“三路三點(diǎn)三力” 人工智能融合課程教學(xué)法探索

覃祖軍 鄭蘭梅

摘要：本文基于“音樂編程-人工智能探索”課程，借助音樂課、綜合課，以及校內(nèi)托管課的課時(shí)，進(jìn)行音樂編程融合教學(xué)實(shí)驗(yàn)。作者在課堂教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，大膽探索“三路三點(diǎn)三力”教學(xué)法，致力于人工智能融合教育的嘗試，最終確認(rèn)“三路三點(diǎn)三力”教學(xué)法適用于人工智能融合教學(xué)，其精髓是探索任務(wù)單管理下的小組合作學(xué)習(xí)和“做中學(xué)”方式。

關(guān)鍵詞：人工智能;融合課程;音樂編程;“三路三點(diǎn)三力”教學(xué)法

中圖分類號：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 論文編號：1674-2117（2022）06-0000-03

● 引言

近幾年，人工智能賦能音樂藝術(shù)，涉及音樂、藝術(shù)、聽覺、心理學(xué)、聲學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能、腦科學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。其中，恰當(dāng)?shù)囊魳沸桑饶軤縿?dòng)人的大腦神經(jīng)，又能調(diào)節(jié)人的情緒。在小學(xué)中低年級，基于智能可視化音樂編程模塊，探索引導(dǎo)學(xué)生在動(dòng)手做的過程中自主進(jìn)行個(gè)性化編程思維訓(xùn)練和小組合作學(xué)習(xí)，同時(shí)讓學(xué)生在“做中學(xué)”過程中學(xué)會(huì)音樂旋律實(shí)物編程及其歌曲創(chuàng)作，是一種理論與實(shí)踐具體結(jié)合的教學(xué)模式創(chuàng)新。由此，筆者提出了“三路三點(diǎn)三力”人工智能融合課程教學(xué)法，與其配套的適用于小學(xué)中低年級的課程被命名為“音樂編程-人工智能探索”，目標(biāo)是以人工智能機(jī)器人為媒介，在“做中學(xué)”的過程中，讓學(xué)生以循序漸進(jìn)的方式在自主意識里種下音樂人工智能的種子。下面，筆者就構(gòu)建人工智能融合課程“音樂編程-人工智能探索”所用的“三路三點(diǎn)三力”教學(xué)法展開研討。

● “三路三點(diǎn)三力”教學(xué)法核心概念

“三路三點(diǎn)三力”教學(xué)法是指在具體的教學(xué)實(shí)踐中，從思路、學(xué)路、教路三個(gè)方向逼近核心點(diǎn)、創(chuàng)新點(diǎn)、啟發(fā)點(diǎn)，從而喚醒學(xué)習(xí)者自主意識，促使其專注力、協(xié)同力和領(lǐng)導(dǎo)力的成長。

思路是指課程教材內(nèi)容安排的邏輯路徑;學(xué)路是指學(xué)生學(xué)習(xí)與活動(dòng)的路徑;教路是指教師展開教學(xué)的路徑。

核心點(diǎn)是指學(xué)生在探索學(xué)習(xí)任務(wù)中所關(guān)注的核心知識或問題;創(chuàng)新點(diǎn)是指學(xué)生在探索學(xué)習(xí)任務(wù)過程中的思考與行為的特別新穎之處;啟發(fā)點(diǎn)是指教師針對學(xué)生知識學(xué)習(xí)或問題的傳道、授業(yè)、解惑提供的教學(xué)支架。

學(xué)習(xí)者自主意識是指在知識學(xué)習(xí)或思維活動(dòng)的建構(gòu)中，由學(xué)習(xí)者動(dòng)機(jī)激發(fā)的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

專注力是指學(xué)生在認(rèn)知活動(dòng)中注意力指向及其持續(xù)性。協(xié)同力是指團(tuán)隊(duì)精神的凝聚力和內(nèi)部合作的推動(dòng)力。領(lǐng)導(dǎo)力包括洞察力、感召力、控制力、決策力、影響力、協(xié)調(diào)能力和社交能力，是發(fā)出領(lǐng)導(dǎo)行為的內(nèi)在力量，是實(shí)現(xiàn)群體或組織目標(biāo)、確保領(lǐng)導(dǎo)過程順暢運(yùn)行的動(dòng)力。

● 教學(xué)法的理論依據(jù)

1.通用智能理論模型

鐘義信在《人工智能范式的革命與通用智能理論的創(chuàng)生》一文中提出：科學(xué)觀與方法論的有機(jī)整體稱為研究范式，簡稱范式。信息學(xué)科 （含人工智能） 范式革命對 （人工） 智能理論研究有著巨大作用和深刻意義，通用智能理論的功能模型如圖1所示。不難看出，通用智能理論模型不但全面體現(xiàn)了信息學(xué)科范式 （科學(xué)觀和方法論） 的理念，還體現(xiàn)了人類學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、信息科學(xué) （含智能科學(xué)）、系統(tǒng)科學(xué)、柔性邏輯理論、因素空間數(shù)學(xué)理論等科學(xué)精神，而且，也展現(xiàn)了人類智能的精髓。該模型特別體現(xiàn)了“物質(zhì)變精神和精神變物質(zhì)”的辯證法，以及“人類不斷地認(rèn)識世界和改造世界，并在改造客觀世界的過程中改造自己”的人與環(huán)境相互作用的理論。

2.創(chuàng)造性問題解決教學(xué)模型

孫漢銀在《“創(chuàng)造性問題解決”課堂教學(xué)模式》一文中提出：創(chuàng)造性問題解決教學(xué)模型（Creative problem solving，簡稱 CPS） 是美國布法羅大學(xué)創(chuàng)造性研究中心的奧斯本 （Osborn） 教授于1953年最早提出，后經(jīng)過該中心的Parnes、Treffinger、Isaksen等人60多年持續(xù)發(fā)展和完善的一種創(chuàng)造性教學(xué)模式（如圖2）。

該模式認(rèn)為，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程就是問題解決的過程，要以問題解決的過程作為課堂教學(xué)進(jìn)展的依據(jù)，課堂教學(xué)以問題開始，結(jié)束于新的問題。將問題解決的過程劃分為不同階段，每一個(gè)階段都先有發(fā)散性思維（以免遺漏任何可能的答案），再有輻合性思維（以便從諸多可能的解答中找出最佳者），發(fā)散思維和輻合思維需要結(jié)合與交替使用。發(fā)散思維與輻合思維都需要遵循特定原則，并且有相應(yīng)的工具和方法來幫助發(fā)散和輻合思維的順利進(jìn)行，從而提高學(xué)生的問題解決能力和創(chuàng)造性。

3.“做中學(xué)”教學(xué)模式

關(guān)于做中學(xué)，杜威有句名言：“一盎司的經(jīng)驗(yàn)勝過一噸的理論?！薄白鲋袑W(xué)”作為一種教學(xué)模式，有著深刻的理論基礎(chǔ)，這就是皮爾士、詹姆士、杜威等人努力構(gòu)建的實(shí)用主義知識理論。吳士君在《“做中學(xué)”模式在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的探索》一文中提出：“做中學(xué)”這種教學(xué)模式，其基本的和核心思想就是能夠把獲取知識和自己的實(shí)際生活緊密聯(lián)系，充分體現(xiàn)了“學(xué)”和“做”的有機(jī)結(jié)合。彭慶雯在《小學(xué)信息技術(shù)課堂上的“做中學(xué)”》一文中提出：美國教育家杜威主張通過“做中學(xué)”讓學(xué)生從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在活動(dòng)中自己發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，從而掌握知識和技能。杜威強(qiáng)調(diào)，兒童“要是看見人家做事，就要?jiǎng)邮?，最不愿意旁觀?！@些天性，做教師的應(yīng)該利用它做有益的事件，隨機(jī)引導(dǎo)，讓它發(fā)展起來才對?！边@即是“做中學(xué)”的真正涵義。

● 實(shí)踐案例

根據(jù)通用智能理論、課堂創(chuàng)造性理論和“做中學(xué)”模式有關(guān)理論，筆者提出了人工智能融合課程“音樂編程-人工智能探索”所用的“三路三點(diǎn)三力”教學(xué)法，強(qiáng)調(diào)“做起來”的合作、協(xié)同教學(xué)方式，并以“任務(wù)單”統(tǒng)籌整個(gè)教學(xué)過程。

在教學(xué)設(shè)計(jì)中運(yùn)用了任務(wù)單、思維導(dǎo)圖、手操、兒歌口訣、教學(xué)口訣、演唱、合作表演、小組展示、歌曲創(chuàng)作、節(jié)目創(chuàng)編等多種學(xué)習(xí)形式激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和調(diào)節(jié)用眼衛(wèi)生，為營造生動(dòng)活潑的課堂氛圍和啟迪思維提供支架。其中，任務(wù)單是教學(xué)設(shè)計(jì)中最大的創(chuàng)新點(diǎn)，不僅營造了培養(yǎng)兒童左右腦創(chuàng)新思維的教學(xué)環(huán)境，還步步落實(shí)“做”以及體驗(yàn)協(xié)同、合作的學(xué)習(xí)過程，并具體明確每一步教學(xué)成果作為檢測學(xué)習(xí)和反饋互動(dòng)的依據(jù)。

“音樂編程-人工智能探索”課程分為設(shè)備認(rèn)出來、機(jī)器動(dòng)起來、音階唱起來、譜子學(xué)起來、旋律組起來、歌曲做出來、節(jié)目演出來七大探索模塊，每個(gè)模塊都有探索任務(wù)單。為了驗(yàn)證教學(xué)法的有效性，筆者開展了教學(xué)實(shí)踐，其中涉及音樂課教學(xué)、綜合課教學(xué)和托管課教學(xué)類型，解決了人工智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)在小學(xué)階段沒有專門課時(shí)的尷尬問題。筆者還組織了多次教師培訓(xùn)和備課研討，信息技術(shù)學(xué)科教師和音樂學(xué)科教師參與教學(xué)和輔導(dǎo)，通過基線問卷調(diào)查、課堂實(shí)錄分析、課堂教學(xué)觀察、學(xué)生任務(wù)單完成情況反饋手段獲取反驗(yàn)證信息。

下面，筆者以音樂程序編程中循環(huán)編程塊的教學(xué)細(xì)節(jié)為例，說明“三路三點(diǎn)三力”教學(xué)法解構(gòu)與重構(gòu)學(xué)生知識的實(shí)施過程。以循環(huán)編程塊為知識核心點(diǎn)（如圖3），其創(chuàng)新點(diǎn)是解構(gòu)與重構(gòu)順時(shí)針與逆時(shí)針，啟發(fā)點(diǎn)是小車與人偶接觸面的圖示;思路集中于順時(shí)針與逆時(shí)針的理解，學(xué)路薈萃于循環(huán)內(nèi)涵的具象表現(xiàn)，教路聚焦于“取上定左右”。學(xué)生重新解構(gòu)與建構(gòu)順時(shí)針與逆時(shí)針的理解，通過小車機(jī)器人眼睛掌握了前面為上、定左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)，并鋪墊了數(shù)學(xué)學(xué)科的相關(guān)知識。

● 結(jié)語

人工智能編程與音樂藝術(shù)的融合教學(xué)是人工智能教學(xué)創(chuàng)新理論的具體實(shí)踐，能同時(shí)促進(jìn)學(xué)生的感性思維和理性思維發(fā)展，平衡訓(xùn)練雙腦。通過落實(shí)探索任務(wù)單，融合發(fā)散思維匹配輻合思維、系統(tǒng)思維與逆向思維等于教學(xué)活動(dòng)環(huán)節(jié)中，加之智能機(jī)器人輔助教學(xué)，能夠有效喚醒學(xué)生自主意識，小組合作學(xué)習(xí)方式促使學(xué)生專注力、協(xié)同力和領(lǐng)導(dǎo)力的快速成長。

參考文獻(xiàn)：

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[4]吳士君.“做中學(xué)”模式在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的探索[J].通訊世界，2016（11）.

[5]彭慶雯.小學(xué)信息技術(shù)課堂上的“做中學(xué)”[J].教師教育，2020（09）.

基金項(xiàng)目：北京市教育學(xué)會(huì)“十四五”教育科研課題2021年度重點(diǎn)課題“基于學(xué)生創(chuàng)造能力發(fā)展的人工智能教育教學(xué)研究”;北京市教育技術(shù)應(yīng)用研究課題“4-9歲兒童音樂人工智能探索與思維發(fā)展”。