小學人工智能教學策略探究

摘要：隨著中小學人工智能教育的逐步推廣與開展，如何為學生的人工智能學習奠定堅實的基礎成為教師關注的重點。本文以《成語接龍》一課為例，探索了人工智能模塊教學的策略，以期能夠從不同角度、不同維度培養(yǎng)學生的探索能力及創(chuàng)新能力。關鍵詞：課程標準；人工智能；成語接龍《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）的頒布，使得人工智能教學成為信息科技課程的內(nèi)容。隨著中小學人工智能教育的逐步推廣與開展，如何能夠為學生的人工智能學習奠定堅實的基礎成為教師關注的重點。基于此，筆者嘗試以《成語接龍》一課為載體，進行小學人工智能教學策略探索，促進學生人工智能素養(yǎng)的提升?；顒右?guī)劃分步呈現(xiàn)1.定義目標，明確活動內(nèi)容（1）情境導入，提出問題教師創(chuàng)設真實情境，提出有關生活的問題，引導學生積極主動有效地開展學習。筆者創(chuàng)設了課堂互動情境——成語接龍，并提問：該游戲的制作運用了什么技術？這樣以問題驅動學生思考，激發(fā)學生的好奇心，讓他們對學習主題產(chǎn)生興趣。（2）范例體驗，明確任務傳統(tǒng)的教學設計強調知識與技能的固定傳授，而在新課標的引導下，課堂教學更注重在真實環(huán)境下發(fā)現(xiàn)真實問題并重塑目標的問題導向探討，通過活動體驗分析問題，明確后續(xù)的學習任務。2.設計探究，生成迭代思維（1）探秘系統(tǒng)原理，提升認知在體驗成語接龍游戲后，教師以視覺識別系統(tǒng)原理分析（如圖1）為主，引發(fā)學生的思考，進而提升學生的認知。整個視覺識別系統(tǒng)的原理是先數(shù)據(jù)輸入再模型訓練，最后進行驗證識別，從而形成一個有效的運行系統(tǒng)。學生在分析成語接龍游戲運行的活動中，要分析一個個具體的問題，進而提升了原有的認知。（2）梳理系統(tǒng)框架圖，理清思路教師帶領學生從視覺識別系統(tǒng)原理出發(fā)進行有效的認識與分析，并結合成語接龍的教學課例，演示“創(chuàng)設體驗—任務研學—實踐反饋—拓展嘗試—研習總結”五大課堂環(huán)節(jié)（如下頁圖2），使學生學習AI的思路更加清晰透徹。3.驗證結果，梳理流程步驟（1）驗證執(zhí)行代碼教師帶領學生從認識模塊腳本出發(fā)，通過相應操作進行有效的素材收集，再搭建整個功能模塊，并進行實驗檢測。首先，要求學生從開啟攝像頭到截取視頻幀的一系列操作都要標注“為什么做”，讓學生感受程序收集素材的實踐過程。其次，通過點擊相應腳本進行素材模型訓練（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)學生計算思維的整體性和有序性。（2）展示結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的成語（如圖4）。這是一個直觀有效的驗證過程，直接將思維從腳本模塊化轉為可視化，不僅提高了學生的智能意識，而且促進了學生的知識遷移及應用。4.遷移應用，鞏固素養(yǎng)習得（1）實例替換，驗證效果教師提出問題“視覺識別技術還可以在哪些方面進行有效利用”，促使學生發(fā)散性思考，進行知識遷移。例如，在《成語接龍》一課的學習中，學生體驗到了視覺識別技術，以及腳本實現(xiàn)的結果，因此，有學生提出了“水果識別”，利用已有水果的圖片讓模型進行訓練學習，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）應用歸納，深化認知歸納能力的提升可以幫助學生更好地理解知識之間的聯(lián)系和邏輯關系，加深思維的深度，拓寬思維的廣度。在《成語接龍》一課的學習中，學生能夠把成語替換成水果，說明通過人工智能的學習提升了學生的認知，促進了學生的思維迭代與創(chuàng)新展示。5.評價學習，提升環(huán)節(jié)效能（1）展示總結，拓展效能在課堂學習活動中，教師鼓勵學生積極展示作品，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）實現(xiàn)一些新的功能。通過拓展效能，學生能夠跨學科、跨領域地應用所學知識，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和解決問題的能力。（2）多元評價，改進教學在課堂教學過程中，多元評價是對出現(xiàn)的客體對象從不同的維度、不同的角度進行評價，這樣的評價能夠產(chǎn)生不同的學習成效。從評價主體來看，評價可以分為教師評價和學生評價。教師評價是依據(jù)現(xiàn)有的評價標準或者采用新的權衡評價對各個方面進行點評，無論是學生還是作品生成都是有效的評價對象。學生評價則是利用學生互評或者小組評議等方式進行有效的活動點評。每個評價對象注重的評價維度都是一個有利的視角，可以幫助教師改進教學方式、教學內(nèi)容等，也可以幫助學生拓寬思路、改進作品。在促進個性化發(fā)展中，通過多元評價，可以更好地了解學生的個性特點和學習需求，促進個性化學習和發(fā)展。另外，還可以增強批判性思維，提高學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中，大部分的教學時間都放在學生對知識點的消化與技能的練習中，這雖然能夠確保學生“學有所獲”，但卻是一種機械地被動接受。而在素養(yǎng)導向的課堂中，教學是從真實的現(xiàn)象、問題出發(fā)，促使學生進行真實性的學習思考。所以，人工智能模塊的學習可以理論結合實踐，讓學生除了理解概念，還要通過實際操作來應用所學知識。尤其是通過課程學習中的案例分析和項目實踐，學生可以在實際問題中應用所學的AI知識，加深對AI原理和方法的理解。這種實踐性學習可以培養(yǎng)學生解決問題的能力和創(chuàng)新思維。2.反思：研學課堂，樣態(tài)構建新課標明確指出，“面向數(shù)字時代經(jīng)濟、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)象等因素引導學生，從單一的知識層面走向多元的內(nèi)容整體與素養(yǎng)導向，并在“真情境+真問題”的解決主線上進行未知領域的探究及拓展。通過這個過程，不僅可以幫助學生認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生深化認知，提升知識遷移能力和學科思維水平，讓學科核心素養(yǎng)真正落地生根。研學課堂可以通過實地考察、實驗觀察等方式，讓學生親身體驗信息獲取的過程，培養(yǎng)他們獲取、篩選和處理信息的能力。學生可以通過實踐探究信息科技背后的原理和應用，提升信息獲取與處理的核心素養(yǎng)。課堂學習可以以小組合作的形式展開，學生在