中小学人工智能教学“生活化”的实施策略

闫妮　李楠

［摘 要］新一代人工智能教学回归了人工智能的本质，关注人工智能应用背后的原理和技术，但由于还处于起步阶段，往往偏离学生生活，使得学生缺乏亲身实践。文章通过分析信息科技新课标的要求和结合学生在人工智能方面的经验，提出中小学人工智能教学的实施策略：以陶行知生活教育理念为指导，以项目化学习为途径，让学生立足已有经验和认知水平，直面真实问题，通过实践探究，领悟人工智能的原理，并学会利用人工智能技术解决现实问题，突出人工智能的“生活化”韵味。

［关键词］中小学；人工智能教学；生活化

［中图分类号］    G633.67        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2024）11-0097-03

随着人工智能技术的不断发展，很多中小学信息科技教师一直在思考如何把“高深”的人工智能知识通俗易懂地教授给学生。《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称《信息课标》）提出“倡导真实性学习，以真实问题或项目驱动，凸显学生的主体性”等课程理念，这为人工智能教学指明了方向。因此，笔者以陶行知生活教育理念为指导，以项目化学习为途径，尝试在项目活动设计中注重与学生的生活建立紧密联系，让学生在真实情境中运用人工智能技术解决问题。具体实施中，从项目导入到项目分析，再到项目实施与评价，都力图做到“从生活中来，到生活中去”，实现“教学做合一”。通过实践，学生的人工智能意识和素养有了明显的提升。为此，笔者对中小学人工智能教学“生活化”的具体实施策略进行阐释和总结，以期为人工智能教学提供借鉴。

一、中小学人工智能教学发展阶段

2017年7月，《新一代人工智能发展规划》（以下简称《规划》）提出要“广泛开展人工智能科普活动”“在中小学阶段设置人工智能相关课程”的要求。自《规划》出台以来，各地区开展了形式多样的中小学人工智能基础教育实验。依据相关文献和政策文件，以《信息课标》的发布时间为节点，可将中小学人工智能教学划分成两个阶段。

（1）泛人工智能教学阶段。《信息课标》颁布前，各地区的中小学校开展了形式多样的人工智能教育探索与实践活动，比如遴选人工智能实验校或者试验区。这一阶段的人工智能教学属于“泛人工智能教学”，课程内容繁杂、更关注技术和硬件设备建设，而且一些属于编程、机器人、开源硬件、3D建模甚至手工搭建的内容被打包到人工智能课程中，更多的是以社团或者兴趣小组课程的形式开放，无法达到普及的程度。因此，泛人工智能教学难以触及人工智能的本质，并非真正意义上的人工智能教学。

（2）新一代人工智能教学阶段。自《信息课标》颁布后，“人工智能”成为课程逻辑主线之一，以“人工智能教学”为主题的教研活动相继开展起来。观照一些展示课例，仔细品味其教学内容及核心知识，可以看出更加关注人工智能背后的原理和过程，回归了人工智能的本质。此外，一大批中小学人工智能教材及教学用书争先出版，让人工智能教学的开展有了切实可行的抓手。因此，我们可以将《信息课标》颁布后的人工智能教学称为“新一代人工智能教学”。

二、中小学人工智能教学现状与对策分析

（一）教学现状

由于新一代人工智能教学仍处于起步阶段，与之相关的人工智能知识体系和评价机制暂未形成，因此还存在一些问题。

1.学习内容抽象，偏离学生生活

虽然人工智能的应用已经普及，但是其中涵盖的知识较为抽象。授课教师由于缺乏人工智能相关的系统知识，往往是将抽象的知识直接传授给学生。由于教学内容偏离生活和缺乏真实情境，导致学生难以理解，从而降低学习兴趣和期待。

2.缺乏亲身实践，难以实现知识迁移

由于缺乏免费的人工智能平台或者人工智能平台的使用受限，教师更多的是让学生观看视频体验人工智能的应用，对于人工智能背后的原理只是停留在教师讲解层面，对于某些功能在实现过程中经历了哪些环节，每个环节做了什么，学生没有深入实践。从新一代人工智能教学的角度看，这样的教学停留在理论层面上，无法触及人工智能的本质，难以进行知识的迁移运用，也达不到新课标的“科”与“技”并重要求。

（二）对策分析

分析以上问题，关键在于如何让知识“活”起来和“用”起来，让学生愿意学和学得牢。具体来说，是如何让学生理解人工智能背后的原理，并切实应用人工智能技术来解决生活问题。我们不妨从新课标理念、学生经验、陶行知生活教育理念等角度来分析，总结出一种可实践的思路，让人工智能变得“易学”、“易懂”和“易用”。

1.新课标理念——倡导真实性学习

《信息课标》倡导真实性学习，鼓励“做中学”“用中学”“创中学”，强调以真实问题引导学生经历原理运用过程，提高学生的学习参与度。在课程活动设计上，强调创设师生、生生互动的学习活动与项目任务，引导学生在真实情境中发现问题、分析问题、解决问题，围绕信息科技的基本概念形成分析问题的基本逻辑与观念［1-2］。因此，在实施人工智能教学时，教师可以将生活中的刷脸支付、无人驾驶、语音翻译等作为学习情境引入课堂，让学生通过解决相关问题掌握人工智能的原理。

2.学生已有的人工智能使用经验

近年来，人工智能技术已经广泛应用于各行各业。随着智能手机、智能家居的普及，人工智能应用已成为我们日常生活的一部分。人工智能具有识别语音指令、拍照识图、扫码支付、控制家用电器、提供智能安防和实现健康监测等功能。现代的学生，正在被各种人工智能产品包围着，学生具有丰富的人工智能使用经验，教师可结合学生的这些经验来开展教学，让学生结合自身体验分析人工智能的工作机制，将问题具体化，降低学生的学习难度。

3.陶行知生活教育理念

陶行知生活教育理念包含“生活即教育”“社会即学校”“教学做合一”三大主张。“生活即教育”是指生活本身就是接受教育的过程，在生活中受教育，教育也是生活的一部分。学生在日常生活中使用人工智能产品，其实也是在学习，只是没有提炼成知识。“社会即学校”指社会也是接受教育的场所，鼓励教育与生活、社会环境相结合。学生生活在人工智能高速发展的时代，已经被人工智能包裹着，属于人工智能的“原住民”，教师要结合社会背景分析学生的学情。“教学做合一”强调教师的教、学生的学和实践是一体的。教师的教学不能脱离学生的实际，需要引导学生亲身实践体验，强调知识的学习是亲身经历并领悟的过程。

基于上述分析，不妨以“学生的生活”为抓手，让人工智能教学“生活化”。教师要立足学生已有的经验和认知水平，让学生直面真实问题，增强实践探究。这样一方面有助于学生形成积极的学习态度，消除学生对人工智能技术和原理的陌生感；另一方面让学生在真实情境中理解和掌握人工智能原理和技术，形成利用人工智能技术服务生活和学习的意识和能力。

三、中小学人工智能教学“生活化”的具体实施策略

陶行知生活教育理念指导下的人工智能教学，要求教师紧密结合时代背景和学生的生活经历，挖掘问题情境、搭建学习支架、设计学习活动，突出实践性。那么实施人工智能教学时，每个教学环节怎么体现出“生活化”呢？

由于人工智能的原理性强，可以采用微项目化学习的方式开展教学，通过“项目导入”“项目分析”“项目实施与评价”“总结拓展”等环节来突出“生活化”，做到以“生活”导入，再回归“生活”应用。具体来说，在每个环节中应挖掘生活元素，让学生在实践中理解人工智能背后的原理和过程［3］。

（一）项目导入——以生活为本源，创设问题情境

项目导入是通过项目引导学生进入到问题情境中，让学生将问题与自身已有生活经验产生联系，从而涌现出主动探索的动力。项目导入有真实体验、模拟体验、阅读体验三种方式，可以根据具体内容来选择。通过不同方式架起知识与生活经验的桥梁，帮助学生快速进入项目情境中，发现问题的本质。

比如，通过“图像识别”项目让学生借助软件体验人脸识别在生活中的应用；通过“无人驾驶”项目让学生通过软件模拟自动驾驶的过程或观看无人驾驶应用于生活中的视频或图片；通过“智慧社会”项目呈现小区物业经理李大头遭遇的现实困境，引导学生进行初步探索，整理出传统小区中在垃圾分类、人员进出、路灯管理、车辆管理等方面存在的问题。

（二）项目分析——以生活为抓手，提炼原理过程

项目分析环节中，教师对问题进行剖析，通过分析实现原理和交互过程，梳理出人工智能的应用机制。由于人工智能原理具有抽象性和复杂性，因此教师可以借助生活中的处理方式或者人类的思考过程，为学生进行迁移学习提供支架，将人工智能原理形象化和具体化。

比如在分析“机器学习”时，教师可以类比人类认识物体的过程，进行提问：“图片中的是什么动物？人是怎么判断出小猫的？我们在小时候是如何认识小猫的？分析得到：①人在看到小猫后在大脑中对它建立初始特征；②大人告诉我们“这是小猫”；③随着多次看见和学习，就认识了什么是小猫［4］。从人学习的过程到机器学习的过程，学生更容易理解机器的学习原理。

又如在分析“人脸识别原理”时，教师先组织学生玩“从众多‘睛字中找‘晴字”的游戏，并让学生思考如何用人眼来寻找，总结得到“滑窗法”；然后分析图像中人脸识别的过程为用滑窗法划分区域，进行人脸筛选。最后，结合生活中美颜相机的应用，得到人脸识别时还会标记人脸的尺寸和位置信息。

（三）项目实施与评价——以生活为支架，促进深度探究

项目实施是指对原理进行拆解，把每个环节转化为具体的任务，这一环节是学生对原理的内化。为了确保项目活动的顺利推进，项目评价要贯穿整个活动过程。评价内容要融入有趣的生活任务或背景，指向真实社会和工作中所需的能力，让学生感受到评价能够真实地检测自己的能力并促进自己成长。

比如“无人驾驶”项目中，当检测到小车到路口时没有按要求转弯时，可通过分析现实生活中导航的使用情境，得出当判断到路口时，还需要走到路口，然后再转弯，从而解决了转弯问题。在分析小车在路上的行驶情况时，结合现实开车情形，得出直行、左转、右转三种情况，结合模拟得到传感器表示左转和右转的条件。“无人驾驶”项目中，在每个任务后面都会安排一次评价，反映学生的项目进展。评价没有采用传统的测验，而是通过拓展性任务和学习单反映学生的知识掌握和运用情况。

又如在“自然语言处理过程”一课中，让学生探究身边不同人工智能的应用原理，也是一种评价方式。具体来说，比如有的学生以“智能写诗”为例，分析出它能够实现“自动生成语句”的功能。原理是“第一步在机器中输入句子或者关键词，第二步是机器理解输入的句子，第三步是机器在数据库中找出可能的诗句，第四步是输出整首诗”。

（四）总结拓展——以生活为延伸，迁移应用原理

总结拓展是指对项目过程进行整体回顾，结合现实去拓展一些复杂情境。在人工智能教学中，教师要引导学生回到真实情境去思考问题，一方面检验学生对人工智能原理的迁移应用能力，另一方面让学生了解更真实的情况，实现“从生活中来，到生活中去”。

比如在“自然语言处理过程”的拓展环节中，教师首先提出问题：“自然语言处理技术还能创作什么？”接着，展示手机的语音助手，带领学生一起分析运用到的自然语言处理技术原理。随后，师生共同寻找身边的自然语言处理应用，如智能翻译、自动导航、微信的语音转文字等［5］。

通过在每个教学活动环节中将人工智能的学习与学生的生活建立联系，能够有效降低学生的认知难度，促进学生对人工智能原理和过程的理解。立足当下，人工智能正深刻改变着人们的生产、生活、学习方式。放眼未来，富有“生活化”的人工智能教学，秉持着一种“生活即教育”的态度，以培育学生未来智能发展所需要的知识、能力、素养为目标，让人工智能真正地“活”起来、“动”起来，让师生“身临其境”，实现学以致用、用以促学。

［   参   考   文   献   ］

［1］  中华人民共和国教育部.义务教育信息科技课程标准：2022年版［M］.北京：北京师范大学出版社，2022.

［2］  熊璋.“科”“技”并重：义务教育信息科技课程标准解读：访义教信息科技课标组组长熊璋教授［J］.中国信息技术教育，2022（9）：4-7.

［3］  闫妮.基于微项目化学习的人工智能教学实践研究：以《无人驾驶》为例［J］.中国信息技术教育，2023（11）：56-58.

［4］  汤莹，陈慧，任静，等.《走进人工智能》教学设计［J］.中国信息技术教育，2021（14）：28-31.

［5］  陈卫军，项婉.“科”“技”并重的初中人工智能教学实践：以“机中生智——AI对对联”一课为例［J］.中小学信息技术教育， 2023（4）：47-50.

（责任编辑 黄春香）

［基金项目］本文系江苏省教育科学“十四五”规划重点立项课题“基于大概念的项目化学习九年融贯式设计与实施研究”（B/2021/02/60）、苏州市陶行知研究会“十四五”一般课题“人工智能校本课程生活化开发的研究与实践”（SZTY21-0246）的阶段性研究成果。