基于“教—學—評”一致性的 小學人工智能教學探索

人工智能涉及數學、物理、信息科學、神經科學、邏輯學、計算機科學、認知心理學等眾多學科知識，具有很強的實踐性。教師要以課程標準中規定的課程目標、學業要求等為依據，以教情、學情為參照，以學科核心素養為標準，將課堂中的“教”“學”“評”與具體、可行的素養目標相互對照。筆者以人工智能中的機器學習為例，談一談如何在小學人工智能中開展“教—學—評”一致性教學，培養學生的核心素養。

一、基于標準定目標

明晰的學習目標能為學生的學及教師的教指明方向。而學習目標的確定要基于課程標準、教材、學情，力求簡明可行。

教師在設計《愛學習的智能機器》一課時，努力體現課標的以下要求：體現“科”與“技”并重；注重幫助學生理解基本概念和基本原理，引導學生認識信息科技對人類社會的貢獻與挑戰，提升學生的知識遷移能力和學科思維水平；倡導真實性學習，以真實問題引導學生經歷原理運用過程、計算思維過程和數字化工具應用過程，建構知識，提升問題解決能力；強化素養導向的多元評價，堅持自評和他評相結合，增強學生的自主學習能力。

《愛學習的智能機器》選自河南大學出版社出版的小學信息技術六年級下冊第十二課。學習前，學生已經掌握識別人臉特征的方法、過程及影響識別的因素，了解圖像識別的概念，能夠搭建簡單的圖像識別程序，認識到人工智能的強大。那么這些智能從何而來？這個問題引出本課的內容。

機器學習是人工智能的核心，是使計算機具有智能的根本途徑。對于機器來說，利用大量的數據進行訓練，從數據分析中得出模型，并運用模型解決新的問題，就是機器學習的過程。人工智能的發展經歷從早期的邏輯推理到中期的專家系統等若干階段，直到機器學習誕生以后，在某些垂直領域，基于機器學習的圖像識別和語音識別幾乎能夠跟人相媲美。

基于以上思考，本課確定了3個學習目標，并設計對應的評價任務與評價標準，如下表所示。

例如，為了完成學習目標1，筆者設計了“使用機器學習訓練模型，讓機器具備識別四種垃圾的能力”的評價任務，以智能垃圾分類為主線，通過生活中的問題引發學生思考，觀看機器學習的視頻，讓學生大膽猜測，利用實驗驗證猜想，歸納總結出機器學習的過程。

學生經歷了猜想—實驗—論證的過程，在實踐中建構新知，讓學習真正發生。當學生總結出機器學習的一般過程，可認定目標1已達成。

教師課前給每個小組下發實驗樣本，樣本為實驗用到的四種垃圾，并根據每個小組的情況，發放不同的數量。每個小組根據實驗情況，記錄實驗結果。師生通過分析實驗數據，發現影響機器學習效果的兩個因素，得出實驗結論。由此，目標2已達成，學生突破了本課難點。

二、基于實踐定流程

學生知識、技能及數字素養的提升，應在提出和解決問題的過程中進行。本課的學習過程確定為四個環節：觀看分揀視頻，感知機器學習；開展學科實驗，探究機器學習；應用機器學習，解決實際問題；總結本課收獲，暢談智能未來。

（一）觀看分揀視頻，感知機器學習

上課伊始，筆者利用課件創設情境，以真實問題激發學生的興趣。“同學們，每當清晨睜開眼睛，總會覺得眼前一如往昔。殊不知，僅僅一天，我們的城市又有了一些‘變化’——每人每天產生0.8千克至1.2千克垃圾，鄭州中心城區日產垃圾7400噸。實行生活垃圾分類的意義重大。那么日常生活中，你是如何進行垃圾分類的呢？”

之后，教師播放“垃圾分類機器人”的視頻，引發學生思考“機器是如何進行分類的，機器如何具備垃圾分類的能力”，進而引入本課主題——機器學習。

此情境創設意在突出“趣”。教師通過設置基于真實問題的教學情境，將本節課所要落實的知識點、技能點與學生的生活實際有機結合，以興趣引導學生主動參與，使其積極投入到本課的學習中。

（二）開展學科實驗，探究機器學習

本環節中，學生將經歷猜想—驗證—總結—運用的學習過程。首先，教師播放“人工智能機器如何學習玩游戲”的視頻，引導學生猜測機器學習的過程，進行師生互動、生生互動。其次，學生利用編程平臺開展實驗，驗證猜想。學生分工、合作完成實驗，并對實驗數據進行分析，總結歸納出實驗結論。教師引導學生根據實驗過程總結機器學習的過程。最后，教師創設情境，引導學生思考能否利用訓練好的機器學習模型，創作出一個垃圾分類的程序。學生通過垃圾分類程序的實踐，加深了對機器學習過程的理解，學習目標1達成。

此環節設計意在彰顯“合”。通過各種形式的合作，學生各司其職，相互配合，完成學習任務，提高數字素養。

（三）應用機器學習，解決實際問題

學以致用是學習的最終目標。為了檢測學生對知識的掌握情況和運用知識解決問題的能力，教師將在應用機器學習解決實際問題的評價任務中檢測目標3的達成。

此環節中，教師帶領學生經歷小組討論—交流分享—主題創作—展示交流—相互評議—小組評價的學習過程，讓學生思考機器學習在生活中還有哪些應用場景。之后，學生自主選擇相應主題進行創作，并在操作完成后展示各自的成果，相互評議。通過“創意之星”“合作之星”“技術之星”的評選，教師對于學生的創作情況進行評價。至此，本節課的學習目標全部達成。

此環節設計意在體現“動”。學生在課堂上“動”起來，主動運用所學內容解決生活中的問題，提升知識遷移能力和學科思維水平。

（四）總結本課收獲，暢談智能未來

教師通過問卷掌握學生在本課的學習情況，并針對問卷結果對學生進行點評。同時，教師以數據的重要性引出自主可控技術，對學生提出希望。

此環節意在重視“評”。學生通過總結和評價，回顧本課內容，增強對數據的認識。

三、總結與展望

機器學習是人工智能的核心技術。教師可以選取生活中的真實問題激發學生的學習興趣，讓學生經歷原理探究的過程，在做中學、創中學，并將評價嵌入整個教學過程中，以評促學，以評促教。

（責編 韓玉兵 侯心雨）