難。除了拼圖游戲，還有我們熟悉的“打地鼠”“貪吃蛇”游戲，都可以用Python編寫出來。（展示“打地鼠”“貪吃蛇”游戲）

師：請找到你喜歡的游戲項目，用Python語言來嘗試編寫一個程序吧。

教學評析：在以實驗為主線的設計中，學生的選擇變得豐富起來，既有與書本相關的“加法計算器”，也有通過Python程序編寫的不同類型的小游戲。在這些小游戲中，制造意義環境Tendency內容進行了有坡度的、多次實驗的過程，適合每個人的需要，鼓勵學生自我認同，學習動機也得以持續。

● 3T思維法則的關注點

在人工智能模塊中，學生已有的技能水平對3T思維法則的具體使用有著不同的意義，需要根據生源進行合理的選擇。在實際的教學中，相關內容需要教師更為細致的準備和安排，因此在教學中，要進行必要的關注。

首先，尊重學生思維建構的特征。人工智能課程中3T思維法則可用于多種學科，教學中為了尋求較好的效果，可以適當尋找適宜的元素，切勿為了過于簡化學習過程忽視了教學目標，以免本末倒置。保證適宜的教學深度，挖掘最優化的教學步驟，易于獲取最佳教學效果。

其次，充分了解思維過程的差異性。差異是相對而言的概念，在不同的內容中有不同的呈現形式，需要教師根據實際情況進行處理，尋找其共同的元素進行必要的資源同整;汲取思維的內核，定位于人工智能的應用目標，致力于賦能個人價值，激發個體的創造力。

最后，合理閾值。3T思維法則有一定的閾值，避免過分強調思維簡化而導致教學的層次超過可容納的范圍，從而使得教學目標散漫無法聚力。重構底層思維模式，促使教學組織變革，認知過程重新分配，構建教學過程中的自由溝通。