探索人工智能教育的三新路徑

張愛峰

【摘 要】新課標將人工智能作為六條邏輯主線之一，其從原來課程內容的一部分，變為獨立的內容模塊，突顯了在中小學開展人工智能教育的必要性。人工智能教育為培養學生學力、提升科創素養，提供了重要的內容載體和實施路徑。

【關鍵詞】學力；人工智能；科創素養

【中圖分類號】G434? ?【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2023）06-051-02

學力合金：人工智能教育的新內涵

“學力”一詞，當前還沒有形成統一的認識，我國也尚未科學地確立“學力”這一概念。一方面，學力的含義受到規定者自身兒童觀、心理觀、教育觀和價值觀的制約。另一方面，學力的含義又隨著時代和社會的發展不斷發生著變化。

就信息科技課程而言，學力指向學生的核心素養，是學生在認知、技能和情感三個方面的集中體現，是學生通過課程學習逐步獲得的學科知識、關鍵能力和優秀品質[1]。讓學力帶得走，是指讓學生的學習能力、綜合素養得到有效提升，培養能讓其終身受益的能力素養。

時代應答：人工智能教育的新使命

習近平總書記指出，加快實現高水平科技自立自強，是推動高質量發展的必由之路，能不能如期全面建成社會主義現代化強國，關鍵看科技自立自強。信息科技學科作為開展科技教育的主陣地，肩負著時代賦予的歷史責任和偉大使命。

新課標將人工智能作為六條邏輯主線之一，突顯了在中小學開展人工智能教育的必要性。在信息科技課堂開展人工智能教育，有利于豐富教育內涵，改進教育方式，改善教育生態，引導學生在輕松愉悅、積極主動的狀態下探索前沿科技；有利于全面培養學力，提升學生科學精神、計算思維、創新意識和創新能力等學科素養。這正是對國家“雙減”政策的主動回應。

“三生”策略：人工智能教育的新實踐

1.經歷學習過程，催學力生發

充分經歷學習過程是“形成學力”這個目標達成的必由路徑，也是過程目標，發揮過程的育人價值。教師緊緊圍繞“教、學、評”三個方面開展教學，才能使學生經歷基于真實情境的任務解決的完整學習過程。本文以“身邊的人工智能”一課為例詳述。這節課曾在徐州舉辦的江蘇省信息技術優課評比中獲一等獎。

（1）教。第一，創設真實情境，激發學生的學習動機。學生在真實的情境中發現問題，從中抽取出基本特征，然后對問題進行抽象、分解、建模，并通過設計算法形成解決問題的方案[2]。因為在徐州上課，所以教師創設了游覽漢文化景區這個學生熟悉的教學情境。學生通過百度識圖，識別彭祖、劉邦、項羽等徐州的歷史名人。學生初步認識圖像識別技術，同時對家鄉的自豪感油然而生，學習動機被激發。第二，精心設計教學環節，激發學生求知欲。教學環節的設計，既要符合新課標的理念，也要考慮小學生專注力不能持久的年齡特點。這堂課，教師每隔十分鐘左右設計一個環節。學生先體驗“百度識圖”，然后體驗人臉識別和語音識別，了解人工智能的工作原理，加深對“核心是計算，基礎是數據”的理解。學生在初步體驗人工智能編程后，理解人工智能的實現過程，感受計算思維和工程思維。三個環節環環相扣，層層遞進，不斷激發學生的求知欲。

（2）學。首先，教師建立以小組為單位的學習組織架構，提高學生的參與度。組建學習共同體，一方面讓學生的個人價值得到充分體現，另一方面也鍛煉了學伴間的協作交流能力。課前教師將每3個學生分成一個合作小組，其中1名組長、1名技術顧問、1名發言人。小組成員的角色并非固定不變，會根據不同的學習任務進行互換。每個人的組織能力、操作能力和表達能力都得到發展。其次，讓探究真實發生，促進深度學習。本課提供給學生的導學案中，教師設計了“試一試”：體驗百度識圖，“說一說”：用“如果……那么……”的自然語言表述人工智能的工作原理，“寫一寫”：用流程圖表達人工智能的實現過程，與三個教學環節相呼應。

（3）評。多維評價方式，持續保持學生的學習動力。我們在學?！敖鸱N子”課程評價體系的基礎上，形成了人工智能教育課堂的評價策略。本課采取教師評價、學生自評、組內互評、組間互評等多維評價方式，將評價貫穿于課堂教學的全過程。教師在課堂中將小組進行捆綁考核，根據小組成員的表現頒發“金種子”獎章，通過這種方式持續保持學生的學習熱情和創新動力。

2.明晰基本原理，促學力生根

明晰基本原理是課堂的基礎目標。我們強調讓學習真實發生，對知識深度理解、整體理解，讓學生每堂課都能學有所得、學有所成、學以致用。教師要求學生加深對于基本原理的理解，探索利用人工智能技術解決生活實際問題的過程和方法。

（1）突破課時限制，實施項目式教學方式。本課的教學是圍繞“百度識圖辨名人”“人臉識別開道閘”“語音識別控風扇”三個項目展開的。在課堂上，教師給予學生充裕的時間經歷學習的全過程，通過不斷試錯建構自己的認知體系。項目式教學，為學生創造了沉浸式學習體驗，學生在獲取深度知識的同時提升了自身的科創素養。

（2）巧用圖式語言，揭開人工智能核心奧秘。算法設計是人工智能技術實現的核心和基礎，圖式語言是表達算法思維的最佳載體，能化抽象為直觀、化模糊為清晰、化晦澀為淺顯。新課標也提出，在小學階段要讓學生用自然語言逐步過渡到用流程圖來描述求解簡單問題的算法，幫助學生進行系統建模、厘清解決問題的環節，建立與編程之間的關聯。在“人臉識別開道閘”這個環節，師生先將工作流程分解成“智能識別、智能判斷、智能執行”三個核心環節，據此設計了算法流程圖。但是學生在運行程序時卻發現一個問題，只有第一個人能成功打開道閘。通過分析流程圖，學生很快就發現問題：三個核心環節只運行了一次程序就結束了，將其放在循環體中，問題迎刃而解。

3.回歸育人本質，讓學力生長

生成學力是對“真學習”的全面檢驗，指向立德樹人的根本任務，指向學生發展核心素養的培育。學力培養關注學生的全面發展，不僅要關注學生的現在，更要關注學生的未來。生成學力不是課堂教學的終極目標，而是讓學力不斷生長，為學生終身學習與持續發展、個性化發展提供原動力。

本課最后一個環節是為景區設計語音控制的智能風扇。因為在前一環節學生已經了解了人工智能的工作原理，所以教師引導學生運用知識遷移，順利完成了智能風扇的設計。課上有學生提出，因為景區環境復雜，會出現不能準確識別的情況，將智能風扇設計成“來人就轉，人走就?！薄Ｒ皇て鹎永?，創新思維的火花一旦被點燃將會發出耀眼的光芒。又有學生提出這種設計不節能，天氣必須達到一定的溫度才能開啟風扇。就這樣，智能風扇的設計不斷迭代更新，學生的創新潛能徹底被激發出來，學習也由課堂延伸到課外。

新課標將“信息技術”更名為“信息科技”，體現了“科”與“技”并重的教育理念。在信息科技課堂中開展人工智能教育，實現了信息科技課程從計算機教育走向人工智能教育、從技能掌握走向學力培養提升的變革。

注：本文系南通市教育科學“十四五”規劃2021年度課題“基于人工智能的少兒科創素養提升實踐研究” （課題立項編號：GH2021017）研究成果

參考文獻

計春明. 發展學力，培養學生信息技術學科核心素養——以蘇教版信息技術課堂《初識Scratch》的教學為例[J]. 小學教學研究，2020（6）： 90-92.

王錚若. 培養低年級小學生計算思維的信息科技游戲化教學模式探索[J]. 教育傳播與技術，2023（1）： 38-42.