例谈信息技术教学中人工智能内容的教学设计与优化

肖娟

当前，人工智能教育已进入不少中小学的课堂，不少地区也将人工智能教育内容作为中小学信息技术教育的重要组成部分。信息技术是一门前沿学科，如何按照中小学生的认知水平和学习规律将人工智能教育落实在课堂教学中，以培养学生的创新意识和实践能力？笔者在参与了近期小学信息技术课堂人工智能内容教学的案例研讨后，用三个典型案例对人工智能教学中体验、编程、原理讲解等关键环节进行了分析，并提出下一步教学的建议和思考。

本文体验探究为主

苏霍姆林斯基说过，“使学生亲身感受到知识获取的过程，其乐趣是知识本身无法给予的”。人工智能教学更是如此，既要贴近学生实际生活，又要让学生自由探索和体验新技术，发展问题求解的能力，在活动—体验—提炼—思考—实践过程中完成体验探究的全过程。

案例分析：《语音识别技术》一课。

基本环节：本课中，教师设计的教学重点是学生对语音识别技术的应用和感受，难点是让学生了解语音识别技术的原理。本课共设计感知、体验、应用和创新四个教学环节：感知环节，首先通过听写两个成语，让学生分析人类进行语音识别的过程，再观看语音识别技术的小视频，让学生调整机器进行语音识别的次序;体验环节，为每个小组提供一个智能设备，让学生根据不同的语音任务进行体验;应用环节，学生根据三个使用语音识别的场景，分析技术的使用优势;创新环节，让学生思考如何利用语音识别功能解决生活中的实际问题。最后教师布置拓展任务，即让学生讨论智能语音门锁的利弊。

分析与思考：本课的环节设计紧凑，思路清晰，学生参与度较高，但教学难点没有突破。课堂的感知环节没有达到预期效果，学生对声音特征提取和模型的匹配两个抽象内容没有很好地掌握，学生的简单体验不足以支撑对本知识点的建构。

如大卫·库伯所言，学习是一个从激活具体经验开始，经历反思观察，达到抽象概念化，再通过主动实验回到具体经验的一个循环往复的学习圈，经历“具体→抽象→具体”的迭代。因此，如果一定要在第一个环节展示機器进行语音识别的过程，那么在接下来的各环节，教师要有意识地引导学生对原理进行探究、验证，加深学生对原理的理解。

本文编程实践为主

编程实践是在感知体验、了解原理之后，通过图形化编程或使用编程语言，让学生通过自主设计硬、软件作品来表达自己的想法和创意，解决生活中的实际问题。为了让学生加深对原理的认知和熟悉设计作品的基本流程，通常在项目活动中开展编程教育。

案例分析：“自动避障机器人”项目。

基本环节：本项目设5个课时，分别是项目设计—造型搭建—功能实现—造型美化—展示分享，信息技术教师负责项目设计和功能实现环节，科学教师负责造型搭建环节，美术教师负责作品造型美化环节，语文教师负责作品展示分享。本课是第3课时，使用传感器编程实现自动避障功能，让学生使用图形化编程实现条件判断模块功能，如果变量值为1，执行避障功能。

分析与思考：整个项目设计相对完整，设计理念突出STEAM教育理念。本节课有两个特点：一是小组合作熟练，组内学生在项目完成过程中分别担任程序员、打字员和汇报员，各司其责，分工协作，学习过程非常顺畅;二是学习资源丰富，项目学习过程中教师为学生自主学习提供了微课、动画视频、网页学习平台等学习资源，为学生探究提供了必要条件。

项目式学习和STEAM教育理念在中小学信息技术课堂中的展示形式丰富多样，但也存在不少问题，主要问题集中在课堂时间的限制，以及教学内容的开放性、作品的个性化、问题的深度等方面。例如，本堂课中项目内容既定，课堂容量较小，仅为条件判断模块中条件表达式“红外避障变量==1”的教学，学生可施展空间受限，动手操作的积极性不高。针对这种情况，教师可以提供多个简单模块使用的学习资源，丰富学习的成果，更加关注学生学习能力的提升。项目学习基于学生体验，不仅要真实、有趣，还要呈现模式多样、答案不确定的问题，以激发学生探究的欲望和学习动机。

本文原理讲解为主

基本原理是人工智能课程的重要组成部分，基本原理的讲解考验教师对信息技术课程标准中人工智能课程的理解和对技术原理本身掌握的程度，是中小学教师开展人工智能课程面临的关键问题。

案例分析：《数制》一课。

基本环节：本课的设计思路是提出问题—提炼已知—探索新知—关联新旧知识—解决问题，教师课前用读心术游戏做问题铺垫，从十进制、时钟、圆角等学生熟悉的计数方式引出二进制。通过讲解，学生完成练习单，进一步深入到位权的学习，教师通过问卷星检测学生学习结果，最后解秘读心术。

分析与思考：本课的设计以问题为导向，教师逻辑思维较强，教学思路清晰，课堂反馈及时有效。但由于教师针对教学设计中的主要目标——二进制转化的知识点输入过多，学生学习的积极性和参与度受到影响，学生学习方法和能力的培养并没有很好地体现，需要进一步优化课堂设计。

理论课在信息技术一线教学中往往存在较大问题，其中一个主要的原因是离开计算机，教师容易将信息技术理论课上成数学课，或道德与法治课，甚至语文课。信息技术学科的优势和特点不容易突出，是因为教师对信息素养的本质认识不到位，信息素养的本质就是无论在何种硬件条件下，学生面对复杂问题，都要能够运用信息技术教学中所学的操作能力和技术思想通过合作、交流、分享解决问题。在本案例中，在有效的情境引入后，教师可以将二进制转化的学习任务设计为任务群，作为学生合作探究解决的主要内容，教师提供丰富的素材或适当的协作，师生共同达成本课教与学的目标。

本文结束语

在人工智能课程中，无论是体验、编程还是原理的学习，在落地中小学信息技术课堂的时候，都离不开信息技术课堂教学的本质，即从重知识讲授、重工具应用、重兴趣提升转变为重视学生信息素养的全面综合教育和培养，只有重视信息技术的科学本质，才能凸显学科的育人价值。