“雙減”背景下的人工智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革助力學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

李惠燕

前言

（一）“雙減”政策的目的和意義

2021年7月24日，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步減輕義務(wù)教育階段學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)和校外培訓(xùn)負(fù)擔(dān)的意見》。“雙減”政策對以下的規(guī)定非常明確：一是要減輕學(xué)生于義務(wù)教育階段中的過重的學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān);二是減輕家長在校外培訓(xùn)的負(fù)擔(dān)，“雙減”是“培養(yǎng)學(xué)生成為對社會有用的人、教育領(lǐng)域培養(yǎng)學(xué)生的方式方法、為國家輸送多樣化人才”的最好的方式方法，也是針對家長負(fù)擔(dān)重，社會功利性強(qiáng)、學(xué)生唯分?jǐn)?shù)至上等當(dāng)今教育存在的問題最有力的一擊?！半p減”，實(shí)質(zhì)上“減”的是對教育的急功近利之心！“雙減”政策的意義在于，讓學(xué)校教育回歸本位，構(gòu)建良好的教育生態(tài)。學(xué)生們可以在學(xué)校上課時(shí)段學(xué)到課本的知識，在課余時(shí)間可以學(xué)到課外的知識。學(xué)校的課余時(shí)間能提供豐富多彩的服務(wù)內(nèi)容，學(xué)生可以有更多機(jī)會發(fā)展德、體、美、勞等綜合能力，從而達(dá)到開拓學(xué)生視野、增長學(xué)生見識、培養(yǎng)獨(dú)立思考能力、提高動(dòng)手實(shí)踐能力的目的，促進(jìn)學(xué)生全面健康地成長。

（二）“雙減”政策助推STEAM教育邁入新時(shí)代

“雙減”政策提出的要求是“學(xué)校要運(yùn)用校本資源，于課余實(shí)施各種課后育人活動(dòng)，在校內(nèi)滿足學(xué)生多樣化學(xué)習(xí)需求”。STEAM教育作為一種新型的教育方式，在“雙減”政策的助推下，能更有效地助力實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。隨著技術(shù)的不斷更新，新型智能技術(shù)已經(jīng)滲入教育領(lǐng)域。以人工智能為引領(lǐng)，以STEAM教育為抓手，以跨學(xué)科的Stema融合為基本理念，根據(jù)學(xué)生的學(xué)情，設(shè)計(jì)適合學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律的教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中探究，有助于學(xué)生創(chuàng)新能力的提升，滿足學(xué)生個(gè)性化發(fā)展的需求，符合社會建設(shè)對創(chuàng)新人才的需要。

（三）項(xiàng)目式學(xué)習(xí)契合“雙減”政策

在“雙減”政策的推動(dòng)下，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)成為我國教育領(lǐng)域的熱點(diǎn)。項(xiàng)目學(xué)習(xí)是從學(xué)生成長所積累的知識經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，在真實(shí)的生活情景中，建構(gòu)新的知識。項(xiàng)目學(xué)習(xí)對于發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力的培養(yǎng)是放在首位，因此教學(xué)中更體現(xiàn)出實(shí)踐性和操作性。實(shí)驗(yàn)教學(xué)也具有很強(qiáng)的實(shí)踐性、操作性，教師在實(shí)驗(yàn)課程中引入項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的教學(xué)模式可以在很大程度上促進(jìn)學(xué)生知識的掌握，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

一、基于STEAM 教育理念實(shí)施項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式構(gòu)建

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)以多個(gè)研究問題為目標(biāo)層層鋪開，研究的過程使用 STEAM教育方式，能將各學(xué)科知識有效融合，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)。

（一）基于 STEAM 教育方式下的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的內(nèi)容是源于現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)內(nèi)容， STEAM教育是追求現(xiàn)實(shí)世界中的真實(shí)答案。因此，在項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中，每一個(gè)步驟都必須嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致，才能得出真實(shí)結(jié)果。在階段性評價(jià)方面，過程性評價(jià)和結(jié)果性評價(jià)在下一階段的學(xué)習(xí)都有極大的幫助和參考作用。因此在評估項(xiàng)目式學(xué)習(xí)時(shí)，要善于發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，通過多種渠道得出解決問題的方法，以此體現(xiàn)出項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的社會性價(jià)值。其顯現(xiàn)出互補(bǔ)的優(yōu)勢：

（1）基于 STEAM 教育方式下的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式培養(yǎng)學(xué)生逐步形成適應(yīng)高科技社會發(fā)展中必備的學(xué)習(xí)能力。

（2）基于 STEAM 教育方式下的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式讓學(xué)生在不同層次的學(xué)習(xí)內(nèi)容中靈活應(yīng)對。

（3）每個(gè)學(xué)生都有其自身的特點(diǎn)，因此個(gè)體知識建構(gòu)的方式是不同的，學(xué)生在探究真實(shí)世界中采取的學(xué)習(xí)方法也不同， STEAM 教育方式下的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)能幫助學(xué)生在實(shí)踐中綜合運(yùn)用知識，這就達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科能力。

（二）掌控板與物聯(lián)實(shí)驗(yàn)室+ STEAM 教育方式下的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)——以“智能外語學(xué)習(xí)機(jī)”項(xiàng)目設(shè)計(jì)與開發(fā)為例

隨著“人工智能+教育”的發(fā)展，初中學(xué)生的計(jì)算思維能力的培養(yǎng)受到了教育界的重視?；诖耍卦O(shè)計(jì)了基于人工智能的STEM課程案例。本研究以培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維為目標(biāo)，運(yùn)用已有的人工智能教學(xué)資源，以“智能外語學(xué)習(xí)機(jī)的制作”項(xiàng)目設(shè)計(jì)與開發(fā)為例，為培養(yǎng)學(xué)生的邏輯計(jì)算思維提供參考。

本案例的主要特點(diǎn)是在教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生自主探究、合作學(xué)習(xí)、勇于質(zhì)疑，小組協(xié)作解決問題等能力。在教學(xué)中，先開展入門基礎(chǔ)課程“人工智能概述”，教授學(xué)生“圖像識別技術(shù)”和“語音輸入技術(shù)”，探索人工智能機(jī)器人的基本工作原理。在此基礎(chǔ)上，再開展應(yīng)用實(shí)操課程“外語學(xué)習(xí)機(jī)的制作”，放手讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)App Inventor編程軟件，通過小組探究問題、合作解決問題、個(gè)人探索操作，悟出“智能外語學(xué)習(xí)機(jī)”制作的基本原理，從而制作出成品。學(xué)習(xí)過程的評價(jià)，有助于探求學(xué)生更好的學(xué)習(xí)方法和改進(jìn)教師的教學(xué)方式。教學(xué)成果展示，目的是振奮士氣，證明本項(xiàng)目研究是成功的。教學(xué)成果匯報(bào)，目的是增強(qiáng)學(xué)生的自信心和接納他人長處的優(yōu)秀品德。最后開展本項(xiàng)目研究的拓展活動(dòng)，目的是發(fā)展學(xué)生的思維水平，提升學(xué)生的智慧能力。

“智能外語學(xué)習(xí)機(jī)的制作”項(xiàng)目設(shè)計(jì)與開發(fā)的案例是集科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)多學(xué)科融合的STEAM綜合性研究，STEAM代表科學(xué)（Science），技術(shù)（Technology），工程（Engineering），藝術(shù)（Arts ），數(shù)學(xué)（Mathematics），本項(xiàng)目研究是將上述五門學(xué)科內(nèi)容有機(jī)融合而成。圍繞“智能外語學(xué)習(xí)機(jī)的制作”主題，從S、T、E、A、M不同的角度列出要研究解決的關(guān)鍵性問題。

（三）虛擬實(shí)驗(yàn)室+創(chuàng)新能力培養(yǎng)——以“項(xiàng)目教學(xué)視域下學(xué)科融合探究活動(dòng)的教學(xué)設(shè)計(jì)研究與實(shí)踐《奇思妙想造紙橋》”為例

在本案例開展前，學(xué)生進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)力的知識，通過虛擬實(shí)驗(yàn)，探索出力是一個(gè)物體對另一個(gè)物體的作用;掌握物體間力的作用是相互的;了解力可以使物體發(fā)生形變，也可以使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變。虛擬實(shí)驗(yàn)有助學(xué)生從無形的力建立起具體而直觀的認(rèn)識，促進(jìn)對實(shí)驗(yàn)原理的理解，內(nèi)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

通過虛擬實(shí)驗(yàn)完成理論知識的學(xué)習(xí)后，學(xué)生從虛擬實(shí)驗(yàn)室走進(jìn)真實(shí)操作的課堂， 通過猜想——實(shí)踐——總結(jié)，探究紙橋的承重與結(jié)構(gòu)形狀的關(guān)系，掌握結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度的概念，知道影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要因素，提升學(xué)生動(dòng)手能力，培養(yǎng)積極地解決問題的科學(xué)精神。

二、結(jié)語

《關(guān)于進(jìn)一步減輕義務(wù)教育階段學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)和校外培訓(xùn)負(fù)擔(dān)的意見》提出：“落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，著眼建設(shè)高質(zhì)量教育體系，強(qiáng)化學(xué)校教育主陣地作用，構(gòu)建教育良好生態(tài)，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展、健康成長”?！半p減”政策的實(shí)施，能優(yōu)化學(xué)生的成長環(huán)境，學(xué)生通過學(xué)習(xí)、掌握基礎(chǔ)知識，通過參與實(shí)踐探究活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生身心的發(fā)展。在“雙減”背景下，開展人工智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，助力學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。