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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)成為教師關(guān)注的重點(diǎn)。本文以《成語(yǔ)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(yǔ)接龍《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)成為教師關(guān)注的重點(diǎn)。基于此，筆者嘗試以《成語(yǔ)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?；顒?dòng)規(guī)劃分步呈現(xiàn)1.定義目標(biāo)，明確活動(dòng)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(dòng)有效地開展學(xué)習(xí)。筆者創(chuàng)設(shè)了課堂互動(dòng)情境——成語(yǔ)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(dòng)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生的好奇心，讓他們對(duì)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(jì)強(qiáng)調(diào)知識(shí)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(dòng)體驗(yàn)分析問題，明確后續(xù)的學(xué)習(xí)任務(wù)。2.設(shè)計(jì)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(yǔ)接龍游戲后，教師以視覺識(shí)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(gè)視覺識(shí)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(shí)別，從而形成一個(gè)有效的運(yùn)行系統(tǒng)。學(xué)生在分析成語(yǔ)接龍游戲運(yùn)行的活動(dòng)中，要分析一個(gè)個(gè)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(shí)別系統(tǒng)原理出發(fā)進(jìn)行有效的認(rèn)識(shí)與分析，并結(jié)合成語(yǔ)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(yè)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(shí)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(gè)功能模塊，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測(cè)。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(jì)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(yǔ)并將其放置在攝像頭可以識(shí)別的中間位置，這樣屏幕上的角色就能識(shí)別并說(shuō)出相應(yīng)的成語(yǔ)（如圖4）。這是一個(gè)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(shí)，而且促進(jìn)了學(xué)生的知識(shí)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(shí)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(shí)遷移。例如，在《成語(yǔ)接龍》一課的學(xué)習(xí)中，學(xué)生體驗(yàn)到了視覺識(shí)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(shí)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(yè)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(shí)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(yǔ)接龍》一課的學(xué)習(xí)中，學(xué)生能夠把成語(yǔ)替換成水果，說(shuō)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(píng)價(jià)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(dòng)中，教師鼓勵(lì)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(huì)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(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和解決問題的能力。（2）多元評(píng)價(jià)，改進(jìn)教學(xué)在課堂教學(xué)過程中，多元評(píng)價(jià)是對(duì)出現(xiàn)的客體對(duì)象從不同的維度、不同的角度進(jìn)行評(píng)價(jià)，這樣的評(píng)價(jià)能夠產(chǎn)生不同的學(xué)習(xí)成效。從評(píng)價(jià)主體來(lái)看，評(píng)價(jià)可以分為教師評(píng)價(jià)和學(xué)生評(píng)價(jià)。教師評(píng)價(jià)是依據(jù)現(xiàn)有的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)或者采用新的權(quán)衡評(píng)價(jià)對(duì)各個(gè)方面進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，無(wú)論是學(xué)生還是作品生成都是有效的評(píng)價(jià)對(duì)象。學(xué)生評(píng)價(jià)則是利用學(xué)生互評(píng)或者小組評(píng)議等方式進(jìn)行有效的活動(dòng)點(diǎn)評(píng)。每個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象注重的評(píng)價(jià)維度都是一個(gè)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(gè)性化發(fā)展中，通過多元評(píng)價(jià)，可以更好地了解學(xué)生的個(gè)性特點(diǎn)和學(xué)習(xí)需求，促進(jìn)個(gè)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(shí)間都放在學(xué)生對(duì)知識(shí)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(dòng)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(lái)應(yīng)用所學(xué)知識(shí)。尤其是通過課程學(xué)習(xí)中的案例分析和項(xiàng)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(shí)，加深對(duì)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(shí)代經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和文化發(fā)展要求，吸納國(guó)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(xiàng)目化”主題活動(dòng)展開，利用問題、現(xiàn)象等因素引導(dǎo)學(xué)生，從單一的知識(shí)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(gè)過程，不僅可以幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)信息科技課程的魅力所在，還可以在一系列活動(dòng)之后促使學(xué)生深化認(rèn)知，提升知識(shí)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