以設(shè)計(jì)促學(xué)習(xí)

合理的教學(xué)設(shè)計(jì)，能有效幫助學(xué)生樹立課程理念，獲得知識(shí)技能，掌握方法步驟，使學(xué)生能將所學(xué)靈活運(yùn)用于外部世界。通過(guò)設(shè)計(jì)來(lái)促進(jìn)學(xué)習(xí)，必須明確任何對(duì)教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)都是為了學(xué)習(xí)者（學(xué)生）的學(xué)習(xí)來(lái)展開的，教學(xué)設(shè)計(jì)的核心是學(xué)生。筆者通過(guò)4MAT系統(tǒng)模式及Feden-Vogel模式設(shè)計(jì)高中信息技術(shù)案例的過(guò)程，探討如何通過(guò)教學(xué)各環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)來(lái)促進(jìn)學(xué)生的有效學(xué)習(xí)。

● 基于4MAT系統(tǒng)模式案例設(shè)計(jì)

4MAT系統(tǒng)模式又稱為自然學(xué)習(xí)模式，它是由美國(guó)“學(xué)習(xí)公司”總裁麥卡錫博士在1979年創(chuàng)立的一個(gè)新型有效的學(xué)習(xí)框架。該模式將學(xué)習(xí)風(fēng)格與腦科學(xué)研究結(jié)合起來(lái)，并根據(jù)人們感知和處理信息的方式，形成一種獨(dú)特的、順應(yīng)個(gè)性學(xué)習(xí)需求的教學(xué)模式。圖1為學(xué)習(xí)者以4MAT學(xué)習(xí)的一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)例。

第一階段，Johnny看到他的哥哥們是騎自行車去學(xué)校。他注意看他們是怎樣騎自行車的，騎自行車看上去很容易；第二階段，他請(qǐng)他的哥哥們（騎自行車的專家）展示他是怎樣騎自行車的；第三階段，Johnny騎上自行車，并嘗試騎行，他發(fā)現(xiàn)騎自行車并不像看上去那么容易；第四階段，他調(diào)整了自己，回過(guò)來(lái)再次嘗試騎自行車。在上述學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)習(xí)者的大腦經(jīng)歷觀察反映、抽象假設(shè)、行動(dòng)試驗(yàn)、形成具體經(jīng)驗(yàn)四個(gè)階段，即4MAT模式的四個(gè)象限，整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程組成一個(gè)循環(huán)圓圈。

4MAT模式以關(guān)注學(xué)習(xí)者為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合左右腦的不同特點(diǎn)，將教學(xué)分解為八個(gè)環(huán)節(jié)（如圖2所示），可較好地為學(xué)習(xí)者提供有意義的學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生有足夠的練習(xí)機(jī)會(huì)，且可“靈活調(diào)整”學(xué)習(xí)內(nèi)容，并在這一過(guò)程中發(fā)掘所學(xué)在生活中的應(yīng)用價(jià)值。高中信息技術(shù)課程內(nèi)容大致可分為“動(dòng)手做、如何做、為何做及做了何”四個(gè)方面，與4MAT模式四個(gè)象限的特點(diǎn)較切合?，F(xiàn)以高中信息技術(shù)必修模塊中“信息的加工與表達(dá)——用智能工具處理信息”為主題，進(jìn)行4MAT模式教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)。

1.本課時(shí)教學(xué)目標(biāo)。人工智能研究處于信息技術(shù)發(fā)展的前沿，它的研究、應(yīng)用和發(fā)展在一定程度上決定著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向。高中人工智能課程目標(biāo)的基本點(diǎn)定位在了解和體驗(yàn)上，讓學(xué)生了解信息技術(shù)發(fā)展的前沿，體驗(yàn)若干典型人工智能技術(shù)的應(yīng)用，感受人工智能對(duì)學(xué)習(xí)和生活的影響，激發(fā)對(duì)信息技術(shù)未來(lái)的追求。

2.本課時(shí)教學(xué)任務(wù)?！缎畔⒓庸づc表達(dá)》課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)要求：通過(guò)部分智能信息處理工具軟件的使用，體驗(yàn)其基本工作過(guò)程，了解其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。通過(guò)課堂討論、觀看媒體資料、網(wǎng)絡(luò)搜索、操作實(shí)踐、學(xué)習(xí)教材等手段，學(xué)生能夠：①了解人工智能技術(shù)的含義及智能工具的應(yīng)用范圍；②列舉人工智能技術(shù)在社會(huì)、生活中的應(yīng)用實(shí)例；③按功能對(duì)常見(jiàn)的智能應(yīng)用進(jìn)行分類；④在操作實(shí)踐活動(dòng)中，了解智能工具的基本工作原理及其應(yīng)用價(jià)值；⑤樹立辯證思想，客觀看待人工智能技術(shù)對(duì)社會(huì)的影響，培養(yǎng)正確的信息技術(shù)運(yùn)用觀。

3.本課時(shí)教學(xué)內(nèi)容：①人工智能、模式識(shí)別、自然語(yǔ)言理解、機(jī)器翻譯；②智能工具的應(yīng)用范圍；③常見(jiàn)智能工具的操作（“小靈鼠”軟件、OCR軟件、在線翻譯軟件、機(jī)器人小I等）；④人工智能對(duì)人類生活、社會(huì)的影響及存在問(wèn)題。

4.本課時(shí)教學(xué)安排見(jiàn)圖3。

①聯(lián)系，即讓學(xué)習(xí)者將學(xué)習(xí)內(nèi)容與相關(guān)生活經(jīng)驗(yàn)建立聯(lián)系。設(shè)計(jì)活動(dòng)來(lái)表明人工智能就在我們身邊以及它與信息技術(shù)學(xué)科前沿研究的聯(lián)系?；顒?dòng)內(nèi)容：以小組為單位研討我們身邊的人工智能應(yīng)用例子。通過(guò)討論，說(shuō)明人工智能對(duì)人類生活、社會(huì)的影響。這個(gè)討論有助于讓學(xué)生將身邊的經(jīng)驗(yàn)與學(xué)習(xí)內(nèi)容聯(lián)系起來(lái)。教師提供自主學(xué)習(xí)資源網(wǎng)站，引導(dǎo)并幫助學(xué)生聯(lián)系各人的經(jīng)歷了解人工智能的應(yīng)用范圍；通過(guò)讓學(xué)生觀看相關(guān)應(yīng)用視頻，讓他們獲得直觀的感性認(rèn)識(shí)。

②注意，即讓學(xué)生注意個(gè)人體驗(yàn)以及與其他同學(xué)的經(jīng)驗(yàn)分享。分析經(jīng)驗(yàn)，小組討論并將經(jīng)驗(yàn)繪制成圖表。分小組分享經(jīng)驗(yàn)并用概念圖示描述人工智能的含義。

③想象，即在向?qū)W生傳授呈現(xiàn)概念時(shí)，讓學(xué)生先將自己的理解描述出來(lái)。整合經(jīng)驗(yàn)：在學(xué)習(xí)日記中描述人工智能對(duì)你及社會(huì)生活環(huán)境的影響。每個(gè)學(xué)生要在自己的日志中說(shuō)明某一人工智能應(yīng)用如何對(duì)個(gè)人生活和環(huán)境造成影響。

④告知，即由教師告知內(nèi)行知識(shí)，學(xué)生接受內(nèi)容并進(jìn)行研究。學(xué)習(xí)內(nèi)容：教師通過(guò)演示文稿介紹圖靈測(cè)試及人工智能小故事，幫助學(xué)生了解人工智能含義。教師帶領(lǐng)全班學(xué)生利用前面活動(dòng)中獲得的信息，創(chuàng)建人工智能思維導(dǎo)圖，其中要包括人工智能含義、應(yīng)用領(lǐng)域及它對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生的正面及負(fù)面影響。學(xué)生通過(guò)看視頻、聽(tīng)講、課堂討論及小組研究等學(xué)習(xí)形式學(xué)習(xí)新知識(shí)。思維導(dǎo)圖會(huì)逐漸發(fā)展為一個(gè)動(dòng)態(tài)的圖示。學(xué)生可隨時(shí)添加其他信息和實(shí)例。比如，隨著對(duì)人工智能技術(shù)的深入了解，其他內(nèi)容也可以被添加到思維導(dǎo)圖中，在不斷形成的過(guò)程中，學(xué)生將學(xué)會(huì)如何有條理地收集信息。

⑤練習(xí)，即讓學(xué)生通過(guò)練習(xí)來(lái)學(xué)習(xí)，以達(dá)到對(duì)知識(shí)、技能的熟練掌握。實(shí)踐拼接活動(dòng)：以“它”怎樣看、“它”如何懂兩組活動(dòng)，制作設(shè)計(jì)新的思維導(dǎo)圖。歸納智能工具的工作原理和存在的不足。各小組通過(guò)實(shí)踐操作智能工具，分享有關(guān)知識(shí)和體驗(yàn)，以思維導(dǎo)圖的形式描述模式識(shí)別及自然語(yǔ)言理解的工作原理并提出技術(shù)改進(jìn)建議。教師在整個(gè)過(guò)程中對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)給予反饋和建議。

⑥延伸，即是學(xué)生創(chuàng)新的開始，學(xué)生對(duì)所學(xué)的靈活調(diào)整，遷移運(yùn)用。設(shè)計(jì)“人工智能會(huì)取代人類嗎”游戲中要用的問(wèn)題。在課堂內(nèi)外以學(xué)習(xí)小組的形式開展活動(dòng)收集更多信息。每個(gè)小組根據(jù)他們了解的情況設(shè)計(jì)10個(gè)問(wèn)題，在“人工智能會(huì)取代人類嗎”游戲中使用。比如，未來(lái)你心中的人工智能是什么樣、機(jī)器人具有真正的智能嗎、未來(lái)的智能工具將具備怎樣的功能，等等。

⑦提煉，即學(xué)生進(jìn)行自我適應(yīng)、調(diào)整、修改和評(píng)價(jià)其學(xué)習(xí)是否適當(dāng)。學(xué)生復(fù)習(xí)課堂記錄、個(gè)人日志、實(shí)踐體驗(yàn)、互聯(lián)網(wǎng)上學(xué)習(xí)到的內(nèi)容等，小組完成研究報(bào)告，為最后階段做準(zhǔn)備。

⑧展現(xiàn)，即讓學(xué)生表現(xiàn)自己。幫助學(xué)生將所學(xué)與更廣泛的知識(shí)聯(lián)系起來(lái)。設(shè)計(jì)一個(gè)總結(jié)主要觀點(diǎn)的演示文稿（用例子和視覺(jué)畫面對(duì)人工智能應(yīng)用作出說(shuō)明）。為學(xué)校設(shè)計(jì)一個(gè)普及人工智能知識(shí)的網(wǎng)站。撰寫一份“智能工具應(yīng)用啟示”的研究的可行性報(bào)告，并設(shè)計(jì)完成一個(gè)未來(lái)智能工具或提出一個(gè)智能應(yīng)用的想法。

● 基于Feden-Vogel教學(xué)模式的案例設(shè)計(jì)

普萊斯頓·D·費(fèi)德恩，羅伯特·M·沃格爾結(jié)合信息加工論，在4MAT系統(tǒng)及教師實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了Feden-Vogel教學(xué)設(shè)計(jì)模式。該模式包含三個(gè)不同的工具：計(jì)劃組織圖、教學(xué)計(jì)劃模板、教案格式。其教學(xué)分五個(gè)步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)：步驟一，引起學(xué)生注意并激活先前知識(shí)；步驟二，教授陳述性知識(shí)，不僅包含課時(shí)內(nèi)容，還應(yīng)涉及一些核心概念等；步驟三，給學(xué)生提供足夠的時(shí)間和實(shí)踐機(jī)會(huì)，形成程序性知識(shí)；步驟四，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決不同問(wèn)題，幫助他們以新的或不同的方式運(yùn)用所學(xué)；步驟五，結(jié)束當(dāng)前教學(xué)并啟發(fā)學(xué)生關(guān)注知識(shí)和連續(xù)性，過(guò)渡到下一教學(xué)主題。在Feden-Vogel模式中，是從步驟二開始教學(xué)設(shè)計(jì)（即在課程目標(biāo)與學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)中讓學(xué)生學(xué)習(xí)的陳述性知識(shí)），教學(xué)實(shí)施從步驟一開始?，F(xiàn)仍以高中信息技術(shù)必修模塊中“信息加工與表達(dá)”為主題，進(jìn)行Feden-Vogel模式教學(xué)設(shè)計(jì)，課時(shí)教學(xué)目標(biāo)與上例同。

1.《用智能工具處理信息》Feden-Vogel計(jì)劃組織圖（見(jiàn)圖4）。

2.《用智能工具處理信息》Feden-Vogel教學(xué)五步驟設(shè)計(jì)。

步驟一，呈現(xiàn)先行組織圖，讓學(xué)生回顧先前的知識(shí)，提問(wèn)前面幾類信息加工與表達(dá)的特征及應(yīng)用價(jià)值。這個(gè)練習(xí)可以讓學(xué)生準(zhǔn)備好學(xué)習(xí)下一個(gè)主題，即用智能工具處理信息。讓學(xué)生聯(lián)系和此問(wèn)題相關(guān)的現(xiàn)實(shí)生活情境：如果你在寫一份研究報(bào)告時(shí)，需要一本資料書上的三頁(yè)內(nèi)容，或者你想通過(guò)錄音將你說(shuō)的話轉(zhuǎn)化成文字時(shí)，你將采用什么辦法來(lái)完成？向?qū)W生提出這個(gè)問(wèn)題，讓他們?cè)O(shè)想解決的方案。通過(guò)這個(gè)問(wèn)題可以將情境與新主題聯(lián)系在一起。為了幫助學(xué)生解決此問(wèn)題，可展示觸屏手機(jī)手寫輸入信息的過(guò)程，讓學(xué)生上網(wǎng)搜索相關(guān)資料。同時(shí)為學(xué)生提供多種體驗(yàn)工具軟件（“小靈鼠”軟件、OCR軟件，語(yǔ)音識(shí)別軟件等）。

步驟二，播放有關(guān)我們身邊人工智能應(yīng)用的視頻，讓學(xué)生上網(wǎng)查找人工智能應(yīng)用領(lǐng)域及實(shí)例。介紹圖靈測(cè)試，向?qū)W生提問(wèn)，人工智能的含義是什么？學(xué)生建立人工智能概念圖，并添加智能應(yīng)用領(lǐng)域及實(shí)例。

步驟三，將學(xué)生異質(zhì)分組，提出小組體驗(yàn)計(jì)劃。當(dāng)學(xué)生制定好計(jì)劃后，就可以開始試著用智能處理工具（模式識(shí)別）進(jìn)行操作實(shí)踐。等他們完成體驗(yàn)后提問(wèn)學(xué)生：識(shí)別的準(zhǔn)確率高嗎？影響識(shí)別率高低的主客觀因素有哪些？接下來(lái)，引導(dǎo)學(xué)生思考分析模式識(shí)別工具處理信息的工作原理，引導(dǎo)他們針對(duì)體驗(yàn)中存在的問(wèn)題提出改進(jìn)建議。在建立模式識(shí)別思維導(dǎo)圖過(guò)程中，通過(guò)提問(wèn)學(xué)生生活中或未來(lái)還有哪些信息可以通過(guò)模式識(shí)別來(lái)處理，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)相關(guān)內(nèi)容的了解。

步驟四，讓全班一起討論在進(jìn)行模式識(shí)別智能工具體驗(yàn)中的感受。教師使用提問(wèn)策略來(lái)幫助他們進(jìn)入下一人工智能應(yīng)用領(lǐng)域：自然語(yǔ)言理解。比如，可以問(wèn)學(xué)生是否能通過(guò)工具將一段中文詩(shī)詞翻譯成其他語(yǔ)言，或者和機(jī)器人聊天時(shí)應(yīng)該怎樣設(shè)計(jì)智能處理工具。學(xué)生討論，形成小組設(shè)計(jì)報(bào)告，并通過(guò)上網(wǎng)查找出相關(guān)工具軟件名稱。學(xué)生選擇教師提供的工具軟件進(jìn)行體驗(yàn)操作，總結(jié)出其工作原理及存在的問(wèn)題。

步驟五，師生共同完善先行組織圖。小組通過(guò)兩次體驗(yàn)問(wèn)題，設(shè)計(jì)有關(guān)人工智能未來(lái)應(yīng)用的問(wèn)題，交叉討論，形成小組觀點(diǎn)和多媒體報(bào)告。向?qū)W生提問(wèn)：大量有規(guī)則的數(shù)據(jù)信息在計(jì)算機(jī)中是如何進(jìn)行存儲(chǔ)和管理的？幫助學(xué)生注意到知識(shí)間相互貫通的性質(zhì)，引出下一個(gè)主題。

4MAT系統(tǒng)模式及Feden-Vogel模式均具有明確的設(shè)計(jì)步驟，而且有較強(qiáng)的操作性。筆者在對(duì)兩種模式的課例設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分體會(huì)到以學(xué)生學(xué)習(xí)為目標(biāo)的教學(xué)設(shè)計(jì)，不僅要關(guān)注學(xué)生的個(gè)體性，更應(yīng)注重發(fā)揮學(xué)生的主體性，這樣才能真正促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。按照上述兩種模式進(jìn)行的教學(xué)設(shè)計(jì)，能夠促使學(xué)習(xí)者在體驗(yàn)中“感覺(jué)”、在概念化中“思考”、在思考中“觀察”和在行動(dòng)中“具體去做”交互作用，從而實(shí)現(xiàn)有效學(xué)習(xí)。兩種模式的理念對(duì)我們適應(yīng)變革，改善教學(xué)是有一定借鑒意義的。