小學(xué)人工智能教學(xué)策略探究

摘要：隨著中小學(xué)人工智能教育的逐步推廣與開展，如何為學(xué)生的人工智能學(xué)習(xí)奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)成為教師關(guān)注的重點(diǎn)。本文以《成語接龍》一課為例，探索了人工智能模塊教學(xué)的策略，以期能夠從不同角度、不同維度培養(yǎng)學(xué)生的探索能力及創(chuàng)新能力。關(guān)鍵詞：課程標(biāo)準(zhǔn)；人工智能；成語接龍《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）的頒布，使得人工智能教學(xué)成為信息科技課程的內(nèi)容。隨著中小學(xué)人工智能教育的逐步推廣與開展，如何能夠?yàn)閷W(xué)生的人工智能學(xué)習(xí)奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)成為教師關(guān)注的重點(diǎn)?；诖耍P者嘗試以《成語接龍》一課為載體，進(jìn)行小學(xué)人工智能教學(xué)策略探索，促進(jìn)學(xué)生人工智能素養(yǎng)的提升。活動規(guī)劃分步呈現(xiàn)1.定義目標(biāo)，明確活動內(nèi)容（1）情境導(dǎo)入，提出問題教師創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，提出有關(guān)生活的問題，引導(dǎo)學(xué)生積極主動有效地開展學(xué)習(xí)。筆者創(chuàng)設(shè)了課堂互動情境——成語接龍，并提問：該游戲的制作運(yùn)用了什么技術(shù)？這樣以問題驅(qū)動學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生的好奇心，讓他們對學(xué)習(xí)主題產(chǎn)生興趣。（2）范例體驗(yàn)，明確任務(wù)傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計強(qiáng)調(diào)知識與技能的固定傳授，而在新課標(biāo)的引導(dǎo)下，課堂教學(xué)更注重在真實(shí)環(huán)境下發(fā)現(xiàn)真實(shí)問題并重塑目標(biāo)的問題導(dǎo)向探討，通過活動體驗(yàn)分析問題，明確后續(xù)的學(xué)習(xí)任務(wù)。2.設(shè)計探究，生成迭代思維（1）探秘系統(tǒng)原理，提升認(rèn)知在體驗(yàn)成語接龍游戲后，教師以視覺識別系統(tǒng)原理分析（如圖1）為主，引發(fā)學(xué)生的思考，進(jìn)而提升學(xué)生的認(rèn)知。整個視覺識別系統(tǒng)的原理是先數(shù)據(jù)輸入再模型訓(xùn)練，最后進(jìn)行驗(yàn)證識別，從而形成一個有效的運(yùn)行系統(tǒng)。學(xué)生在分析成語接龍游戲運(yùn)行的活動中，要分析一個個具體的問題，進(jìn)而提升了原有的認(rèn)知。（2）梳理系統(tǒng)框架圖，理清思路教師帶領(lǐng)學(xué)生從視覺識別系統(tǒng)原理出發(fā)進(jìn)行有效的認(rèn)識與分析，并結(jié)合成語接龍的教學(xué)課例，演示“創(chuàng)設(shè)體驗(yàn)—任務(wù)研學(xué)—實(shí)踐反饋—拓展嘗試—研習(xí)總結(jié)”五大課堂環(huán)節(jié)（如下頁圖2），使學(xué)生學(xué)習(xí)AI的思路更加清晰透徹。3.驗(yàn)證結(jié)果，梳理流程步驟（1）驗(yàn)證執(zhí)行代碼教師帶領(lǐng)學(xué)生從認(rèn)識模塊腳本出發(fā)，通過相應(yīng)操作進(jìn)行有效的素材收集，再搭建整個功能模塊，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測。首先，要求學(xué)生從開啟攝像頭到截取視頻幀的一系列操作都要標(biāo)注“為什么做”，讓學(xué)生感受程序收集素材的實(shí)踐過程。其次，通過點(diǎn)擊相應(yīng)腳本進(jìn)行素材模型訓(xùn)練（如圖3），使腳本程序能夠更加“智能”。在此過程中，梳理腳本、搭建邏輯順序能夠有效培養(yǎng)學(xué)生計算思維的整體性和有序性。（2）展示結(jié)果教師出示提前打印好的成語并將其放置在攝像頭可以識別的中間位置，這樣屏幕上的角色就能識別并說出相應(yīng)的成語（如圖4）。這是一個直觀有效的驗(yàn)證過程，直接將思維從腳本模塊化轉(zhuǎn)為可視化，不僅提高了學(xué)生的智能意識，而且促進(jìn)了學(xué)生的知識遷移及應(yīng)用。4.遷移應(yīng)用，鞏固素養(yǎng)習(xí)得（1）實(shí)例替換，驗(yàn)證效果教師提出問題“視覺識別技術(shù)還可以在哪些方面進(jìn)行有效利用”，促使學(xué)生發(fā)散性思考，進(jìn)行知識遷移。例如，在《成語接龍》一課的學(xué)習(xí)中，學(xué)生體驗(yàn)到了視覺識別技術(shù)，以及腳本實(shí)現(xiàn)的結(jié)果，因此，有學(xué)生提出了“水果識別”，利用已有水果的圖片讓模型進(jìn)行訓(xùn)練學(xué)習(xí)，然后幫助提高分辨能力（如下頁圖5），這就是思維迭代的高階收獲。（2）應(yīng)用歸納，深化認(rèn)知?dú)w納能力的提升可以幫助學(xué)生更好地理解知識之間的聯(lián)系和邏輯關(guān)系，加深思維的深度，拓寬思維的廣度。在《成語接龍》一課的學(xué)習(xí)中，學(xué)生能夠把成語替換成水果，說明通過人工智能的學(xué)習(xí)提升了學(xué)生的認(rèn)知，促進(jìn)了學(xué)生的思維迭代與創(chuàng)新展示。5.評價學(xué)習(xí)，提升環(huán)節(jié)效能（1）展示總結(jié)，拓展效能在課堂學(xué)習(xí)活動中，教師鼓勵學(xué)生積極展示作品，并通過作品的介紹，闡述后續(xù)的拓展效能。在介紹作品的過程中，學(xué)生可能會產(chǎn)生新的想法，如可以添加其他的傳感器（聲音傳感器、光線傳感器等）實(shí)現(xiàn)一些新的功能。通過拓展效能，學(xué)生能夠跨學(xué)科、跨領(lǐng)域地應(yīng)用所學(xué)知識，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和解決問題的能力。（2）多元評價，改進(jìn)教學(xué)在課堂教學(xué)過程中，多元評價是對出現(xiàn)的客體對象從不同的維度、不同的角度進(jìn)行評價，這樣的評價能夠產(chǎn)生不同的學(xué)習(xí)成效。從評價主體來看，評價可以分為教師評價和學(xué)生評價。教師評價是依據(jù)現(xiàn)有的評價標(biāo)準(zhǔn)或者采用新的權(quán)衡評價對各個方面進(jìn)行點(diǎn)評，無論是學(xué)生還是作品生成都是有效的評價對象。學(xué)生評價則是利用學(xué)生互評或者小組評議等方式進(jìn)行有效的活動點(diǎn)評。每個評價對象注重的評價維度都是一個有利的視角，可以幫助教師改進(jìn)教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容等，也可以幫助學(xué)生拓寬思路、改進(jìn)作品。在促進(jìn)個性化發(fā)展中，通過多元評價，可以更好地了解學(xué)生的個性特點(diǎn)和學(xué)習(xí)需求，促進(jìn)個性化學(xué)習(xí)和發(fā)展。另外，還可以增強(qiáng)批判性思維，提高學(xué)生的問題解決能力和決策能力。收獲與反思1.收獲：重塑內(nèi)容，理清概念在傳統(tǒng)的信息科技課堂教學(xué)中，大部分的教學(xué)時間都放在學(xué)生對知識點(diǎn)的消化與技能的練習(xí)中，這雖然能夠確保學(xué)生“學(xué)有所獲”，但卻是一種機(jī)械地被動接受。而在素養(yǎng)導(dǎo)向的課堂中，教學(xué)是從真實(shí)的現(xiàn)象、問題出發(fā)，促使學(xué)生進(jìn)行真實(shí)性的學(xué)習(xí)思考。所以，人工智能模塊的學(xué)習(xí)可以理論結(jié)合實(shí)踐，讓學(xué)生除了理解概念，還要通過實(shí)際操作來應(yīng)用所學(xué)知識。尤其是通過課程學(xué)習(xí)中的案例分析和項目實(shí)踐，學(xué)生可以在實(shí)際問題中應(yīng)用所學(xué)的AI知識，加深對AI原理和方法的理解。這種實(shí)踐性學(xué)習(xí)可以培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力和創(chuàng)新思維。2.反思：研學(xué)課堂，樣態(tài)構(gòu)建新課標(biāo)明確指出，“面向數(shù)字時代經(jīng)濟(jì)、社會和文化發(fā)展要求，吸納國外信息科技的前沿成果，基于數(shù)字素養(yǎng)與技能培育要求，遴選課程內(nèi)容”。研學(xué)課堂可以通過“項目化”主題活動展開，利用問題、現(xiàn)象等因素引導(dǎo)學(xué)生，從單一的知識層面走向多元的內(nèi)容整體與素養(yǎng)導(dǎo)向，并在“真情境+真問題”的解決主線上進(jìn)行未知領(lǐng)域的探究及拓展。通過這個過程，不僅可以幫助學(xué)生認(rèn)識信息科技課程的魅力所在，還可以在一系列活動之后促使學(xué)生深化認(rèn)知，提升知識遷移能力和學(xué)科思維水平，讓學(xué)科核心素養(yǎng)真正落地生根。研學(xué)課堂可以通過實(shí)地考察、實(shí)驗(yàn)觀察等方式，讓學(xué)生親身體驗(yàn)信息獲取的過程，培養(yǎng)他們獲取、篩選和處理信息的能力。學(xué)生可以通過實(shí)踐探究信息科技背后的原理和應(yīng)用，提升信息獲取與處理的核心素養(yǎng)。課堂學(xué)習(xí)可以以小組合作的形式展開，學(xué)生在