注重有趣體驗活動，提升學科核心素養

摘要：本文以《走近人工智能》一課為例，在教學中通過設計有趣的體驗活動，增加了學生的積極性與參與度，讓學生通過嘗試、討論、角色扮演、激情辯論等一系列活動，走近人工智能，提升了信息科技學科核心素養。

關鍵詞：人工智能；有趣；核心素養；體驗活動

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2024）18-0045-03

背景

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》提出信息科技課程內容應圍繞數據、算法、網絡、信息處理、信息安全、人工智能六條邏輯主線，設計義務教育全學段內容模塊。[1]人工智能屬于第四學段（7～9年級）的內容模塊，該模塊有三部分內容，即人工智能與智慧社會、物聯網實踐與探索以及互聯網應用與創新。

如今的初中生大部分已經接觸過人工智能產品，有些學生還能夠熟練地應用人工智能產品，他們對人工智能的探究欲望比較強烈。但是，他們對人工智能的起源和概念缺乏系統的理解，對人工智能的原理了解甚少。

因此，筆者以《走近人工智能》一課為例設計教學流程：

①創設情境，激發求知欲；②層層體驗，了解人工智能；③深度探究，探索人工智能；④激情辯論，正視人工智能；⑤總結歸納，梳理實現提升。將學生活動設計為：①小組討論理思路；②訓練小愛學讀詩；③情境表演、模仿扮演；④激情辯論，正視人工智能的利與弊。下面，筆者具體闡述如何將理論知識拆解，分散并融入到各環節的活動中，創設有趣的體驗環境，在課堂中激發學生學習興趣，增強學生邏輯思維能力，讓學生在親身體驗中感受人工智能技術的無窮魅力，理解其概念，了解其發展歷程和關鍵技術，深化原理認識，培養學生交叉學科的創新思維和辯證地看待問題的信息素養。

課例描述

1.情境巧用，體驗詩歌智能生成系統

《走近人工智能》一課選取與學生有緊密聯系的古詩作為切入點，巧妙引入課題。教師結合江南秋天的美景，出示絕句《江南秋》，請一位學生朗誦，其他學生猜測其由來，學生大膽想象和討論，有的學生嘗試使用搜索引擎查找，有的學生提出是人工智能創作。于是，教師順勢引出九歌人工智能詩歌寫作系統，讓學生親歷使用詩歌寫作系統創作一首詩，感受人工智能的魅力。

設計意圖：情境巧用，通過體驗感悟，讓學生對人工智能的應用有初步的認識，不僅能激發學生的好奇心，而且能引導學生透過現象看本質，為后面辯證地看待人工智能留下伏筆。這個環節旨在培養學生用不同方法解決問題的信息意識和遵守社會法則的信息社會責任感。

2.立足生活，理解人工智能的基本概念

教師引導學生聯系生活實際，列舉人工智能產品，學生列舉出智能機器人、智能馬桶、智能音箱和智能手環等。教師引導學生思考這些智能產品分別模仿人的哪方面（能聽、能說、能看、能動、能想）的能力，并思考小愛音箱、小度智能音箱、天貓精靈等智能音箱和普通音箱的區別，如小愛音箱能理解人類的自然語言，還能幫助我們打開電飯煲、掃地機器人等設備，這一點普通音箱做不到。可見，這些人工智能產品能感知，能互動，甚至能做人類做不到的事情。最后，教師引導學生將其與人類進行比較（人類會思考，能學習），并由此引出機器學習的含義，即機器學習是人工智能的核心，在大數據的基礎上讓機器從看、聽、說、動、想等方面來模仿人的認知[2]；引導學生理解人工智能的概念，即人工智能是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。

設計意圖：立足生活，列舉生活中的人工智能產品，引導學生分析其模仿人類哪些方面的認知能力；通過與人類進行比較，理解人工智能的概念，了解機器學習是人工智能的核心。

3.實踐創新，深度探索人工智能原理

作為人工智能產品的小愛音箱，其工作原理主要包括語音識別、語義理解、對話管理和語音合成四個環節。通過這些環節的協同工作，小愛同學能夠實現與用戶的智能對話交流。同時，小愛同學擁有豐富的知識庫和對話模型，對話管理通過結合規則、機器學習和統計方法等多種技術手段，實現智能對話的功能。因此，教師以小愛同學的訓練計劃功能為例，設計“訓練小愛學讀詩”活動，引導學生深度探究人工智能原理，理解機器學習。課前，為每個小組提供一臺小愛音箱、一部智能手機和一份學習材料，學生分組訓練小愛同學朗讀古詩。小愛同學通過自然語言處理技術，將用戶的文本信息轉化為對應的語義表達，從而能夠準確理解用戶的意圖和需求，并通過對話管理、語音合成技術訓練大規模的語音數據集，以實現對話交互。人工智能的成長離不開學習，人工智能通過大量的學習會變得越來越智能。

設計意圖：學生通過親身實踐，訓練小愛同學朗讀古詩《江南秋》，體驗小愛同學通過訓練掌握新技能，了解小愛同學的工作原理，從而進一步加深對人工智能原理的理解。

4.情境表演，理解衡量機器智能標準

教師通過設問，讓學生思考：是否可以通過學科測試來檢測學習的效果？人工智能的水平有沒有衡量的標準？學生觀看視頻，了解圖靈測試和人工智能的起源。為了加深學生的理解，教師設計分組情境游戲表演：①向小愛同學提出三個相同的問題；②向小愛同學提出三個不同的問題；③兩位學生情境表演、模仿扮演斯科特·亞倫森和尤金·古斯特曼的對話。教師引導學生觀察角色間的不同答案，比較智能之間的差異，了解全球第一個通過圖靈測試的聊天機器人軟件尤金·古斯特曼。但是，這樣的人工智能主要是面向特定任務和問題，它不具備和人一樣的思考能力，這種屬于弱人工智能，而強人工智能可以自己推理問題，獨立解決問題。教師播放視頻，讓學生感受弱人工智能的不弱，它獲取信息、處理信息的速度有時比人快很多。最后，教師引入ChatGPT，讓學生體驗AI聊天和AI繪畫。通過典型案例，引導學生理解技術發展的兩面性。

設計意圖：通過分情境游戲表演，讓學生比較智能應用之間的差異，了解圖靈測試。通過播放視頻幫助學生加深對人工智能的理解，同時引導學生辯證地看待人工智能。

5.角色扮演，辯證看待人工智能倫理

聊天機器人軟件尤金·古斯特曼雖然通過了圖靈測試，但它還不具備和人一樣的思考能力。人工智能經歷三個階段的發展，目前還停留在弱人工智能階段，強人工智能還未出現。教師組織學生開展辯論活動，辯論主題為“人工智能利大于弊還是弊大于利？”。正反方各選取五位辯手，辯論利用線上平臺進行。辯論旨在引導學生正確地看待人工智能，讓學生明白未來是一個人類和機器并存的社會，應合理使用人工智能，讓人工智能成為輔助人類的好幫手。

設計意圖：讓學生進一步了解人工智能在社會各領域內的發展，并意識到人工智能在從弱人工智能向強人工智能發展的過程中，在給人類帶來便利的同時，也可能帶來安全挑戰，增強學生的信息社會責任感。

總結與反思

1.充分調動學生的學習參與度，創設有趣的學習環境

在初中的人工智能教學中，學生較難理解大段的理論知識，體驗感差。在實際教學中，教師可以利用關聯學生實際生活的應用，設計有趣的活動，將理論知識進行拆解，分散并融入到各環節的活動中，即通過創設有趣的學習環境，調動學生課堂參與度，激發學生學習主動性。例如，為加深對人工智能的理解，本課循序漸進地設計了“小組討論理思路”“訓練小愛重體驗”“角色扮演助理解”“激情辯論看AI”四個活動，充分調動學生的參與度，營造有趣的學習氛圍，讓學生感受人工智能在實際生活中的應用和重要性。

2.緊密關聯生活實際應用，提高解決生活實際問題能力

教師創設緊密關聯學生實際生活的情境，明確問題需求，引導學生通過發現問題、分析問題，探究解決問題的方法。在學生已有認知的基礎上，教師選擇合適的數字化工具解決問題，實現學科與學生生活的有效融合與平衡，從而培養學生的信息科技學科核心素養。例如，在本課中，在“層層體驗，了解人工智能”環節設計學生活動“小組討論理思路”，引導學生發現生活中的人工智能產品，并使用Character.AI，與歷史名人對話，與虛擬AI進行英語口語練習。讓學生感受AI的強大功能，引導學生選擇合適的AI工具解決生活實際問題。

3.充分挖掘開放的數字化資源，搭建多樣學習支架

在人工智能的教學中，在硬件資源有限的情況下，教師要充分挖掘免費的人工智能平臺和工具，以及身邊常見的智能設備，為學生創設多樣的數字化學習環境。例如，本節課借助人工智能詩歌寫作系統讓學生體驗人工智能創作詩歌的過程；使用如文心一言，讓學生感受當前人工智能強大的魅力；使用線上教學平臺開展辯論活動；等等。

4.注重發揮學科課程育人功能，增強信息社會責任感

教師應充分發揮課程育人功能，引導學生在使用信息科技解決問題的過程中遵守道德規范和科技倫理，樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，促進學生在數字世界與現實世界中健康成長。[1]本課例中ChatGPT功能強大，但卻引來了一系列的人工智能倫理和社會責任問題，而便捷的人臉識別技術也可能會帶來一定的風險。因此，人工智能是把雙刃劍，教師應引導學生認識其兩面性，合理使用人工智能，自覺遵循信息社會的法律、規范和道德，增強信息社會責任感。

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]耿麗.走近冬奧 遇見AI——感受人工智能的魅力[J].中小學信息技術教育，2021（S2）：112-114.

作者簡介：朱云（1983.03—），女，高級教師，本科學歷，碩士研究生，研究方向為信息科技教學。