实施大单元主题教学 促进核心素养发展

曾结婷

摘 要：在教学中，文章以单元教学核心素养为旨归，设计了“AI程序我体验”“AI程序我设计”和“AI程序我创编”三个活动，通过问题引领、任务分解、情景迁移等方法，引导学生借助数字资源和数字设备进行探究学习，逐步掌握中英文语音识别程序的编写原理和方法，提高数字化合作与探究能力，发扬创新精神。

关键词：大单元教学；人工智能技术；核心素养

一、案例背景

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》的修订，重在育人导向，强调“构建逻辑关联的课程结构”“学科原理与实践应用并重”的重要性。这些关键词都指向一个教育热点词——“大单元教学”。而提炼大主题是单元教学的核心，学习的目标与内容、任务与活动、过程与评价等都围绕大主题开展，构建单元主题使整个教学形成向心结构，有效促进信息意识、计算思维、数字化学习和信息责任四个重要素养有机融合，共同促进学生数字素养与技能的提升。

“语音点餐机器人”是对人工智能三年级上册第5课“让电脑听话”的教学内容重组，围绕“AI智慧餐厅”大单元主题，设计“语音点餐机器人”学习子主题，以“点餐活动”为活动主线展开“编写中英文语音识别程序”的学习。本单元的目标是“理解人工智能技术的工作原理及应用价值”，着眼于培养学生的信息意识和计算思维。

二、案例描述

（一）创设情境，引出课题

通过观看迎宾机器人揽客的情景，回顾本单元“AI智慧餐厅”第4课的学习内容，让学生感受迎宾机器人的强大语音识别和合成功能，为本课设计语音点餐机器人的学习埋下伏笔。本环节中以“你最欣赏这个机器人的哪些表现？”和“你还希望它有什么本领，使这家餐厅更加智能化？”两个关键问题，激发学生的奇思妙想，发扬创新思维，让学生调用已有的智能生活经验进行思考，形成整体意识。

（二）体验感知，理解原理（AI程序我体验）

本环节以“做中学”为指导思想，先让学生体验点餐程序的工作流程，帮助学生初步感知语音识别技术的应用，激发学生的探究欲和学习兴趣。然后结合学生丰富具体的操作经验提炼出语音识别的工作原理，让学生对语音识别技术有了更深入的理解，为后面的应用原理编程程序的学习做好铺垫。

（三）实验操作，验证原理（AI程序我设计）

本环节中围绕“电脑是如何运用语音识别技术来识别中文的？”这一研学问题设计两个编程任务，第一个任务是“编写中文语音点餐程序，让电脑识别你说的食物名称”，第二个任务是“设计一个中英文语音识别程序，实现用不同的按键来选择用中文或英文点餐”，由浅入深，逐步推进，突破中英文语音识别程序编写这一难点。

在任务一中，引导学生利用在线平台发布的微课、参考指南等数字资源，进行探究学习，学生通过自学初步掌握了中文语音识别程序的编写方法和编写原理。为加深学生对语音识别原理的理解，及时追问学生：“语音点餐程序能否识别家乡的方言？”并引导学生对照黑板板书分析是哪个步骤出了问题？学生通过猜想与验证，发现是“比对模型”这一步骤出错了，从而得出“因为目前还没编写出方言的语音模型，所以不能比对出方言语言对应的文字”这一结论。本环节能有效培养学生获取有用信息解决问题的意识，学生的计算思维得到一定的发展。

为顺利过渡到任务二的学习，依据新课标“倡导真实性学习”的课程理念。

笔者在教学中创设了这样一个真实问题情景：“餐厅客人来自五湖四海，说的不止是一种语言，但我们设计的这个点餐程序只能用一种语言来点餐，怎么办好呢？”

学生发现语音点餐机器人的不足并激发学生想到要为点餐机器人设置多种点餐语言的学习需求，自然过渡到“使用按键来切换点餐语言的程序编写”的任务学习。学生通过小组合作，借助流程图很快设计出中英文语音识别程序的算法，并依据流程图原理编写出对应的代码。最后学生能联系生活实际，运用所学知识进一步完善语音点餐机器人的功能，发扬创新精神。在这样一个“设计—实践—反思—改进”的循环迭代教学中不断优化教学，深化应用，促进学生核心素养发展。

（四）全课总结，智能测评

新课标强调对学生的评价要与新技术深度融合，本环节借助数字化设备——智能学伴对学生进行课堂检测和自我评价，学生通过抢答和自评，教师依托大数据分析，及时了解学生答题进程、掌握得好与不好的地方、答对率和低分率以及学生对自己表现的满意度，有针对性地讲解，反馈质疑，充分调动学生学习的积极性，促进课堂教学的有效性，落实教学评一体化的要求。

1. 课例片段1：运用语音识别原理编写中文点餐程序。

师：根据这个原理，自己动手编写一个语音点餐程序，编写之前我们先来思考一个研学问题：电脑如何运用语音识别技术来识别中文的？为了解决这个研学问题，我们先来完成基础任务。

师：老师发现大部分同学都已经把这个程序完成了，谁愿意和大家分享你设计的点餐程序？说说你用了什么积木来让电脑识别你说的中文？

生1：我用了一个“询问，开始中文语音识别”积木来识别中文，还用了一个“运行被点击”积木让程序开始工作。

生2：我设计了一个英文点餐程序。因为餐厅会有外国客人，把语音识别积木中的中文语言改为英文语言就可以了。

……

师：同学们，老师发现这个语音识别积木能识别中文、英文和粤语等语言，想一想，能不能识别家乡的方言呢？请你说一句方言来点餐，看看我们的语音识别程序能否识别出来？

生1：不能。

师：请问您来自哪里？请你上台说一句方言来点餐，好吗？

生：大家好，现在我用一句湖南话来点餐。

师：为什么电脑不能识别她说的方言？是语音识别过程中的哪一步出现问题了？

生：比对模型。

师：由于工程师还没成功编写出除粤语外的其他方言语音模型程序，所以暂时不能识别出对应方言的语言文字。如果你想把家乡话发扬光大，将来可以由你编写家乡方言的语言模型。

2. 课例片段2：编写中英文语音识别程序，实现用不同的按键来选择用中文或英文点餐。

师：小程序员们，餐厅客人来自五湖四海，说的不止是一种语言，但我们设计的这个点餐程序只能用一种语言来点餐，怎么办好呢？

生：增加英文点餐功能。

师：你很聪明哦，能想到把两种点餐功能结合起来。老师有一个好办法，我们可以用键盘上的按键实现语言切换。当客人想用中文点餐，就按c键。当客人想用英文点餐，就按e键。这个中英文点餐程序你会设计吗？不急，我们先用一个流程图来梳理设计思路。请小组合作学习，讨论如何让电脑根据客人按下的按键来做对应语言的语音识别？把讨论结果填在流程图上。

……

师：部分同学还没编写成功，是遇到什么困难了吗？

生：重复执行不知道放哪里/按下按键不能点餐。

师：哪位同学能帮帮她？

生：要把重复执行代码放在最外面。

师：原来我们到这里只是编好中文和英文语音识别程序。要想反复地点餐，还需使用“重复执行”积木，这样电脑才能一直收到我们的指令。

三、案例反思

1. 教材重组结构化。本课以核心素养为导向，充分发挥课程育人价值。采用大单元主题教学，紧密围绕“AI智慧餐厅”单元主题，创设“语音点餐”这一子主题，实现教材内容重组和二度开发，用点餐这一真实生活情景为主题，巧妙地完成“中文”到“英文”语音识别的学习过渡，自然而流畅，内容连贯、层层递进、优化设计，有效教学。主题新颖有趣，贴近生活，学生经历从体验到理解和创编的真实过程，充分发挥学习小主人的魅力，让课堂不仅仅是传授知识，更多的是学生核心素养的提升。

2. 教学方法多样化。为让学生更好地掌握用编程的方法来调用语音识别积木从而实现语音识别技术，本课采用情境教学、任务驱动、范例教学、小组合作多种教学方法组织教学，在教学过程中坚持以生为本，教师为辅的原则，为学生提供微课、研学案、参考指南等脚手架，让学生经历自主学习、合作探究的过程，掌握语音点餐程序的编写原理和方法，发展计算思维。

3. 学习方式创新化。本课融通多种技术和在线平台开展教学，为学生打造数字化学习环境。在教学过程中师生依托人工智能在线平台开展任务发布、获取学习资源、创造作品和提交任务等数字化学习活动，创新学生的学习方式，培养学生有效利用数字设备解决问题的能力和创新意识。

4. 作品创作数字化。人工智能是信息科技课的分支，也是有产出的，就是学生作品，学生运用所学编程知识，借助数字平台创编程序，创造出了独具特色、功能完善的数字化作品。在创造过程中本人给予学生充分的创作时间和展示机会，并通过自我评价、小组互评、教师点评多元化评价，综合评定学生各方面的表现，提高学生学习的积极性。

本课能很好地落实融合五育、融通技术、融汇四评、培养学生核心素养的课标要求，构建学生乐学的课堂教学新样态。但本课也有一些不足，比如教师演示时偶尔忘记控屏，二是思维性点播可以更深入。虽然三年级的人工智能课以通识教育、体验为主，但在课堂中适当对问题进行追问，渗透思维提升也是有必要的，总的来说大单元教学在提升教学效益、落实课程核心素养的同时，能达成培养学生发展核心素养的目的。