指向深度學(xué)習(xí)的信息技術(shù)大單元教學(xué)實踐探究
——以“走進(jìn)人工智能”教學(xué)為例

高俊俊 江蘇省蘇州高新區(qū)實驗初級中學(xué)

● 核心概念解析

1.深度學(xué)習(xí)

國外專家認(rèn)為，深度學(xué)習(xí)是對學(xué)習(xí)狀態(tài)的質(zhì)性描述，涉及學(xué)習(xí)的投入程度、思維層次和認(rèn)知體驗等諸多層面，強(qiáng)調(diào)理解知識的本質(zhì)和批判性地利用學(xué)習(xí)內(nèi)容，追求學(xué)習(xí)遷移和真實問題的解決，屬于以高階思維為主要認(rèn)知活動的高投入性學(xué)習(xí)。國內(nèi)對深度學(xué)習(xí)的定義可以追溯到2005年，黎加厚教授在《促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)》一文中提出深度學(xué)習(xí)的概念：在理解的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)者能夠批判性地學(xué)習(xí)新知識，將它們?nèi)谌朐械恼J(rèn)知結(jié)構(gòu)中，與眾多知識進(jìn)行聯(lián)接，并將已有知識遷移到新的情境中，以做出決策，解決問題。

指向深度學(xué)習(xí)的信息技術(shù)課堂，教學(xué)情境從“脫離情境抽象內(nèi)容的學(xué)習(xí)”發(fā)展為“基于主題引領(lǐng)的學(xué)習(xí)”，教學(xué)內(nèi)容從注重“知識點”的掌握發(fā)展為注重“知識結(jié)構(gòu)”的形成，教學(xué)過程從過于強(qiáng)調(diào)“接受式”學(xué)習(xí)發(fā)展為“做中學(xué)”與“創(chuàng)中學(xué)”，教學(xué)設(shè)計從關(guān)注“課時的設(shè)計”發(fā)展為注重“大單元設(shè)計”。

2.大單元教學(xué)

大單元是相對獨立的學(xué)習(xí)單位，它不是學(xué)習(xí)內(nèi)容單位和教材單元，而主要是由大概念、大任務(wù)、大項目、大問題或者大挑戰(zhàn)等組織起來的學(xué)習(xí)單位。教師圍繞某一學(xué)習(xí)單元主題，從期望學(xué)生學(xué)會什么出發(fā)，專業(yè)地設(shè)計單元教學(xué)目標(biāo)、課時、情境、任務(wù)、知識點和可持續(xù)性評價方案，然后開展教學(xué)，以促進(jìn)學(xué)生自主建構(gòu)知識和深度學(xué)習(xí)。

● 指向深度學(xué)習(xí)的初中信息技術(shù)大單元教學(xué)實例

筆者以初中信息技術(shù)“走進(jìn)人工智能”教學(xué)為例，構(gòu)建了指向深度學(xué)習(xí)的初中信息技術(shù)大單元教學(xué)模式。該模式包括選擇引領(lǐng)性單元學(xué)習(xí)主題、確定單元學(xué)習(xí)目標(biāo)、設(shè)計挑戰(zhàn)性單元學(xué)習(xí)活動和制訂持續(xù)性學(xué)習(xí)評價方案四個方面，如下頁圖1所示。

圖1

1.選擇引領(lǐng)性的單元學(xué)習(xí)主題

通過對教材章節(jié)內(nèi)容的梳理（尋找涵蓋核心知識的實際問題），確定本案例的引領(lǐng)性單元學(xué)習(xí)主題為走進(jìn)人工智能。通過對人工智能典型案例的剖析，了解智能信息處理技術(shù)的巨大進(jìn)步和應(yīng)用潛力，認(rèn)識人工智能在信息社會中的重要作用。通過對知識結(jié)構(gòu)的分析可以聚焦核心知識，梳理教學(xué)內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)，確定主要的研究對象。本案例的主題知識結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2

2.確定素養(yǎng)導(dǎo)向的單元學(xué)習(xí)目標(biāo)

在學(xué)習(xí)本單元主題內(nèi)容之前，學(xué)生已經(jīng)初步了解了數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)的概念，掌握了使用Python語言編程解決生活問題的思路與方法。此外，初中階段的學(xué)生具備了一定的自主學(xué)習(xí)能力，生活中接觸了一些人工智能的簡單應(yīng)用，而且對人工智能技術(shù)和相關(guān)應(yīng)用非常感興趣。但是在本單元學(xué)習(xí)的過程中還是存在以下學(xué)習(xí)障礙點：①初中階段的學(xué)生對人工智能的認(rèn)識僅僅停留在體驗的層面，對相關(guān)概念、人工智能的技術(shù)實現(xiàn)過程以及人工智能的應(yīng)用缺乏科學(xué)和系統(tǒng)的認(rèn)識，對人工智能可能帶來的社會影響也缺乏主動的思考。②本單元主題的課堂學(xué)習(xí)任務(wù)具有較強(qiáng)的情境性，學(xué)生需要在教師創(chuàng)建的真實情境中解決一些綜合復(fù)雜的問題，培養(yǎng)科學(xué)探索的態(tài)度和社會責(zé)任感。

根據(jù)學(xué)情分析結(jié)果，筆者確定了以下素養(yǎng)導(dǎo)向的單元學(xué)習(xí)目標(biāo)。

知識與技能目標(biāo)：通過人工智能應(yīng)用實例，了解人工智能的概念和相關(guān)實現(xiàn)技術(shù)；知道人工智能的產(chǎn)生與發(fā)展歷史，了解人工智能的安全隱患和防范措施。

過程與方法目標(biāo)：通過“初識人工智能”單元小組協(xié)作、探究學(xué)習(xí)，體驗人工智能的實現(xiàn)過程，完成活動實驗報告；通過體驗人工智能的實現(xiàn)過程，理解智能工具處理信息和解決問題的過程。

情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)：通過探討人工智能技術(shù)的應(yīng)用及可能引發(fā)的問題和應(yīng)對策略，提升信息安全意識和信息社會責(zé)任。

3.設(shè)計挑戰(zhàn)性單元學(xué)習(xí)活動

挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”，挑戰(zhàn)性的任務(wù)與核心知識、思想方法是一致的，還要符合課程標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。在本單元主題學(xué)習(xí)活動中，筆者通過整合教學(xué)內(nèi)容，將挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計為完成“人工智能探究清單”，共分為三個課時，如下頁圖3所示。

圖3

第1課時：認(rèn)識人工智能

活動1：認(rèn)識人工智能。播放導(dǎo)入視頻《AI抗疫》，引出人工智能在新冠疫情中發(fā)揮的重要作用，并提出問題：什么是人工智能？引發(fā)學(xué)生的思考與討論。

活動2：①體驗人工智能。學(xué)生分小組體驗人工智能的典型應(yīng)用，如語音識別、圖像識別、在線翻譯等。學(xué)生合作完成探究實驗清單，思考每個案例背后的人工智能技術(shù)是如何輸入、處理和判斷的？②人工智能的概念。從體驗的人工智能典型實例出發(fā)，進(jìn)一步理解人工智能的概念。

活動3：①人工智能的產(chǎn)生與發(fā)展歷史。觀看人工智能產(chǎn)生與發(fā)展歷史的相關(guān)視頻，結(jié)合教師提供的文字材料，思考通過圖靈測試能否判斷出機(jī)器是否智能。②人工智能的應(yīng)用。觀看人工智能應(yīng)用視頻，了解人工智能在不同領(lǐng)域的典型應(yīng)用案例，指導(dǎo)學(xué)生完成探究學(xué)習(xí)任務(wù)單。

活動4：師生共同總結(jié)人工智能的概念、產(chǎn)生與發(fā)展歷史、典型的應(yīng)用案例。學(xué)生進(jìn)一步完善探究學(xué)習(xí)任務(wù)單。

第2課時：剖析人工智能——以語音識別為例

活動1：認(rèn)識語音識別。教師操作演示語音識別的過程，并提出問題：什么是語音識別？語音識別是根據(jù)什么輸入、處理和判斷的？

活動2：體驗語音識別。學(xué)生分小組運(yùn)行桌面上三個不同的語音識別程序，嘗試修改程序，體驗語音識別的過程與原理，完成探究學(xué)習(xí)任務(wù)清單。

活動3：探究影響語音識別準(zhǔn)確率的因素。學(xué)生以小組為單位，針對“采集數(shù)據(jù)的次數(shù)對語音識別準(zhǔn)確性的影響”展開討論、分析和實驗，完善探究學(xué)習(xí)任務(wù)清單；分析識別錯誤及偏差的原因并提出改進(jìn)建議。

活動4：總結(jié)歸納。師生共同小結(jié)語音識別技術(shù)，由語音識別技術(shù)拓展延伸到人工智能技術(shù)的其他綜合應(yīng)用，了解當(dāng)前人工智能的發(fā)展?fàn)顩r與趨勢，感受人工智能帶來的便捷。學(xué)生進(jìn)行自我評價，進(jìn)一步完善探究學(xué)習(xí)任務(wù)清單。

第3課時：合理使用人工智能

活動1：觀看視頻片段《人工智能改變生活》，回顧上節(jié)課所學(xué)知識，感受人工智能帶來的便利。

活動2：探究人工智能可能帶來的問題。學(xué)生分小組運(yùn)行桌面上三個不同的語音識別程序，嘗試能否準(zhǔn)確識別出聲音。學(xué)生完成探究學(xué)習(xí)任務(wù)清單，討論三個程序在語音識別過程中存在的問題，并提出改進(jìn)建議。通過小組討論，師生共同歸納人工智能技術(shù)的雙刃性，感受人工智能帶來的變化和可能引發(fā)的社會問題。

活動3：人工智能的安全隱患和應(yīng)對策略。引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮想象力，寫一封給2050年的自己的信，反映未來人工智能可能對生產(chǎn)生活帶來的影響，信的內(nèi)容可以采用漫畫、圖片、圖文混排等多種形式呈現(xiàn)。學(xué)生完成探究學(xué)習(xí)任務(wù)清單，思考人工智能廣泛應(yīng)用可能引發(fā)的問題及應(yīng)對策略。

活動4：人工智能的運(yùn)用。圍繞提升工作效率、解決實際問題、服務(wù)社會等方面，提出人工智能技術(shù)在生活或者學(xué)習(xí)中的運(yùn)用方案（用簡單的文字描述）。

評價內(nèi)容 評價指標(biāo) 1～5分思維導(dǎo)圖繪制 能否清晰、準(zhǔn)確地繪制出單元大概念“人工智能”與諸多課時具體概念之間的邏輯關(guān)系觀念變化 能否結(jié)合生活中的具體應(yīng)用分辨出是否使用了人工智能技術(shù)1.能否通過小組協(xié)作、探究學(xué)習(xí)，體驗人工智能的實現(xiàn)過程，完成活動實驗報告2.能否通過體驗人工智能的實現(xiàn)過程，理解智能工具處理信息和解決問題的過程3.能否綜合運(yùn)用多種方法分析影響人工智能準(zhǔn)確性的因素科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任感探究實驗過程能否根據(jù)具體的案例分析人工智能帶來的安全問題并提出科學(xué)的應(yīng)對策略高階思維品質(zhì) 在課堂中能否有效與他人溝通互動，探究合作解決情境問題，批判性發(fā)現(xiàn)問題，創(chuàng)新性解決問題

活動5：各小組上傳并展示探究學(xué)習(xí)任務(wù)清單，小組代表進(jìn)行探究成果匯報，對完成情況進(jìn)行自我評價與小組互評。

4.制訂學(xué)習(xí)活動持續(xù)性評價方案

持續(xù)性評價是一種貫穿教學(xué)始終，隨著教學(xué)進(jìn)程的推進(jìn)，評價者對學(xué)生各階段的表現(xiàn)或所取得的成就所做出的判斷。持續(xù)性評價是單元教學(xué)連續(xù)整體實施的關(guān)鍵，可以為單元教學(xué)的學(xué)習(xí)進(jìn)階提供依據(jù)，為單元教學(xué)目標(biāo)的落實提供指導(dǎo)。

在本單元主題學(xué)習(xí)活動中，學(xué)生對人工智能概念的理解是基礎(chǔ)，在概念理解的基礎(chǔ)上剖析人工智能的主要實現(xiàn)技術(shù)是關(guān)鍵，培養(yǎng)科學(xué)探究的態(tài)度、社會責(zé)任感與高階思維品質(zhì)是根本目標(biāo)。基于此，筆者確定了如上頁表所示的持續(xù)性評價內(nèi)容和指標(biāo)。

●結(jié)語

在“雙減”形勢下，高質(zhì)量的教學(xué)設(shè)計至關(guān)重要。大單元設(shè)計、真實情境的深度學(xué)習(xí)、問題解決的探究性學(xué)習(xí)等，都是值得深入探究的問題。當(dāng)前的初中信息技術(shù)教學(xué)存在課堂形式化、知識碎片化、問題淺表化等問題。基于深度學(xué)習(xí)的大單元教學(xué)設(shè)計模式通過梳理學(xué)科核心素養(yǎng)與核心知識的關(guān)系，按照教材內(nèi)容和學(xué)生的實際情況組織教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行大單元設(shè)計，創(chuàng)設(shè)真實的活動情境開展單元教學(xué)。學(xué)生在真實的情境中圍繞具有挑戰(zhàn)性的單元學(xué)習(xí)主題，以小組合作探究的方式積極參與課堂活動、體驗成功、獲得發(fā)展。

鐘啟泉教授指出：“大單元設(shè)計是撬動‘課堂轉(zhuǎn)型’的杠桿，離開大單元設(shè)計的課時計劃，課堂教學(xué)不過是停留于碎片化的知識傳輸而已。”基于深度學(xué)習(xí)的信息技術(shù)課堂大單元教學(xué)實踐的開展有助于學(xué)生開展真研究、真體驗，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力，提升核心素養(yǎng)，真正做到“雙減”下的提質(zhì)增效！