中小學人工智能教學“生活化”的實施策略

閆妮　李楠

［摘 要］新一代人工智能教學回歸了人工智能的本質，關注人工智能應用背后的原理和技術，但由于還處于起步階段，往往偏離學生生活，使得學生缺乏親身實踐。文章通過分析信息科技新課標的要求和結合學生在人工智能方面的經驗，提出中小學人工智能教學的實施策略：以陶行知生活教育理念為指導，以項目化學習為途徑，讓學生立足已有經驗和認知水平，直面真實問題，通過實踐探究，領悟人工智能的原理，并學會利用人工智能技術解決現實問題，突出人工智能的“生活化”韻味。

［關鍵詞］中小學；人工智能教學；生活化

［中圖分類號］? ? G633.67? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2024）11-0097-03

隨著人工智能技術的不斷發展，很多中小學信息科技教師一直在思考如何把“高深”的人工智能知識通俗易懂地教授給學生?！读x務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱《信息課標》）提出“倡導真實性學習，以真實問題或項目驅動，凸顯學生的主體性”等課程理念，這為人工智能教學指明了方向。因此，筆者以陶行知生活教育理念為指導，以項目化學習為途徑，嘗試在項目活動設計中注重與學生的生活建立緊密聯系，讓學生在真實情境中運用人工智能技術解決問題。具體實施中，從項目導入到項目分析，再到項目實施與評價，都力圖做到“從生活中來，到生活中去”，實現“教學做合一”。通過實踐，學生的人工智能意識和素養有了明顯的提升。為此，筆者對中小學人工智能教學“生活化”的具體實施策略進行闡釋和總結，以期為人工智能教學提供借鑒。

一、中小學人工智能教學發展階段

2017年7月，《新一代人工智能發展規劃》（以下簡稱《規劃》）提出要“廣泛開展人工智能科普活動”“在中小學階段設置人工智能相關課程”的要求。自《規劃》出臺以來，各地區開展了形式多樣的中小學人工智能基礎教育實驗。依據相關文獻和政策文件，以《信息課標》的發布時間為節點，可將中小學人工智能教學劃分成兩個階段。

（1）泛人工智能教學階段。《信息課標》頒布前，各地區的中小學校開展了形式多樣的人工智能教育探索與實踐活動，比如遴選人工智能實驗校或者試驗區。這一階段的人工智能教學屬于“泛人工智能教學”，課程內容繁雜、更關注技術和硬件設備建設，而且一些屬于編程、機器人、開源硬件、3D建模甚至手工搭建的內容被打包到人工智能課程中，更多的是以社團或者興趣小組課程的形式開放，無法達到普及的程度。因此，泛人工智能教學難以觸及人工智能的本質，并非真正意義上的人工智能教學。

（2）新一代人工智能教學階段。自《信息課標》頒布后，“人工智能”成為課程邏輯主線之一，以“人工智能教學”為主題的教研活動相繼開展起來。觀照一些展示課例，仔細品味其教學內容及核心知識，可以看出更加關注人工智能背后的原理和過程，回歸了人工智能的本質。此外，一大批中小學人工智能教材及教學用書爭先出版，讓人工智能教學的開展有了切實可行的抓手。因此，我們可以將《信息課標》頒布后的人工智能教學稱為“新一代人工智能教學”。

二、中小學人工智能教學現狀與對策分析

（一）教學現狀

由于新一代人工智能教學仍處于起步階段，與之相關的人工智能知識體系和評價機制暫未形成，因此還存在一些問題。

1.學習內容抽象，偏離學生生活

雖然人工智能的應用已經普及，但是其中涵蓋的知識較為抽象。授課教師由于缺乏人工智能相關的系統知識，往往是將抽象的知識直接傳授給學生。由于教學內容偏離生活和缺乏真實情境，導致學生難以理解，從而降低學習興趣和期待。

2.缺乏親身實踐，難以實現知識遷移

由于缺乏免費的人工智能平臺或者人工智能平臺的使用受限，教師更多的是讓學生觀看視頻體驗人工智能的應用，對于人工智能背后的原理只是停留在教師講解層面，對于某些功能在實現過程中經歷了哪些環節，每個環節做了什么，學生沒有深入實踐。從新一代人工智能教學的角度看，這樣的教學停留在理論層面上，無法觸及人工智能的本質，難以進行知識的遷移運用，也達不到新課標的“科”與“技”并重要求。

（二）對策分析

分析以上問題，關鍵在于如何讓知識“活”起來和“用”起來，讓學生愿意學和學得牢。具體來說，是如何讓學生理解人工智能背后的原理，并切實應用人工智能技術來解決生活問題。我們不妨從新課標理念、學生經驗、陶行知生活教育理念等角度來分析，總結出一種可實踐的思路，讓人工智能變得“易學”、“易懂”和“易用”。

1.新課標理念——倡導真實性學習

《信息課標》倡導真實性學習，鼓勵“做中學”“用中學”“創中學”，強調以真實問題引導學生經歷原理運用過程，提高學生的學習參與度。在課程活動設計上，強調創設師生、生生互動的學習活動與項目任務，引導學生在真實情境中發現問題、分析問題、解決問題，圍繞信息科技的基本概念形成分析問題的基本邏輯與觀念［1-2］。因此，在實施人工智能教學時，教師可以將生活中的刷臉支付、無人駕駛、語音翻譯等作為學習情境引入課堂，讓學生通過解決相關問題掌握人工智能的原理。

2.學生已有的人工智能使用經驗

近年來，人工智能技術已經廣泛應用于各行各業。隨著智能手機、智能家居的普及，人工智能應用已成為我們日常生活的一部分。人工智能具有識別語音指令、拍照識圖、掃碼支付、控制家用電器、提供智能安防和實現健康監測等功能?，F代的學生，正在被各種人工智能產品包圍著，學生具有豐富的人工智能使用經驗，教師可結合學生的這些經驗來開展教學，讓學生結合自身體驗分析人工智能的工作機制，將問題具體化，降低學生的學習難度。

3.陶行知生活教育理念

陶行知生活教育理念包含“生活即教育”“社會即學?！薄敖虒W做合一”三大主張?！吧罴唇逃笔侵干畋旧砭褪墙邮芙逃倪^程，在生活中受教育，教育也是生活的一部分。學生在日常生活中使用人工智能產品，其實也是在學習，只是沒有提煉成知識?！吧鐣磳W校”指社會也是接受教育的場所，鼓勵教育與生活、社會環境相結合。學生生活在人工智能高速發展的時代，已經被人工智能包裹著，屬于人工智能的“原住民”，教師要結合社會背景分析學生的學情?！敖虒W做合一”強調教師的教、學生的學和實踐是一體的。教師的教學不能脫離學生的實際，需要引導學生親身實踐體驗，強調知識的學習是親身經歷并領悟的過程。

基于上述分析，不妨以“學生的生活”為抓手，讓人工智能教學“生活化”。教師要立足學生已有的經驗和認知水平，讓學生直面真實問題，增強實踐探究。這樣一方面有助于學生形成積極的學習態度，消除學生對人工智能技術和原理的陌生感；另一方面讓學生在真實情境中理解和掌握人工智能原理和技術，形成利用人工智能技術服務生活和學習的意識和能力。

三、中小學人工智能教學“生活化”的具體實施策略

陶行知生活教育理念指導下的人工智能教學，要求教師緊密結合時代背景和學生的生活經歷，挖掘問題情境、搭建學習支架、設計學習活動，突出實踐性。那么實施人工智能教學時，每個教學環節怎么體現出“生活化”呢？

由于人工智能的原理性強，可以采用微項目化學習的方式開展教學，通過“項目導入”“項目分析”“項目實施與評價”“總結拓展”等環節來突出“生活化”，做到以“生活”導入，再回歸“生活”應用。具體來說，在每個環節中應挖掘生活元素，讓學生在實踐中理解人工智能背后的原理和過程［3］。

（一）項目導入——以生活為本源，創設問題情境

項目導入是通過項目引導學生進入到問題情境中，讓學生將問題與自身已有生活經驗產生聯系，從而涌現出主動探索的動力。項目導入有真實體驗、模擬體驗、閱讀體驗三種方式，可以根據具體內容來選擇。通過不同方式架起知識與生活經驗的橋梁，幫助學生快速進入項目情境中，發現問題的本質。

比如，通過“圖像識別”項目讓學生借助軟件體驗人臉識別在生活中的應用；通過“無人駕駛”項目讓學生通過軟件模擬自動駕駛的過程或觀看無人駕駛應用于生活中的視頻或圖片；通過“智慧社會”項目呈現小區物業經理李大頭遭遇的現實困境，引導學生進行初步探索，整理出傳統小區中在垃圾分類、人員進出、路燈管理、車輛管理等方面存在的問題。

（二）項目分析——以生活為抓手，提煉原理過程

項目分析環節中，教師對問題進行剖析，通過分析實現原理和交互過程，梳理出人工智能的應用機制。由于人工智能原理具有抽象性和復雜性，因此教師可以借助生活中的處理方式或者人類的思考過程，為學生進行遷移學習提供支架，將人工智能原理形象化和具體化。

比如在分析“機器學習”時，教師可以類比人類認識物體的過程，進行提問：“圖片中的是什么動物？人是怎么判斷出小貓的？我們在小時候是如何認識小貓的？分析得到：①人在看到小貓后在大腦中對它建立初始特征；②大人告訴我們“這是小貓”；③隨著多次看見和學習，就認識了什么是小貓［4］。從人學習的過程到機器學習的過程，學生更容易理解機器的學習原理。

又如在分析“人臉識別原理”時，教師先組織學生玩“從眾多‘睛字中找‘晴字”的游戲，并讓學生思考如何用人眼來尋找，總結得到“滑窗法”；然后分析圖像中人臉識別的過程為用滑窗法劃分區域，進行人臉篩選。最后，結合生活中美顏相機的應用，得到人臉識別時還會標記人臉的尺寸和位置信息。

（三）項目實施與評價——以生活為支架，促進深度探究

項目實施是指對原理進行拆解，把每個環節轉化為具體的任務，這一環節是學生對原理的內化。為了確保項目活動的順利推進，項目評價要貫穿整個活動過程。評價內容要融入有趣的生活任務或背景，指向真實社會和工作中所需的能力，讓學生感受到評價能夠真實地檢測自己的能力并促進自己成長。

比如“無人駕駛”項目中，當檢測到小車到路口時沒有按要求轉彎時，可通過分析現實生活中導航的使用情境，得出當判斷到路口時，還需要走到路口，然后再轉彎，從而解決了轉彎問題。在分析小車在路上的行駛情況時，結合現實開車情形，得出直行、左轉、右轉三種情況，結合模擬得到傳感器表示左轉和右轉的條件。“無人駕駛”項目中，在每個任務后面都會安排一次評價，反映學生的項目進展。評價沒有采用傳統的測驗，而是通過拓展性任務和學習單反映學生的知識掌握和運用情況。

又如在“自然語言處理過程”一課中，讓學生探究身邊不同人工智能的應用原理，也是一種評價方式。具體來說，比如有的學生以“智能寫詩”為例，分析出它能夠實現“自動生成語句”的功能。原理是“第一步在機器中輸入句子或者關鍵詞，第二步是機器理解輸入的句子，第三步是機器在數據庫中找出可能的詩句，第四步是輸出整首詩”。

（四）總結拓展——以生活為延伸，遷移應用原理

總結拓展是指對項目過程進行整體回顧，結合現實去拓展一些復雜情境。在人工智能教學中，教師要引導學生回到真實情境去思考問題，一方面檢驗學生對人工智能原理的遷移應用能力，另一方面讓學生了解更真實的情況，實現“從生活中來，到生活中去”。

比如在“自然語言處理過程”的拓展環節中，教師首先提出問題：“自然語言處理技術還能創作什么？”接著，展示手機的語音助手，帶領學生一起分析運用到的自然語言處理技術原理。隨后，師生共同尋找身邊的自然語言處理應用，如智能翻譯、自動導航、微信的語音轉文字等［5］。

通過在每個教學活動環節中將人工智能的學習與學生的生活建立聯系，能夠有效降低學生的認知難度，促進學生對人工智能原理和過程的理解。立足當下，人工智能正深刻改變著人們的生產、生活、學習方式。放眼未來，富有“生活化”的人工智能教學，秉持著一種“生活即教育”的態度，以培育學生未來智能發展所需要的知識、能力、素養為目標，讓人工智能真正地“活”起來、“動”起來，讓師生“身臨其境”，實現學以致用、用以促學。

［? ?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［M］.北京：北京師范大學出版社，2022.

［2］? 熊璋.“科”“技”并重：義務教育信息科技課程標準解讀：訪義教信息科技課標組組長熊璋教授［J］.中國信息技術教育，2022（9）：4-7.

［3］? 閆妮.基于微項目化學習的人工智能教學實踐研究：以《無人駕駛》為例［J］.中國信息技術教育，2023（11）：56-58.

［4］? 湯瑩，陳慧，任靜，等.《走進人工智能》教學設計［J］.中國信息技術教育，2021（14）：28-31.

［5］? 陳衛軍，項婉.“科”“技”并重的初中人工智能教學實踐：以“機中生智——AI對對聯”一課為例［J］.中小學信息技術教育， 2023（4）：47-50.

（責任編輯 黃春香）

［基金項目］本文系江蘇省教育科學“十四五”規劃重點立項課題“基于大概念的項目化學習九年融貫式設計與實施研究”（B/2021/02/60）、蘇州市陶行知研究會“十四五”一般課題“人工智能校本課程生活化開發的研究與實踐”（SZTY21-0246）的階段性研究成果。