新課標視域下的小學人工智能教學策略研究

任偉

摘要：本文結合UbD教學理論，以“人臉識別”教學為例，探索三大教學環節在人工智能教學中的實踐路徑：引導學生用信息意識觀察生活，促進人臉應用場景分析；激發學生用計算思維思考問題，探索人臉識別運行原理；鼓勵學生用創客行為表達想法，實現人臉識別應用遷移。整個教學過程輔之以學習性評價方式，以期通過“教-學-評”一致性實施促進學生信息技術核心素養提升，為一線教師在人工智能教學中踐行新課標教學理念提供有益參考。

關鍵詞：課程標準；UbD教學理論；人臉識別

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2023）08-0033-04

在《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》中，人工智能教學成為信息科技課程的重要內容。面對頂層指導理念從“信息技術課程指導綱要”到“信息科技課程標準”的升級變遷，如何在新課標的引領下借助人工智能教學促進學生數字素養和技能提升，成為亟待研究的問題?；诖?，筆者嘗試以“人臉識別”一課為載體，以UbD教學理論為指引，引導學生在“場景分析—原理認知—應用遷移”三大課堂教學環節中完整地經歷人臉識別知識技能的輸入和輸出，讓提升學生信息科技核心素養的目標在教學中落地生根。

明確預期結果，預設評估標準

Understanding by Design教學理論（UbD教學理論）中的UbD，意為追求理解的教學設計。它強調以終為始，逆向設計，即從學習結果預期出發，在厘清“為什么教”“教什么”的基礎上思考“如何教”的問題。

1.明確教學預期結果

筆者在了解學生“已經知道”的基礎上確定了“人臉識別”一課的教學內容預期結果和相對應的評估任務標準（如下頁表1），為本課教學目標真實、有效、可達做好鋪墊。

2.預設任務群評估標準

任務群是引領學生理解新知、習得技能的重要載體，它的關鍵是精準預設相關任務的評估標準，通過任務的完成程度驗證學生學習達成情況。筆者在人臉識別應用場景、原理和過程以及應用三大活動開展模塊中設計了由八個小任務構成的任務群（如下頁圖）。

活動有序開展，素養扎實落地

1.場景分析，問題提煉——指向用信息意識觀察生活

（1）情境創設，發現生活中的信息問題

新課程標準注重創設真實情境，提倡以真實問題或項目驅動學生產生疑問，發起真實探究。因此，筆者創設了學生每天都會遇到的人臉識別入校簽到的場景（任務1），讓學生說說是用什么技術實現的、生活中哪些場景也用到了人臉識別技術，引導學生養成常用信息意識觀察生活、發現問題的習慣。

（2）問題提煉，從情境導向到問題導向

筆者借助UMU平臺討論提問和關鍵詞云功能，引領學生展開問題序列化梳理（任務2）。分析得出人臉識別的兩個重要問題：實現的原理和過程、怎樣應用人臉識別。

2.線上線下，原理認知——指向用計算思維思考問題

（1）畫圖厘清流程，計算思維簡約化

畫圖厘清流程是培養學生計算思維的有效方法，當學生面對復雜問題不知道從何入手時，筆者首先讓學生根據任務2梳理的關鍵問題對人臉識別的運行有整體的理解，然后通過畫圖的方式進行簡約化表達，最后采用“小任務”的方式培養學生計算思維漸進式發展。

第一步：人臉識別，初識大致流程。學生根據日常生活觀察，對人臉識別的過程進行畫圖，大多數學生表示可以分為圖像采集、人臉定位、輸出結果三步。學生的生活基礎是學習的起點和過程，他們的思考由淺入深，習慣形象思維，但這并不妨礙他們表達計算思維，教師稍加提煉即可。

第二步：步驟細化，再識關鍵環節。這一環節旨在讓學生用計算思維對關鍵步驟進行深入細化，筆者在關鍵處點撥：為什么人臉定位時會有藍色的激光條來回掃描？為什么掃描以后能夠輸出結果？為了便于學生理解，筆者設計了“認一認他們是誰”的游戲，利用“人眼識人”的過程引導學生遷移至機器識人，讓學生對“人臉掃描”過程中蘊含的特征提取和對比有初步感知。

（2）借助在線AI平臺，計算思維可視化

筆者采用線上模擬實踐的方式進一步強化人臉識別關鍵步驟的理解，讓學生通過親身體驗突破難點。即通過在線AI訓練平臺，學生對人臉特征提取和人臉資源庫比對有了直觀的認識和理解，提升了數字化學習能力。

（3）梳理人臉識別流程圖，計算思維抽象化

從僅憑生活經驗初步歸納到“認一認他們是誰”游戲體驗再到線上親身體驗，學生對人臉識別的原理和過程有了清晰的理解。在解決了認知難點后，教師與學生一起整理人臉識別的流程圖，并采用貼標簽的游戲，讓學生進一步梳理各個步驟，再次培養學生計算思維的整體性和有序性。

（4）辯證思考技術應用，深化信息責任意識

批判性思維是學生信息素養的重要組成部分，在探索人臉識別的流程中就有學生提出如果用他人的照片來冒充該怎么處理。教師通過引發學生辯論，讓學生體會到合理利用人臉識別技術的倫理問題，認識到面對大量新興技術的推廣引導不輕信，不盲從，用科學的方法做出正確的判斷，在此過程中，學生的計算思維和信息社會責任等能力均得到了有效提升。

3.項目實踐，應用遷移——指向用創客行為表達想法

（1）確定主題，制訂可行方案

通過上一課時的學習，學生對人臉識別的流程和原理有了深入的了解，本課時筆者引導學生走向技術應用，思考“人臉識別技術如何改變我們生活”，引導學生設計項目方案，其中包含整個項目的實現步驟、小組分工、作品結構、匯報展示等，這時可以引導學生逆向思維，即先思考最終匯報時要呈現怎樣的作品，再設計實現各功能的程序模塊。

（2）方案實施，小組協作共進

在確定主題后，學生綜合利用所學的人臉識別基礎和編程等知識，小組分工合作，有負責編寫程序的，有負責攝像頭等設備調試的，還有撰寫展示發言稿的，等等。在方案實施階段，筆者沒有過多干涉學生活動，讓學生在自主學習中犯錯糾錯，不斷調整嘗試，直至完成展示作品。

（3）作品展評，激發創意思維

此階段既是學生展示自我創意的環節，也是學生之間互相學習的大好時機。學生根據教師提供的評價細則，從作品設計本身和小組匯報兩個方面進行客觀的評價，同時也針對同學在項目中的表現給出自己的評價。通過評價細則（如表2）的引導，幫助學生總結編程過程中存在的問題，提升小組合作的效能。

有效評價，“教-學-評”一體化

在課前逆向確定教學目標的基礎上，筆者堅持將過程性評價和終結性評價相結合，采用學習性評價對學生的課堂表現進行全域評價。

1.評價目標指向明確

依據“教-學-評一體化”原則，筆者按照逆向設計“評價設計早于教學活動”理念，在課前明確了各個任務的評價指向，避免無效評價的發生。教學過程中的八大學習任務評價均指向核心素養落地。任務1、2評價主要指向學生信息意識的培養，通過評價引導學生有信息意識地觀察生活。任務3、4、5評價主要指向學生計算思維的可視化，通過評價引領學生用計算思維理清解決問題的思路。任務6評價主要指向學生信息社會責任，通過評價引導學生辯證地使用新興技術。任務7、8評價主要指向學生數字化學習和創新能力的培養，通過評價提升學生借助信息科技改變生活的能力。

2.評價內容嵌入全程

有效的課堂評價并不局限于“低層次”地評價學生學習成果，而是放眼于學生的整個學習過程，立足多層次的評價內容，既有對學習成果的評價，也有對學習過程的評價以及對小組合作的評價。本文的教學案例中包含學生回答問題時的信息意識表達、梳理流程時的計算思維闡述、探索實踐時的互動記錄，以及最后學習成果合作展評等評價內容，多層次的評價內容有利于學生學會運用標準評價全方位地審視他人和自己。

3.評價形式動靜結合

新課標視域下的課堂評價形式包含但不局限于教師口頭點評。教師評價不失為一種激發學生學習的有效評價，當學生有精彩的表現時教師的口頭點評及時又有效。除此以外，筆者借助信息科技課堂的學科優勢，設計了學生平臺留言互評和小組間評分表互評的方式。學生登錄UMU學習平臺后，可以在分享觀點和創意的同時，對其他同學的觀點和作品進行留言評價，極大地加強了學生之間的互動。另外，課堂上，筆者利用學習平臺的“拍照”功能，實時將學生的作品上傳至大屏幕共享展示，創作小組上臺展示講解，其余小組根據下發的評價表格進行點評互動。通過多樣的評價形式，學生不僅成為思考者、探索者，更是學習者、受益者。

結束語

本文以“人臉識別”一課為例，在UbD理論引領下，課前逆向設計目標、內容和評估標準，確保學生能有目的地學，教師能精準地評；課中以“場景分析—原理認知—應用遷移”為基本框架，匹配素養目標與任務評估標準設計，以任務群活動推進課堂教學，著力提升學生對人臉識別概念體系的深度理解，促進學生將所學知識在生活情境中遷移運用。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育信息科技課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022.

[2]何聚厚.中小學人工智能教育大單元設計的意蘊、困境和路徑[J].中國電化教育[J].2022（02）：30-37.