人工智能賦能五育融合大單元教學的實踐探究

培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人是學校落實育人目標的素養要求，也是學校發展素質教育、實現學生完整生命目標的核心要求。然而，目前學校教育存在片面育人的情況。教師以傳統的課時單元方式授課，課時之間的內容往往缺乏有效的銜接，導致學生所學知識是零散碎片化的。這種方式不利于培養學生的高階思維、知識遷移能力、創新意識，以及運用數字化手段解決學習和生活復雜問題的能力。為了解決這些問題，我們需要關注五育融合，而大單元教學是實現深度學習的實踐路徑。隨著技術的不斷革新，人工智能（Artificial Intelligence，AI）應用場景已經涉及社會各個領域，其中蘊含著豐富的德育、智育、體育、美育、勞動教育等內容。合理運用人工智能的資源和工具開展五育融合大單元教學，不僅可以為教育注入活力，也是推動課堂教學改革、促進學科核心素養落地、實現課程育人價值的有效路徑。基于五育融合的理念，筆者設計了大單元課程“智能養老院”，開展了人工智能與教育教學深度融合的實踐探索。

一、人工智能賦能五育融合大單元教學的優勢

（一）浸潤——開辟課程育人路徑

應用人工智能技術，可以為課程開辟“浸潤式育人”新路徑。例如，學生可以應用人工智能技術創作“AI+大國重器”“AI+航空航天”“AI+空氣監測”等特色作品，通過這種形式深入體驗人工智能的魅力。這樣的實踐可以促進學生五育融合全面發展，從而實現課程育人的目標。

（二）拓展——營造新型學習場景

搭建人工智能作品，可以為學生營造“真實問題解決”新場景。教師通過設計真實的問題情境，激發學生學習的積極性。在搭建人工智能作品的大單元學習場景中，學生將抽象問題特征具體化，建立算法模型，編寫程序代碼，實現作品功能并展示分享。通過這個過程，學生不僅總結了經驗，還能將這些經驗遷移到相關的其他問題中。通過自主探究學習和小組協作學習，學生可以體驗利用人工智能探究新知的樂趣，并在實踐中促進了知識應用和創新思維的形成，問題解決能力得到培養。

（三）轉變——培養專家學習思維

鉆研人工智能項目，可以為學生構建“專家型學習者”新思維。通過設計人工智能系統、開發人工智能項目作品，學生能夠提出新問題，發現新知識，形成新方案。在“聚焦問題本質—分析原因—設計優化解決方案”的過程中，學生不僅構建出自己可理解的知識體系，還擁有了深度的學習經驗。在這一過程中，學生鍛煉了編程技能、培養了計算思維，并提升了創新意識和創新能力，逐步向專家型的學習者轉變。

落實課程的育人價值并促進學生全面發展，五育融合是必然選擇。要促進學生深度學習、培養學生核心素養，大單元教學是關鍵要素。借助人工智能，以單元學習為整體有計劃地圍繞五育融合開展課程教學活動，是實現課程目標從“知識技能習得”向“核心素養生成”轉變的有效路徑。

二、人工智能賦能五育融合大單元教學設計

《義務教育課程方案（2022年版）》指出教師要“探索大單元教學，積極開展主題化、項目式學習等綜合性教學活動”，引導學生自主實踐、探究梳理，讓學生在解決真實問題和完成挑戰任務的過程中實現知識建構、素養提升與思維發展，以適應未來社會發展的需求^[1]。筆者依據課標，基于社會熱點和學生學情，將大單元課程定為“智能養老院”，并設計出人工智能賦能五育融合大單元教學結構圖（如圖1）。

（一）以人工智能為基石

根據人工智能課程的特點，筆者在掌握學生認知規律和學科知識邏輯體系下設計了以“AI賦能，智慧養老”為主題的五育融合大單元課程。教師引導學生在課前對家中以及小區老人進行訪談調查，明晰老人的生活困難。教師帶領學生借助傳感器技術、語音識別技術、圖像識別技術、物聯網技術和無線藍牙技術，設計出5個項目作品，分別為“智能臺燈”“智能風扇”“智能報警”“智能藥箱”“智能苗圃”。每個項目包含2～4個課時。學生在課上分析作品功能，利用圖形化編程軟件設計算法和編寫程序制作出能夠幫助老人解決生活困難的系列智能作品，進而運用技術解決實際問題的能力得到培養。

（二）以“大概念、大任務、大項目、大問題”為引領

“智能養老院”以人工智能為大概念，以“設計智能作品”為大任務，以“為養老院設計系列智能作品，幫助老人過上智能生活”為大項目，以“如何借助AI技術設計智能作品”為大問題開展大單元教學。大單元教學設計包括單元學習目標、單元學習內容、單元學習活動和單元學習評價。教師通過開展大單元教學，實現課程知識由無序到有序，再到進階的螺旋上升過程，讓學生在為解決真實問題設計作品的過程中達成學科內容與素養目標的有效銜接。

（三）以“培養全面且整體發展的人”為出發點

筆者以培養全面且整體發展的人為出發點，遵循由互聯到互育、再到合育的認知邏輯，深入探索大單元課程與五育之間的關聯點與融合點。例如，教師通過講授人工智能與人類、社會和生活的關系，向學生滲透人工智能倫理道德和科技向善的德育理念；通過引導學生在課堂上繪制流程圖、設計算法、動手編程實踐、制作智能作品等提升智育水平，培養他們解決復雜問題的能力和高階思維；利用小組合作、溝通交流的方式，培養他們團隊協作的體育精神；通過鼓勵學生優化算法、美化作品來提升他們鑒賞美、創造美的能力；通過讓學生參與連接硬件、外觀搭建，培養他們動手操作的習慣，提高他們熱愛勞動的意識。通過人工智能賦能實施大單元教學，讓課程達到“五育并舉，融合育人”的效果。

三、人工智能賦能五育融合大單元教學的實踐

（一）單元學習目標

單元學習目標應聚焦單元學習主題，從基礎的教材知識技能目標拓展到運用所學內容解決問題的遷移應用目標。該課程具體目標包括知識目標、素養目標、技能目標和五育目標，具體內容如圖2所示。該課程總目標是：學生能利用技術設計一系列人工智能作品，以解決生活實際問題，遵循技術向善的原則，并恰當運用人工智能技術服務于社會。

（二）單元學習內容

人工智能賦能五育融合指導下的大單元教學是以解決學生真實生活中的問題為情境，以設計智能作品為切入點，以德、智、體、美、勞全面發展為提升目標，以科學探究為落腳點，引領學生自主學習、探究學習、合作學習。表1為 “智能養老院”大單元課程內容。該大單元課程通過讓學生設計智能作品幫助老人解決生活難題，培養他們的責任感和關愛老人的意識，從而實現德育的滲透。學生能夠根據作品功能進行任務分析、抽象分解、制訂方案、動手實踐、迭代優化，從而解決復雜問題能力和高階思維能力都獲得發展。教師引導學生參與小組協作交流、共同完成作品制作，培養學生的團隊協作能力，這是體育內容的體現。學生還能夠動手搭建人工智能作品、正確組裝連接硬件設備，并對作品外觀進行美化，從而實現勞動教育和美育的教育目標。

（三）單元學習活動

單元學習活動注重在“做中學，創中學，玩中學”的過程中深化對人工智能原理認知^[2]，旨在培養學生運用人工智能技術解決生活實際問題能力，同時讓他們意識到人工智能對人們生活的影響與改變。例如，在“智能臺燈”項目課程中，筆者設計了三個實踐活動：當紅外線傳感器檢測到有人靠近，臺燈打開；利用語音控制臺燈的開啟和關閉；使用語音控制臺燈的夜燈模式、正常模式和關閉，且若十分鐘后無操作臺燈自動關閉。這些學習活動情境均來源于學生的生活，每個活動的知識結構邏輯互相關聯，難度逐層遞進，使學生能夠由淺入深地理解知識背后的原理。通過難度不斷進階的學習活動，學生能夠在實際操作中深化對人工智能的理解，在不斷探索人工智能奧秘的同時激發對人工智能的學習興趣，為未來的學習奠定基礎，實踐能力和創新素養得到切實提高。

（四）單元學習評價

單元學習評價能夠及時反饋學生的學習狀況，激發學生在學習進程中的積極性，增強他們的學習活力，并將其轉化為學習過程中的積極行動，進而培養高階思維和提升創新意識，實現以評促學。因此筆者依據課標理念和具體學情，從五育評價維度出發，融合五育要素，設計了“智能養老院”單元學習評價量表，如表2所示。

四、AI賦能五育融合大單元教學的實施案例

大單元課程開發后，筆者進行了教學實施，下面以“智能苗圃”項目為例，闡述“智能養老院”大單元教學的具體實施過程。圖3是“智能苗圃”項目學習流程圖。

（一）項目學習目標

“智能苗圃”項目課程的學習目標包括以下四點。

1.知識目標：認識土壤濕度傳感器、光線傳感器和水泵以及相應的程序控制指令。

2.技能目標：能搭建物聯網平臺；能編程檢測土壤濕度和光線強度以及控制水泵澆水；學會繪制流程圖和邏輯關系表。

3.素養目標：客觀認識人工智能技術給生活帶來的影響，了解人工智能的社會價值（信息意識）；學會分析作品，掌握實驗探究方法，能設計根據土壤濕度值控制水泵和根據光照強度控制燈的邏輯算法（計算思維）；靈活使用編程平臺編寫程序和創作作品，綜合運用人工智能設備和程序指令解決實際問題，設計功能復雜的作品（數字化學習與創新）；能合理恰當地利用人工智能技術服務人類與社會（信息社會責任）。

4.五育目標：培養愛老敬老、關愛老人的責任擔當意識（德育）；能對問題進行抽象分解、設計算法、動手編程等問題解決能力和高階思維（智育）；培養團隊合作、溝通交流的團隊協助能力（體育） ；培養優化算法、美化作品，具備審美能力和創美能力（美育）；培養動手搭建作品、拼搭設備、正確連接各個設備的勞動能力；形成利用人工智能技術服務人類的社會責任感（勞動教育）。

（二）項目學習內容

本項目的學習情境是：很多老年人有種花養草的愛好，然而他們因記憶力衰退很容易忘記給植物澆水，或者會有因外出導致家中植物長時間無人澆水的情況。因此需要學生設計智能苗圃幫助老年人實現智能種植。在本項目中，教師首先讓學生分析 “智能苗圃”的作品應有哪些功能，并預測實現這些功能所需的設備。學生通過小組合作交流，填寫學習單，自主探究以形成問題解決的方案，并設計出作品功能流程圖和相應的探究實踐活動。經過學生的交流討論，本項目的學習活動逐漸確立。學生通過分析問題、認識硬件、開展活動、交流展示和反思評價完成“智能苗圃”項目學習。在這一基于真實情境的問題解決和實踐探究過程中，學生不斷深化對人工智能相關概念和對算法原理的理解，并建立起運用系統思維探究解決實際問題的能力。

（三）項目學習活動

本項目的學習活動包括以下三個階段。

1.學生測量土壤濕度值和植物生長環境的光線強度值。

2.學生在物聯網平臺搭建實時監測土壤濕度和植物生長環境的光線強度。

3.學生通過編程使作品實現當土壤干燥時自動澆水、當光線不足時自動補光的功能。

這三個實踐活動具有引導性、指向性和層次性，為學生建構學科知識提供了充足的時間和空間。圖4展示了學生進行學習活動的場景，圖5展示了物聯網平臺上顯示的學生測得的數據。通過小組合作開展實踐活動，學生親身經歷問題解決過程，深入領會學科知識的內涵，核心素養得到培養。

（四）項目評價方式

在“智能苗圃”項目中，筆者借助單元學習評價量表對學生在本項目的學習活動表現情況進行五育評價。這包括對學生在德育方面的表現，如人文關懷情感、技術向善原則、自主可控意識以及創新理念進行評估。智育方面的評價點是學生是否能夠進行抽象建模、設計算法和編寫程序。體育方面的評價點是學生參與小組合作活動的團隊精神以及面對挑戰時表現出的勇氣和競技精神。美育方面的評價點是學生的作品設計理念和外觀美化效果。勞動教育方面的評價點是學生獨立組裝硬件的能力以及作品設計的合理性。學生可以借助學習評價量表激勵和監督自己的學習行為。教師借助學習評價量表能夠獲取學生學習進展的反饋，以便了解學生學習狀態，并為后續的教學提供指導和參考。

五、人工智能賦能五育融合大單元教學的實施效果

（一）從淺層學習走向深度學習

“智能苗圃”項目以“AI賦能，智能養老”為核心主題開展大單元教學，旨在幫助學生建立系統的知識體系，確保課時之間形成有序的整體結構。在教師的引領下，學生聚焦真實生活情境，圍繞具有挑戰性的學習任務自主實踐，在深度參與活動的過程中體驗成功，從而打通了知識到素養的通道，實現從淺層學習走向深度學習。

（二）從知識技能走向核心素養

教師引導學生利用人工智能模rIEBSSOB7JAjwx7xrw4qL6roI+TL1Y1pYcnA9ZD68No=擬解決真實生活中的問題，培養他們從身邊的現象中主動獲取信息的意識。學生學會將生活問題抽象、分解、建模，沿著學科知識脈絡去思考探究，理解知識背后所蘊含的邏輯、思想和方法，并將所學知識遷移運用到實際生活中。這一過程培養了學生的學科核心素養、推動了他們品格與價值觀的形成。

（三）從片面育人走向全面育人

“智能苗圃”大單元課程充分挖掘人工智能技術支持學科蘊含的“五育”育人點。課程內容既包括“關愛老人、責任意識”的德育滲透，也包括“設計算法，編寫程序”的智育培養，還包括“小組合作，協同學習”的體育融合。此外，課程還注重“創意設計，優化作品”的美育熏陶，以sDz0tjh/a1Uhj59wgnPyhez5pQaqvIaTnMvwjdz1eqc=及“動手操作，搭建外觀”的勞動教育體驗。通過德智體美勞多樣化實踐活動的有機融合，課程不斷滋養學生個體的全面發展，充分體現了課程豐富的育人價值，實現全面育人的目標。

六、反思展望

作為新時代教師，我們應積極貫徹課標要求，主動變革教學方式，以培養全面發展的人為課程育人目標，開創教育教學新樣態。借助人工智能技術，圍繞五育融合開展大單元教學，營造積極、自主、生態的學習氛圍，讓學生沉浸體驗、深度參與。在課堂上，學生有思考、有探究、有設計、有實踐、有合作、有分享、有創新，學習效果得到大幅度提高。在人工智能的賦能下，我們構建了全面、科學、合理的課程體系，有效提高課程的整合性、實踐性和價值性，使學科教學變得更靈動、更鮮活、更有樂趣、更貼近學生，最終實現“課程—推動育人方式新變革”“課堂—開創課堂教學新樣態”“教師—打造學科教學新范式”“學生—促進核心素養可持續發展”，為課程改革貢獻了力量，為社會發展儲備了人才。

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：人民教育出版社，2022.

[2] 崔允漷.新課程關鍵詞 [M].北京：教育科學出版社，2023.

（作者系福建省廈門市海滄區東孚中學一級教師）

責任編輯：李媛