NLP視域下培養計算思維的小學人工智能課程教學策略

摘要：人工智能課程作為當今小學信息科技課程的熱點，是培養學生計算思維的重要載體。但在教學過程中，往往存在抽象概念理解困難等障礙，而神經語言程序學（NLP）能夠有效解決此問題，提升教學效率。本文以人工智能課《AI太平鼓》為例，闡述了NLP視域下培養小學生計算思維的五大教學策略，以期能夠有效優化教學實踐，促進學生計算思維發展。

關鍵詞：NLP；人工智能；計算思維；教學策略

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2024）20-0000-03

人工智能課程是培養學生計算思維的載體，但在實際教學過程中，存在抽象概念理解困難、學生學習興趣和動機容易減弱、難以綜合運用學科知識解決問題等困難。經過教學實踐，筆者認為神經語言程序學（Neuro-Linguistic Programming，NLP）能夠較好地解決上述問題。NLP提供了一套詳盡且實用的模式，用于理解和改善人類行為與交流方式。其中，N代表教師和學生的心理與生理狀態，標志著課堂學習的開始，也是教學過程的終點，構成了教學活動和體系的核心。L指的是教師的教學行為和言語，反映了教師對教學對象的正面影響和指導作用。P是教學系統的簡稱，涵蓋了教學活動的時序進展與空間布局，它不僅展現了教學過程中的言行舉止，最終還凝結為教學成果的實體展現。下面，筆者以《AI太平鼓》一課為例，展示NLP視域下培養計算思維的小學人工智能課程教學策略。

具象目標，學會善問，轉化問題

在設計教學目標時，教師經常會使用“制作一個作品”作為目標描述，雖然表達簡潔，但這樣的表述在實際教學中卻難以直接轉化為具體的教學行為。具體而言，教師要明確這個“作品”是哪種類型的人工智能作品，其制作方法是什么，制作過程中有哪些關鍵步驟？以及學生在制作過程中應該運用哪些策略，只有將這些籠統的目標細化為具體的教學行為，才能確保教學的有效性和針對性，從而真正讓學生在實踐中學習和成長。

筆者所在學校的大課間選用具有深厚歷史底蘊的太平鼓，讓學生每天早上敲擊太平鼓鍛煉身體。因此，筆者將此作為教學元素，把傳統文化與現代科技相結合，為學生提供一個既熟悉又新穎的學習情境，激發學生的學習興趣，還可以使學生體驗到傳統文化的獨特韻味與魅力。并且，以“太平鼓表演如何更有科技感和創新感？”進行問題引導，將現實問題轉換成編程問題。同時，筆者對教學目標進行了如下頁圖1所示的轉化。本課的核心目標是學會制作AI太平鼓。內圈的三維目標（N目標）是為什么制作、制作什么、怎么制作；中圈是對三維目標的細化（L目標），即使用各種工具進行制作，交流討論；外圈為具體行為（P目標），即通過各種形狀的組合，通過講授、體驗、創造的手段掌握制作AI太平鼓的方法，制作作品進行交流。最外圈的設計具有實踐意義，是計算實踐的部分，可轉化為教學設計。通過這種可以具化為教學行為的教學設計，從計算概念、計算實踐、計算觀念三個維度，以學生為主體，全方位落實學生計算思維的培育。

系統設計，引導善思，抽象建模

在教學過程中，教師可以基于活動內容，系統設計教學流程，精心挑選恰當的教學方法，并精心營造與之相匹配的情境。這些教學環節相互銜接、相互促進，形成有機的整體，進而確保每個環節都能夠有效地支持學生的學習，共同推動并助力實現教學目標。

圖2是對《AI太平鼓》一課的教學設計。中間的直線為活動內容，右邊為過程與方法，左邊為情感態度與價值觀。落實本課的教學目標制作AI太平鼓，需要學生了解太平鼓的相關知識，掌握AI太平鼓的制作方法，創造AI太平鼓的作品，并從中體會科技賦能傳統文化的快樂。

在人工智能課堂中，建模是重要的一環。在教學中，教師要引導學生進行深入思考，幫助他們從具體的生活情境中抽象出概念和問題，如通過分析太平鼓的敲打情景，可以學習如何將實際問題轉化為可編程的模型。這種抽象過程要求學生運用計算思維，識別問題的關鍵要素，并設計出解決問題的策略。

具體而言，教師應先指導學生細心觀察思考，從具體情境中提煉出核心問題，并輔以設計單、微課程等資源，制訂詳實的作品構思方案。學生在明確任務目標后，深入研究作品的外觀設計和功能特性，最后制訂自己小組的設計圖。

需要注意的是，教師在引導學生分析太平鼓的現實敲打情景時，要從鼓聲（聲）、鼓棒（動）兩個方面對問題抽象分解，引導學生嘗試探究藍牙音箱的錄音功能以及舵機的角模式。通過小組合作、同伴互助，綜合運用舵機、藍牙音箱功能實現鼓動起來、響起來，完成作品編程，建構聲動模型。最終，通過NLP理論模型的“探學·善思”活動環節培養學生形成分析問題、抽象建模的計算思維能力。

行為探索，拓學善用，實踐探究

在教學中，教師要培養學生的實際動手操作能力，引導他們按照設想的模型自主搭建，調試編程，提升算法思維。

算法思維屬于計算思維的重要組成部分，是一種用于解決問題的思維方式，依賴于一系列標準化的科學方法、規則或步驟。因此，在《AI太平鼓》一課的模型搭建過程中，學生要運用算法思維來優化設計方案，提高搭建效率。學生根據小組設計好的模型進行搭建。通過分析模型的結構，確定搭建的順序和方法，以確保模型的穩定性和功能性。

編程是培養學生算法思維的重要環節。學生仔細分析模型的功能需求，依據需求編寫代碼，并利用流程圖清晰地規劃編程過程。在編程時，教師要引導學生不斷地測試和調整代碼，以確保程序能夠達到預期的最佳效果。這種調試過程不僅能夠鍛煉學生的邏輯思維能力，還能夠培養他們的耐心和認真細致的態度。

同時，教師還要鼓勵學生在模型設計和編程中發揮自己的創意，進行創新實踐。例如，有的小組獨具創意，為母校的生日錄制一段校慶Rap，并配以合唱的生日歌，這種創意不僅能夠展示學生的編程能力，還能夠表達他們對學校的熱愛和祝福；有的小組在編程環節加上了特定節拍，獨特的節拍輔以響亮的鼓聲；有的小組加入了紅外感應傳感器，當人靠近時，鼓棒自動敲擊，實現了鼓的智能化。

開放環境，鼓勵善言，展示風采

學生在面對人工智能創作時，有時會感到畏懼，這通常源于他們對既有習慣和行動模式的依賴。教師需要開放教學環境，鼓勵學生。

例如，在教學中，教師可以運用平板電腦內置的“學生展示”功能，即時將特定學生的屏幕內容分享至全班視野，此舉不僅多樣地展現了學生的學習成果，還極大地激發了學生自主探索的興趣與創新的靈感，進而促進他們數字化學習技能與創新素養的提升。還可以鼓勵學生上臺展示自己的作品，向全班同學介紹自己的作品亮點。學習小組可以按照分工進行專業講解：展示員負責運行程序，展示作品；講解員負責講解作品設計緣由以及作品主要模型及功能；攝影師對作品進行拍攝并投屏在教室屏幕上。此時，教師要引導學生互提建議，使其在思維碰撞中提升計算思維。

思維拓展，增能善知，模型遷移

在人工智能教學中，學生遷移的思維方式能夠得到提升，而這種思維方式也能夠解決生活中更為復雜的問題。例如，在《AI太平鼓》一課的最后階段，教師可以引導學生探索聲動模型在日常生活中的實際應用：在商場入口處常見的自動門，通過聲控傳感器檢測顧客的到來，并自動開啟，既方便又節能；自動報樓層的電梯，通過聲音識別技術確定乘客所在的樓層，并自動報出樓層信息，為乘客提供便利；自動抬桿的倒閘系統，通過聲音信號來控制桿的升降，實現車輛的自動管理。引導學生了解這些應用，可以幫助學生進行模型遷移，使其認識到人工智能技術的實際價值，并激發他們對更多人工智能技術的興趣和好奇心。

參考文獻：

[1]林昉，黃宇星.義務教育信息科技課程教學方略探研[J].福建基礎教育研究，2022（10）：23-25.

[2]周迎春，烏斯日格.基于計算思維培養的人工智能實踐探索[J].中國校外教育，2022（02）：47-54.

[3]婁小明.基于NLP理論的小學美術教學實踐[J].基礎教育參考，2021（04）：53-56.