基于“问题驱动”的小学人工智能教育实践探究

谢庆琰

摘要：教学质量的提高取决于有效的教学过程，教学过程的关键在于有效的教学方法。为改善以教师讲授为主的传统教学方法，现探究加入“问题驱动”的信息技术与人工智能课堂，通过驱动性“问题”的设计与提出，激发学生思考，让不同层次的学生都可以参与到问题解决中来，提升学生的积极性，增进课堂教学的有效性。

关键词：问题驱动;人工智能教育;教学方法

著名是科学方法论学者源波普尔认为：“正是问题激发我们去学习，去发展知识，去实践，去观察。”问题在教学改革发展中有着至关重要的地位，通过问题可以激发学生的求知欲，启发学生已学知识，对问题进行深入思考和研究，调动学生积极性强化教学课堂的师生互动，从而提升教学质量问题。

一、教育理论分析

（一）建构主义学习理论

建构主义学习理论认为，知识不是通过教师传授得到的，而是学生在一定的情境下，借助于他人的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构方式获得的。建构既是对新知识意义的建构，同时又包含对原有经验的改造和重组。该理论启示我们，基于“问题驱动”的教学，让学生在解决基于真实情境的现实问题的强烈驱动下，主动地、合作地完成学习任务，是一种十分有效的意义建构学习途径。教师应通过设计有效的教学活动，引导学生在自主探究、协作交流中制作出可展示的作品。

（二）实用主义教育理论

实用主义教育理论即杜威的“从做中学”思想，即把获取主观经验作为确定教材、教法和教学过程的基本原则。该理论对基于“问题驱动”的教学设计具有一定指导意义，“问题”是做的核心，教学的设计要与学生实际经验相关，引导学生在参加各种活动时，提出问题，并解决问题。杜威在“做中学”不仅非常强调学生的中心地位和主体关系，还非常重视教育过程中师生之间的合作关系，教师应做好“教”与“学”两者的协调工作，在学生充分发挥自主性的同时，仍要发挥教师的主导作用，共同参与学生的活动。

二、教学设计前提——学情为本

我校在区域大力推广人工智能普及性课程的实施要求下，针对4年级开展了每周一次的常规教学课程。四年级学生在经过一年的信息技术课程学习后，对计算机的基础操作能力明显提升，他们兴趣浓厚，好奇心强，但对于人工智能课程的内容还较为陌生。学生虽具备一定的动手实践能力，但缺乏与实际生活相结合的经验和应用，人工智能课程的开展恰好为学生提供了发展的平台和契机。

小学阶段人工智能教育的重点为“初感知”，我校结合学生认知发展特点，在人工智能课程的实践上整合了信息技术与科学的相关知识，以图形化编程scratch为主，通过模块搭建、编写模拟语音助手的“人机对话”程序等强化了学生的动手实践能力，同时又对原有的信息技术课程内容进行巩固和深化，让学生进一步了解人工智能的功能，发展“计算思维”能力，为更好地培养学生信息化能力，提升学生信息素养搭建了桥梁。

三、教学设计原则

驱动教学法即基于问题的教学方法，简称PBL。问题设计是PBL教学法的基础，也是教学设计中的关键。一般地说，问题设计应遵循以下几个原则：

1.目标明确。问题设计必须紧扣教学目标，要求教师把握课标内涵，深挖教材，吃透要点，精心设计。

2.由浅入深。问题设计应有启发性、层次性，应给学生清晰的逻辑感，由易到难，做到循序渐进，以增强学生自信，促使积极思考。

3.难度适当。问题设计应结合实际，遵循学生认知规律，要有难度、有梯度，同时要具备培养信息素养、思维逻辑等价值。

4.全员参与。问题设计应注重调动学生积极性，同时尽量做到让每一个学生产生思维上的交互，力争人人都能参与、人人都可表现、人人都有收获。

四、教学实施策略

1.提问激趣

提问应贴近生活，结合时事，以实例入手，切记“假、大、空”，为学生创设合理的情景，使学习在与本次教学目标一致的情景中发生。

2.头脑风暴

此环节采用小组讨论的形式开展，课堂一般会呈现百花争艳的场景，学生各抒己见，发言踊跃。例如针对“环境保护”问题，学生思考提出自制再生纸，快递纸箱循环利用，改善小区照明以节约用电等想法。针对“人口老龄化”问题，学生提出着力于老年人身心健康、出行安全等问题可以制作一款“智能手环”。该环节应尽量给足时间，让学生充分思考，教师随时观察，逐步引导学生理清问题思路，而非急于动手实施。

3.设计实施

活动以小组为单位，各成员间合理分工，协作完成设计和制造。这一环节学生将充分发挥自己的主体作用，大胆去想和设计，同时也考验学生的沟通能力，要学会如何与组间成员达成共识。教师仅作为学习中的支架参与其中，给予鼓励，及时帮助。同时教师要主动观察，善于发现问题，如为共性问题，应详细记录，及时指导。

以制作“老年人防走失智能小物件”为例，某小组共5名学生，在实施过程中，他们分工明确：组长A负责统筹安排，组员B和C开展实地走访，组长D和E进行网络搜索，他们通过多种形式进行资料收集和前期调研，大家各抒己见，经过反复讨论，最后民主地推选出本组设计思路为“智能手环”，同时确定了以心率监测、外出定位、提醒功能、一键报警、紧急求助、号码显示为主要功能，组内一团和气。

4.创意制造

此环节是人工智能课程的核心环节，学生需要在已定实施计划的基础上，对软硬件进行结合操作。小学阶段，我们主要采用图形化编程进行学习，结合Arduino UNO开发板及简易的开源模块来实现作品的功能。学生在制作“智能手环”的过程中，还选用了掌控板、RGBLED灯、加速度传感器、OLED显示屏等材料，有的材料并非在课堂上所认识，而是学生间合作交流、共同尝试所找到的更合适的解决方案。

5.成果分享

学生在各个阶段都需要进行成果的分享、交流及展示，有思想的碰撞、资料的共享、技术的切磋、问题的探讨、实物的展示，每一次都是辛勤付出后的狂欢，每一次都会有宝贵经验的获取。这个环节，重要而珍贵，不论是对老师还是对学生来说，都是一次成长，学生间相互借鉴，继续创造。

6.效果评价

问题驱动的教学需要“即时评价”作为支撑，“即时评价”符合新课程倡导的“立足过程，促进发展”的评价原则，“即时评价”更加直接、快捷，因为及时，所以更让人印象深刻，有助于教师了解学生的个性特点及潜能。具体实施中应同时设立过程性评价及形成性评价，评价标准可以由师生共同制定，评价对象应包含教师评、学生自评及组内互评，同时记录下学生在整个学习过程中的问题和收获。

五、结束语

“问题驱动”教学法以问题为主线，把教学内容巧妙地隐含在各个问题之中;以教师为主导，引导学生学会从多角度去思考、发现和寻求解决方法;以学生为主体，实现从头到尾都是由学生来完成，最终培养了学生的创新意识和动手实践能力。基于“问题驱动”的课堂更凸显了人工智能教育的特征，真正激发了课堂活力，启迪了学生思想，是教学改革道路上永不褪色的催化剂。

参考文献：

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