基于“體驗學習圈”的人工智能教學實踐探究

江蘇省南京曉莊學院第一實驗小學 滕 倩

21世紀，在教育信息化浪潮的助推下，人工智能教育逐漸成為當今教育領域的發展趨勢。《新一代人工智能發展規劃》《教育信息化2.0行動計劃》等相關政策的出臺，也為我國人工智能教育提供了新的發展機遇，各中小學陸續開展人工智能課程。但由于沒有課程標準、沒有教材、沒有課程評價，人工智能教育也出現了如“教學模式一刀切”“以偏概全教編程”“智能理論滿堂灌”等一系列問題。如何開展人工智能教學仍面臨著重重困境。

一、小學人工智能教育現狀

目前，人工智能教育已成為基礎教育中非常重要的一部分，并且陸續在中小學開展。但人工智能作為一門融合了多學科原理的課程，對于學生來說抽象、晦澀難懂。如何在小學開展人工智能教學，仍處于摸索階段。

（一）“三無”是現狀

無課程標準、無教材、無課程評價的“三無”狀態是人工智能教學的現狀。教什么？怎么教？配套的教學教材是什么……一線教師面對一門新興學科茫然無措。目前的人工智能課程的教材大多數是基于機器人大賽培訓教材整理出來的，教材設置缺乏邏輯性，大多數自成體系，對于學生來說晦澀難懂、不易理解。

（二）教學模式一刀切

“搭建+編程”是當前人工智能教學的主要教學模式。學生依照搭建手冊，按部就班地搭建模型，接著進行編程學習。一刀切的教學模式、機械式的灌輸，從根本上遏制了學生想象力和創造力的發展，歪曲了學生對人工智能的科學認知，使學生錯誤地認為“人工智能=編程”，并不能從根本上培養學生的人工智能素養。

（三）教學目標底層化

小學人工智能的教學目標僅涉及對人工智能知識的理解，教師對學生的要求就是掌握課本上的知識，從而遺漏了新課標要求的對學科核心素養的培養，缺少高階思維的目標導向，限制了學生思維品質的發展。

二、“體驗學習圈”理論內涵

20世紀80年代，美國學者大衛·庫伯在前人經驗的基礎上，開創性地提出了“體驗學習圈”理論，包括具體體驗、反思觀察、抽象概括與行動應用四個環節。

這一理論認為，學習是基于體驗的持續性過程，是一個螺旋上升的發展過程。學習者在內部經驗與外部環境相互作用的過程中，不斷生成新的體驗，在親身體驗的同時，不斷鍛煉思維能力，確保掌握并理解知識理論，促進知識的遷移，最終培養解決問題的能力。

在“具體體驗”環節中，學習者是感知者的角色。學生通過親身體驗或者探究活動，依靠自身感官來獲取直接經驗，是整個學習過程的準備與基礎階段，但是，這種直接經驗是籠統和即時的。在“反思觀察”環節中，學習者是觀察者的角色。學習者對前期所獲得的籠統的、即時的直接經驗進行回憶、解構，之后再觀察、再學習，將其不斷內化，上升為一般、抽象的認知。“抽象概括”環節，是學習者領悟的過程，在這一環節中，學習者是思考者的角色。在這一環節中，學習者基于自身的知識經驗，將“具體體驗”環節的直接經驗和“反思觀察”環節的認知，不斷地進行思考、內化，最終轉化為符號語言，并概括出一般的解決方案。最后，在“行動應用”環節中，學習者是實踐者的角色。學習者在全新的情境中進行實踐和檢驗，在行動中發現不足并優化方案，實現了體驗的“外延”擴展，也為下一次體驗學習做準備，使學習圈得以迂回和反復。

總而言之，“體驗學習圈”是一個具體的知識建構內化的過程。“具體體驗”環節獲得直接經驗，“反思觀察”和“抽象概括”環節內化知識的內涵，“行動應用”環節對知識進行實踐、檢驗、應用，并進行進一步的延伸、發展，最終形成了“知識體驗—知識建構—知識應用”的循環。

三、基于“體驗學習圈”的小學人工智能教學策略

新課標明確提出，倡導真實性學習，注重創設真實情境，讓學生實現“做中學”“用中學”“創中學”。基于“體驗學習圈”的人工智能教學就是真實性的學習。學生通過親身體驗或者置身體驗情境，獲得直接經驗，再在教師的引導下進行觀察、反思，形成進一步的認知，然后結合自身的認知經驗，不斷內化，抽象概括出解決問題的方案，最后進行實踐應用，對知識進行進一步的延伸。接下來，筆者以《AI上智慧生活》叢書中的“交警‘小助手’”為例進行具體闡述。

（一）具體體驗，明確探究問題

具體體驗主要有兩種方法：一是設計體驗活動，讓學生在真實生活中具身體驗、直接實踐；二是設計體驗情境，創設合理的、貼近生活的真實情境，讓學生置身真實情境中體驗。不論是真實的體驗活動，還是創設真實情境，都要從學習者本身出發，充分調動學習者的全部感覺器官，讓學生全方位地獲得直接經驗。在此環節中，教師要加以引導，不能讓學生的思維過于發散。學生應在具體體驗中定義出關鍵問題，然后緊緊圍繞問題的發現和界定進行學習和探究，在探究過程中培養問題界定的能力。

人工智能知識對于小學生來說，晦澀難懂、不易理解。因此在具體體驗階段，教師要讓學生能夠動手操作或者自己探究，從而獲得直觀上的體驗。這樣獲得的直接經驗是調動了感官參與的過程，更加讓人印象深刻，更能調動學生的學習興趣與積極性。

例如，在“交警‘小助手’”一課中，教師要設計交警機器人來減輕交警叔叔的負擔，就需要深入了解交警的工作。教師可以帶領學生進行實地體驗，讓學生充分調動感覺器官，沉浸式地感受交警指揮交通的工作，由此獲得直接經驗，明確交警指揮交通的工作內容。

（二）反思觀察，推動深入探究

反思觀察就是為了讓學生找尋直接經驗和學習之間的聯系。學生進行再觀察、再反思，以形成進一步的認知，培養問題意識和思維習慣。在此環節中，教師要以啟發式對話來幫助學生進行反思觀察、解讀體驗，而不能用成人的想法與思考來解讀體驗。體驗如果被成人化，就是一種“假體驗”，學生不僅不能從中內化知識，還會產生抗拒心理，喪失了“體驗”本來的意義。

所以，教師在此階段可以通過如“你感受到了什么？”“發生了什么？”“為什么這樣做？”等一系列啟發式的問題對話，幫助學生對復雜的問題進行解構，將其劃分為一個個子問題，對子問題進行分析并歸納。同時，教師還要充當學生學習過程中的腳手架，提供相應的學習資源或學習通道。

例如，在“我是小交警”一課中，學生通過體驗交警叔叔的工作，對于指揮交通已經獲得了直接經驗。此時，學生就需要去解讀交警的具體體驗，對問題進行分析與細化。教師主要就是引導、啟發學生，通過對話交流，一步步地拆分交警叔叔的工作，并對其進行分類、歸納。

（三）抽象概括，提高思維水平

抽象概括是教學的核心、重點，是指向思維養成的環節。本環節的重點不是學生對于知識掌握了多少，而是對于思維能力的培養。教師不能只是手把手地教，更應該讓學生能夠獨立自主地完成從直接經驗到間接經驗的抽象概括。該環節中的一切思維活動都應當由學生自主完成。只有經歷了這個過程，學生才能在內化和遷移其學習經驗的同時，實現思維品質的充分發展。

因此，在此階段，教師需要給學生預留足夠多的時間，讓學生獨立地將問題進行抽象化的表達，用數學符號去表達問題及確立項目任務，在分析問題的基礎上構建模型，選取并設計算法程序，制訂最一般化的解決問題的方案。

例如，在“交警‘小助手’”中，學生經過前期分析，已初步進行歸納、分析。在此環節，學生需要將直接經驗進行抽象概括，轉換成符號語言。學生可以借助流程圖或者思維導圖等語言對問題進行梳理，如“交警指揮交通時，什么時候停，什么時候左轉？”都是需要學生在此環節進行內化、梳理的。

（四）行動應用，支持深度體驗

行動應用是將抽象概括的知識運用于新的情境中，以達到知識的拓展和延伸。新的情境應當是一個與實際生活緊密相連的情境，這是至關重要的。學生所學習的知識應該是為社會生活所服務的，而不是脫離實際的泛泛而談。因此，怎樣才能讓學習再次回歸真實的生活世界？它意味著對獲得的經驗、知識、技能或態度在現實生活中進行驗證。

對此，教師可以進行跨學科活動，設計與生活緊密相連的主題探究活動，讓學生在探究的活動任務中，整合知識、融會貫通。學生的學習空間不只局限于狹小的教室，還可以是整個校園，甚至可以延伸到校園外，讓學生將所學知識實踐于實際生活中。

例如，“交警‘小助手’”一課，經歷了“體驗交警工作—拆分、歸納交警工作—抽象概括交警工作”等一系列學習活動之后，學生已具備相應的知識。接下來，教師應給予學生一定的時間與空間，讓學生根據自身的編程知識進行深度體驗，在實際生活中進行檢驗，不斷地修改、提升，最終發揮交警機器人的功能，減輕交警叔叔的工作壓力。

“體驗學習圈”不是一成不變的、死板的教學流程，不是在一節課中機械地套用四個環節。顧名思義，學習圈是一個圈、一個環形的。如學習者在“抽象概括”環節無法進行下一步時，即可再生成一個“具體體驗”環節，一環套一環，降低認知難度；學習者也可以從任意環節進入學習圈，如學生前期已有相關體驗，就可以直接從“反思觀察”環節開始，避免浪費教學時間；一節課中也不是只有一個學習圈，可能有多個學習圈。總之，在教學實踐中，一切皆從學習者本身出發，根據學習者的學習需求進行調整。