“和AI 一起认识负数”教学实践与思考

文|丁亚光

【教学内容】

苏教版五年级上册第一单元。

【课前思考】

最近，聊天机器人ChatGPT火热出圈。作为一款预训练生成式人工智能软件，ChatGPT 可以就任何议题生成文本，完成包括回答问题、写文章、做翻译、写代码、出方案等工作。

ChatGPT 的出现将给教育带来什么样的机遇与变化？ChatGPT可以作为一名“教师”进行授课，即使目前它在知识以及能力方面还存在一些缺陷和不准确之处，但是只需要对ChatGPT 进行相应的训练，它一定能做得更好。

可以说，教育与AI 的深度融合时代已经到来。作为教师，如何调整自己的角色定位？如何借助新技术提升教育的深度和广度？

本节课利用某人工智能软件和学生一起认识负数，对人工智能环境下的教学进行了一定的探索。

【教学重难点】

利用人工智能探索问题的方法。对信息的理解和辨别。

【教学准备】

某人工智能软件、希沃易课堂、平板电脑。

【教学过程】

一、介绍语言处理模型

师：同学们知道最近爆火的人工智能是什么吗？

生：ChatGPT。

师：说一说你对它的了解。

生：ChatGPT 是一个人工智能，你问它问题，它都可以回答。

师：你真是一个科技小达人！下面通过一段短片，来进一步了解它。

（播放ChatGPT 的短视频）

师：今天，我们请来了某人工智能软件，我们就叫它小A 吧！由它和我们一起来认识负数。

（揭示课题：和AI 一起认识负数）

【思考：通过对ChatGPT 的介绍，让学生了解当前自然语言处理模型发展的水平，激发学生运用人工智能探索新知的兴趣。】

二、了解学习方式

师：我们通过什么方式跟人工智能打交道？

生：可以打字。

生：还可以用语音。

师：也就是用这些方式跟AI进行对话。那么，对话要注意什么？

生：语言要清晰，意思要明确。

【思考：引导学生明确，运用人工智能首先要学会如何与它进行对话。表达越清晰、明确，得到的反馈越精准。】

三、探究概念

1.提出问题

师：关于负数，你想知道什么？课前已经请同学们进行了思考，下面请在学习小组内交流，概括出最想知道的问题，待会儿和小文进行对话。

生：什么是负数？

生：两个负数的和大于零吗？

生：负数在生活中有什么应用？

生：负数是谁发明的？

……

教师归纳：负数的意义、应用、运算、起源……

【思考：研究从问题开始。围绕“认识负数”这一主题，学生讨论并提出感兴趣的问题，教师适当进行归纳，明确研究的方向，以便和某人工智能软件对话交流。】

2.角色定位

师：既然有小A，是不是不需要老师了？为什么？

生：说到深奥的东西，老师要给我们翻译一下。

生：我们在跟AI 对话的时候，有时需要老师的帮助。

师：今天课堂的主角一定是你们和小A，老师就当一个助手吧。

【思考：《义务教育数学课程标准（2022 年版）》指出，有效的教学活动是学生学和教师教的统一，学生是学习的主体，教师是学习的组织者、引导者与合作者。有了人工智能的参与，学习过程中各对象的关系必然会作出相应的调整。教师要弱化知识传授的角色，同时又要发挥人工智能无法替代的作用。】

3.负数的意义

学生跟小A 对话，提问：“什么是负数？”

师：说一说，你从小A 的回答中读懂了什么？

生：负数是比0 小的数。

生：负数与正数表示的意义相反。

生：正数前面加上负号便成了负数。

师：那0 是正数还是负数呢？为什么？

生：0 是正数，因为它的前面没有负号。

生：0 既不是正数也不是负数，因为它是正数和负数的分界点。

师：0 到底是正数还是负数呢？怎么办？

生：（齐）问小A。

【思考：学生初次体验与人工智能软件对话，感到很惊奇。教师指导他们学习的方法，对于人工智能的回答，从能读懂的开始认识。对于“0 是正数还是负数”的疑惑，学生自然而然想到了请教人工智能软件。】

4.负数的应用

师：有同学想知道，负数在生活中有什么应用？也来问一问小A。

师：谁来简单介绍一下，负数在生活中的应用？

生：负数可以应用在温度、建筑、海拔、金融等方面。

5.深入理解

师：通过和小A 的对话，我们已经初步知道什么是负数、负数的应用。但是，这些负数在生活中究竟表示什么意义呢？还需要进一步理解。画图是理解知识的好方法。小A 也可以画图，想不想让它来画一画负数？

师：和你想的一样吗？

生：不一样。

师：看来，人工智能也不能完全满足我们的要求，有时展示的信息可能不是我们所需要的。

师：在课前预学中，老师已经让同学们自己尝试用画图的方法解释在生活中看到的负数。下面请将你的作品用平板拍照上传，一起来分享。

学生拍照上传作品。教师挑选两幅作品，请学生来解释负数的意义。

生：-1 表示地面以下第1 层，-2 表示地面以下第2 层，一般是地下停车场。

师：那1 和2 表示的是什么？

生：表示地面以上第1 层、第2 层。

师：0 在哪里？

生：（手指图中的长线）0 指的是地面。

生：-10℃指的是零下10℃，-20℃指的是零下20℃。

师：10℃和-10℃里面都有10，这两个10 有什么相同和不同？

生：它们都表示和0℃相差10℃。但是10℃表示的是比0℃高10℃，-10℃表示的是比0℃低10℃。

（教师介绍用正、负数表示海拔高度）

小结：正、负数可以用来表示一组具有相反意义的量。

师：现在再来看一看小A 回答的“什么是负数”，是不是理解得更深一点？

生：是的。

生：我发现“如2，代表的就是2 的相反数”这句话是错误的，应该是“-2 代表的就是2 的相反数”。

师：这说明什么？

生：人工智能有时候也会出错。

师：是的，所以一定要对信息进行仔细地辨别，这个例子就是特别好的提醒。

【思考：只有真正理解了人工智能的语言，才能将知识内化。学生通过画图、展示交流，对负数意义的理解更清晰、更深入。在过程中，学生发现人工智能不是万能的，甚至会提供错误的信息，所以需要进行仔细辨别、修正。进而，学生对人工智能有了更客观的认识。】

6.负数的运算

师：刚才有一些同学想了解负数的运算。负数的运算并不是小学里需要掌握的技能。有这样的想法很好！特别是有了小A，感兴趣可以自己探索，包括刚才小A 的回答中提到的“绝对值”，都可以自己去了解。

【思考：人工智能为个性化学习提供了有利条件。对于感兴趣的问题，学生完全可以通过与人工智能对话，自己去探索。】

7.负数的起源

师：负数是如何产生的？继续问一问小A。

人工智能软件回答。（略）

四、巩固练习

师：小A 不仅可以带我们去探索知识，也可以检测我们学习得怎么样。

人工智能软件给出关于负数的练习题。（略）

师：老师课前选择了几道题，大家来挑战一下。

（学生在平板上完成，大屏即时反馈练习情况，学生评讲）

【思考：人工智能软件可以回答问题，也可以设计问题。这个环节一方面展示了人工智能的检测功能，另一方面学生在平板上答题并对练习情况即时反馈，可以让教师和学生更好地了解学习的效果。】

五、拓展应用

师：今天小A 和同学们对话学习非常愉快，它准备再给大家展示一个绝活——写一首赞美负数的诗。

小A 朗诵这首诗。

【思考：通过“写一首赞美负数的诗”，让学生从不同的角度对负数有了进一步的认识。同时，学生也体验到大语言模型的重要功能——文本生成。】

六、回顾总结

师：通过今天的学习，你有什么收获？

生：我知道了什么是负数，负数在生活中的应用很广泛。

生：我还知道了负数的起源。

师：今天我们通过和AI 对话，收获了这些新知识。对于这样一种新的学习方式，你有什么感受呢？

生：小A 很厉害，问的问题都能答出来。

生：我们中国的科技很强大。

生：知道了AI 的优点与缺点。

生：时代在发展，教育方式也在改变，我们和AI 一起学习，不仅认识了负数，也体验了人工智能带来的帮助。

师：今天，我们在和AI 一起探索新知识的过程中，知道了学会对话很重要，而且在对话中还要深入理解，同时对信息进行仔细地辨别。我们发现，人工智能在很多方面确实比人类要“能”。但是，人工智能终究是人类创造的，我们一定要运用自己的智慧，和人工智能一起去创造更美好的未来。

【思考：学生在“和AI 一起认识负数”的过程中，不仅掌握了负数的相关知识，更重要的是对人工智能有了更深的体验和认识。特别是通过和人工智能软件的对话，学生内心产生了人机交流的好奇心，也进一步激发了学生利用新技术探索、创新的愿望。】