走近人工智能 也能乐学实践

    崔子千

    

    

    

    我国学生发展核心素养为“学生应具备的、能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力”。信息技术学科核心素养包含：信息意识、计算思维、数字化学习与创新和信息社会责任。新课程标准强调构建具有时代特征的学习内容，在解决问题的过程中，让学生参与到信息技术的沟通、共享、合作与协商中，体验知识的社会性建构，成为具有较高信息素养的中国公民。从国家育人层面到学科核心素养范围，从技术教育软硬件建设发展到教学内容的多样化，无不看出国家对于信息技术课程的重视与其发展规律的尊重，我国的技术教育正逐步向更个性化的创新转变中。

    2019年《新一代人工智能教育基础与科普丛书》面世，丛书中《小学人工智能基础》是由北京市东城区教师研修中心组织市区级骨干教师在专家和技术公司的指导下完成编写，围绕人工智能知识点展开，突出思维素养的培养，重视学生的认知能力。以《小学人工智能基础（上册）》为例，共有四个单元：走近人工智能、知识表示与推理、机器理解、机器感知。其中，本课“走近人工智能”属于学科起始课。教材中从前言起，就用吸引学生的故事讲明了“人工智能”并非新鲜事物，已出现在我们生活的方方面面。走近、了解与应用为本单元指出了学习的方向。

    作为一名信息技术教师，在以往的信息技术教学中，面对学生对于学科起始课的兴趣与思维程度不高，在小学基础教育人工智能领域推出新教材的重要节点，我基于学习科学“友善用脑”理念开展了“乐学实践”信息技术课堂实践研究，聚焦对“人”的关注，关注“人”怎么学。大胆尝试通过团队为基础的学习方式，设计贴近儿童生活的学习目标，创意嵌入目标兼具趣味性与挑战性的多感官学习活动、打造友善的学习环境等，激发学生的好奇心与创造力，提升学生的信息素养。

    学情分析与教学目标

    教材中第一单元第一课共有三个教学目标：（1）了解智能及什么是人工智能;（2）了解人工智能在生活中的实际应用;（3）体验典型的人工智能产品。

    本课大多采用概念讲解结合应用体验方式授课，为教师结合教材探索更创新的授课形式提供了尝试的可能性。学校六年级的学生已经历了两年的信息技术学习，面对本单元全新的人工智能学习内容，学生存在“接触过”“好像懂”的现实情况。现状是学生在生活中听说过人工智能的部分内容;学生在生活中，接触过部分人工智能应用或设备;学生并不缺乏生活中的发现，而是相对随意、需要对学习活动进行设计，帮助学生简化概念、尝试使用信息技术的“眼光”分析生活中的典型案例、了解人工智能的特点。

    在与专家进行多轮研讨沟通后，结合多种概念，小学阶段人工智能可以看作“使用机器代替人类实现认知、识别、分析、决策等功能，其本质是对人的意识与思维的信息过程的模拟”。

    基于国家学生核心素养培养目标，学科核心素养定义与教材设计思路，结合学生的学情进行分析之后，我将本课的学习内容进行教材处理，本课的学习目标设定为：（1）启发人工智能学习意识;（2）了解人工智能是对人的意识与思维的信息过程的模拟;（3）能够通过案例对比、解读目标（2）。学习重点为了解人工智能是对人的意识与思维的信息过程的模拟。学习难点为能够通过案例对比、解读教学重点。

    教学策略与方法

    要了解人工智能是对人的意识与思维的信息过程的模拟，如何突破对这种“模拟”的理解是最困难的，不同的学生有着个性化的思考方式和情感体验。本课尝试将学习科学的理论与教学策略运用于信息技术学科活动课，基于“友善用脑”学习科学理念对学生学习方式进行大胆变革。设计“以学生为主体的，嵌入教材目标兼具趣味性与挑战性的团队学习活动”，为学生创设有利于不同学习风格的工作环境、活动任务与规则。在这节人工智能起始课中，一节传统的概念学习课中，走出机房，离开硬件的束缚，点燃思维的律动，鼓励学生通过自己独一无二的大脑来完成学习，从而培育学生的信息素养。

    课例实践

    本课，采用学生“团队学习”的方式，针对三个学习目标，通过三个体验活动完成，分别是“对比吧，图片”、“反想”大挑战与“未来设计师”。

    1.活动一：对比吧，图片

    规则：各团队要根据随机出示的组图，尝试提取信息进行对比，思考并说出它解决了什么问题。能准确说出解决什么问题的团队将获得加分。答题顺序由随机抽牌产生。组图素材共5组，涉及问题特定型智能，涵盖远程交互、大数据、图像识别、语音识别等人工智能生活应用。

    本活动聚焦学习目标“启发人工智能学习意识”;学生通过图片对比，分析、发现人工智能已解决的问题，并在各组的发言中彼此倾听质疑、补充、归纳，形成学习素养。此活动也是一个破冰活动，团队基础热身、熔炼的过程，学生们体验分工有序;感受课堂自由、民主、合作的氛围。

    2.活动二：“反想”大挑战

    材料：朝阳门桥环形路口为传统红绿灯，日常非高峰时段，该环形路口为东二环主要交通要道。早晚高峰时常年拥堵，如有热心市民报警，会有交警到达临时指挥和手控红绿灯疏导交通。路口附近有众多中小学幼儿园、医院等机构。团队研究：目前的红绿灯系统有哪些“不智能”的体现？

    任务为根据真实案例，各团队抽取任务密函，从不同角度研究问题。规则为抽取任务密函，解析材料，填写任务单。人人参与、合作完成（对应评价），有时间限制。

    以往课堂多从智能角度分层次讲解、体验。本课尝试从逆向思维入手，引导学生分析生活实际中問题成因的“不智能”体现，从而认识到学习人工智能领域的重要性与必要性，体会人工智能是对人的意识与思维的信息过程的模拟。任务单共有三种。第一种基于非高峰时段情景进行预设分析;第二种为高峰时段;第三种基于特殊人群、特种车辆角度进行分析。各团队汇总现象，归纳分析原因，尝试结合活动一组图技术发展的智能共同点，基于活动二材料“不智能”问题，可梳理得出人工智能技术有可能解决目前存在的真实问题。

    3.活动三：未来设计师

    信息技术学科核心素养中“创新与信息社会责任”是重要一项，也是最难“教”的一项。通过活动二的小结自然引出本活动，针对任务二各团队发现的“不智能”问题，以自己喜欢的方式（如文字、绘画、表演等）进行体现人工智能本质（是对人的意识与思维的信息过程的模拟）的设计。

    本活动聚焦学习目标三，并将目标（1）（2）（3）进行串联理解。这个情景更接近于真实信息化问题解决的思维过程，考查各个团队把几年来所学的技术和本课了解的知识结合生活经验在团队合作的环境下综合应用，有一定难度，但是学习内容与学生生活经验相连接，学生有着自己独特的学习方式和表达角度，学活了并体验应用了新授概念。

    课堂结尾，师生共同回顾学习过程与学习目标的达成情况，结合最新鲜的王府井智能十字路口红绿灯改造，小结普及人工智能相关概念的同时也应该关注信息时代的道德伦理。

    教学反思与分析

    整节课基于以学生为中心的团队学习，教师的评价导向和语言不仅关注学生们对概念逐步理解，也注重团队的全员参与、关键症结的研究，以及团队内外的倾听、规则、合作等;在注重课堂组织教学的同时更关注学生的学习体验感，引导学生感受团队的概念，有统一目标、紧密合作、相互负责，努力做到最好。

    1.学生为中心——乐学实践的金钥匙

    在课题研究过程中，通过学情测试（思维类型&认知倾向）分析出，有的学生偏向于“视觉型”，这类学生看课件PPT和板书时比别人记忆更清晰;有的学生偏向于“听觉型”，老师或同伴在讲授、分享时，他们的记忆时间更长;还有的学生属于“动觉型”，摸摸学具、设备，表演，都是让他们印象最深的学习方式。面对不同类型的学习者，教师在国家核心素养的培养背景下，课程标准的指导下，教材编写目标的理解中，如何在实际信息技术课堂教学中穿插更贴合学习者的教材处理与学习活动设计，成为改善学习者体验感、精准聚焦学习目标、提升学习效率的关键“智能钥匙”。

    2.多感官学习——教育公平的课堂文化

    敢于变化课堂教学方式是教师自身理念变化后的体现，这种表达需要有具体的操作路径和操作方法。在我的乐学课堂实践中，有一个工具箱“T+6M+C”（T团队学习+M多感官教学、M思维导图、M音乐、M冥想、M健脑操、M适应学生自己的学习方法+C穿越）学习科学课堂教学策略。

    基点的转变、工具的选取让我的信息技术课堂大大改变了传统的课堂“讲授+操作练习”为主线的教学模式。其中，视觉型学习方式包括图片、海报、表格、卡通形象、丰富的色彩;听觉型的学习方式包括节奏、音乐、演讲、辩论、讨论;动觉型的学习方式包括表演、肢体语言、角色扮演;走出教室，在教学中这几种教学方式彼此交互、联合，带着孩子们“玩”起来。

    课堂上，学生从“排排坐”转变为“团团坐”，基于面对任务与教师的团队评价，共同解决他们感兴趣的问题。在这样的学习中，孩子们通过讨论、画图、演示等方法有更多机会表达自己的观点;在这样的学习中，没有了老师焦急地催促，反而多了些学生个性的思考和学生间相互的交流，每一位学生在融洽的环境中更加从容的学习。有学生表现出比日常学习状态或表达交流有明显进步时，组内的队友和组间的观众都会报以真正的赞许和喝彩。因为在合作中他们体验着用自己的方式解决质疑的同频快乐。这不断鼓励学生思考、形成学生知识迁移的活动，允许学生充分表达与展示、不断倾听与分享提升思维的深度与品质，从掌握知识要点到真正形成察知力、学习力。

    3.小小摩擦——课堂社會性的价值体现

    在这样的课堂中也会出现广大教师们比较担心的“小冲突”，如团队内意见不同，甚至会有小的争吵，关于这种小的摩擦，我认为也很有价值。于是这样的课就会出现孩子们相互的辩论甚至争论。前文说过有些儿童通过听觉学习效果更好，有些要看，有些要运动，本身这种真实的学习过程就调动了孩子们的多感官激发学习的活力。更为可贵的是这样的过程也是儿童社会化意识体验的过程、社会适应的培养过程。课堂有组织、有顺序、有规则，这就是社会的缩影。团队在进行分享时，各团队互动的学生有时候还有一些小的不满意，要表达出来，如补充和质疑。学生们开始反思“我们为什么刚才表现不是很好？”“我们觉得可能是说串了？说少了？”下次学生就记住了。

    基于人本主义的课堂本质是民主的，削弱了老师在课堂里的“知识权威”。而这样环境中的孩子得到的是信息素养、民主素养与法制观念。21世纪，在异质群体中的问题解决能力、合作共赢的能力将是这些孩子们未来必备素养。学生是活生生的生命，那么我们的信息技术课堂也应该是活生生的。

    作者单位：北京市东城区新鲜胡同小学