探索人工智能教育的三新路径

张爱峰

【摘 要】新课标将人工智能作为六条逻辑主线之一，其从原来课程内容的一部分，变为独立的内容模块，突显了在中小学开展人工智能教育的必要性。人工智能教育为培养学生学力、提升科创素养，提供了重要的内容载体和实施路径。

【关键词】学力；人工智能；科创素养

【中图分类号】G434   【文献标识码】A

【论文编号】1671-7384（2023）06-051-02

学力合金：人工智能教育的新内涵

“学力”一词，当前还没有形成统一的认识，我国也尚未科学地确立“学力”这一概念。一方面，学力的含义受到规定者自身儿童观、心理观、教育观和价值观的制约。另一方面，学力的含义又随着时代和社会的发展不断发生着变化。

就信息科技课程而言，学力指向學生的核心素养，是学生在认知、技能和情感三个方面的集中体现，是学生通过课程学习逐步获得的学科知识、关键能力和优秀品质[1]。让学力带得走，是指让学生的学习能力、综合素养得到有效提升，培养能让其终身受益的能力素养。

时代应答：人工智能教育的新使命

习近平总书记指出，加快实现高水平科技自立自强，是推动高质量发展的必由之路，能不能如期全面建成社会主义现代化强国，关键看科技自立自强。信息科技学科作为开展科技教育的主阵地，肩负着时代赋予的历史责任和伟大使命。

新课标将人工智能作为六条逻辑主线之一，突显了在中小学开展人工智能教育的必要性。在信息科技课堂开展人工智能教育，有利于丰富教育内涵，改进教育方式，改善教育生态，引导学生在轻松愉悦、积极主动的状态下探索前沿科技；有利于全面培养学力，提升学生科学精神、计算思维、创新意识和创新能力等学科素养。这正是对国家“双减”政策的主动回应。

“三生”策略：人工智能教育的新实践

1.经历学习过程，催学力生发

充分经历学习过程是“形成学力”这个目标达成的必由路径，也是过程目标，发挥过程的育人价值。教师紧紧围绕“教、学、评”三个方面开展教学，才能使学生经历基于真实情境的任务解决的完整学习过程。本文以“身边的人工智能”一课为例详述。这节课曾在徐州举办的江苏省信息技术优课评比中获一等奖。

（1）教。第一，创设真实情境，激发学生的学习动机。学生在真实的情境中发现问题，从中抽取出基本特征，然后对问题进行抽象、分解、建模，并通过设计算法形成解决问题的方案[2]。因为在徐州上课，所以教师创设了游览汉文化景区这个学生熟悉的教学情境。学生通过百度识图，识别彭祖、刘邦、项羽等徐州的历史名人。学生初步认识图像识别技术，同时对家乡的自豪感油然而生，学习动机被激发。第二，精心设计教学环节，激发学生求知欲。教学环节的设计，既要符合新课标的理念，也要考虑小学生专注力不能持久的年龄特点。这堂课，教师每隔十分钟左右设计一个环节。学生先体验“百度识图”，然后体验人脸识别和语音识别，了解人工智能的工作原理，加深对“核心是计算，基础是数据”的理解。学生在初步体验人工智能编程后，理解人工智能的实现过程，感受计算思维和工程思维。三个环节环环相扣，层层递进，不断激发学生的求知欲。

（2）学。首先，教师建立以小组为单位的学习组织架构，提高学生的参与度。组建学习共同体，一方面让学生的个人价值得到充分体现，另一方面也锻炼了学伴间的协作交流能力。课前教师将每3个学生分成一个合作小组，其中1名组长、1名技术顾问、1名发言人。小组成员的角色并非固定不变，会根据不同的学习任务进行互换。每个人的组织能力、操作能力和表达能力都得到发展。其次，让探究真实发生，促进深度学习。本课提供给学生的导学案中，教师设计了“试一试”：体验百度识图，“说一说”：用“如果……那么……”的自然语言表述人工智能的工作原理，“写一写”：用流程图表达人工智能的实现过程，与三个教学环节相呼应。

（3）评。多维评价方式，持续保持学生的学习动力。我们在学校“金种子”课程评价体系的基础上，形成了人工智能教育课堂的评价策略。本课采取教师评价、学生自评、组内互评、组间互评等多维评价方式，将评价贯穿于课堂教学的全过程。教师在课堂中将小组进行捆绑考核，根据小组成员的表现颁发“金种子”奖章，通过这种方式持续保持学生的学习热情和创新动力。

2.明晰基本原理，促学力生根

明晰基本原理是课堂的基础目标。我们强调让学习真实发生，对知识深度理解、整体理解，让学生每堂课都能学有所得、学有所成、学以致用。教师要求学生加深对于基本原理的理解，探索利用人工智能技术解决生活实际问题的过程和方法。

（1）突破课时限制，实施项目式教学方式。本课的教学是围绕“百度识图辨名人”“人脸识别开道闸”“语音识别控风扇”三个项目展开的。在课堂上，教师给予学生充裕的时间经历学习的全过程，通过不断试错建构自己的认知体系。项目式教学，为学生创造了沉浸式学习体验，学生在获取深度知识的同时提升了自身的科创素养。

（2）巧用图式语言，揭开人工智能核心奥秘。算法设计是人工智能技术实现的核心和基础，图式语言是表达算法思维的最佳载体，能化抽象为直观、化模糊为清晰、化晦涩为浅显。新课标也提出，在小学阶段要让学生用自然语言逐步过渡到用流程图来描述求解简单问题的算法，帮助学生进行系统建模、厘清解决问题的环节，建立与编程之间的关联。在“人脸识别开道闸”这个环节，师生先将工作流程分解成“智能识别、智能判断、智能执行”三个核心环节，据此设计了算法流程图。但是学生在运行程序时却发现一个问题，只有第一个人能成功打开道闸。通过分析流程图，学生很快就发现问题：三个核心环节只运行了一次程序就结束了，将其放在循环体中，问题迎刃而解。

3.回归育人本质，让学力生长

生成学力是对“真学习”的全面检验，指向立德树人的根本任务，指向学生发展核心素养的培育。学力培养关注学生的全面发展，不仅要关注学生的现在，更要关注学生的未来。生成学力不是课堂教学的终极目标，而是让学力不断生长，为学生终身学习与持续发展、个性化发展提供原动力。

本课最后一个环节是为景区设计语音控制的智能风扇。因为在前一环节学生已经了解了人工智能的工作原理，所以教师引导学生运用知识迁移，顺利完成了智能风扇的设计。课上有学生提出，因为景区环境复杂，会出现不能准确识别的情况，将智能风扇设计成“来人就转，人走就停”。一石激起千层浪，创新思维的火花一旦被点燃将会发出耀眼的光芒。又有学生提出这种设计不节能，天气必须达到一定的温度才能开启风扇。就这样，智能风扇的设计不断迭代更新，学生的创新潜能彻底被激发出来，学习也由课堂延伸到课外。

新课标将“信息技术”更名为“信息科技”，体现了“科”与“技”并重的教育理念。在信息科技课堂中开展人工智能教育，实现了信息科技课程从计算机教育走向人工智能教育、从技能掌握走向学力培养提升的变革。

注：本文系南通市教育科学“十四五”规划2021年度课题“基于人工智能的少儿科创素养提升实践研究” （课题立项编号：GH2021017）研究成果

参考文献

计春明. 发展学力，培养学生信息技术学科核心素养——以苏教版信息技术课堂《初识Scratch》的教学为例[J]. 小学教学研究，2020（6）： 90-92.

王铮若. 培养低年级小学生计算思维的信息科技游戏化教学模式探索[J]. 教育传播与技术，2023（1）： 38-42.