基于“問題驅(qū)動”的小學人工智能教育實踐探究

謝慶琰

摘要：教學質(zhì)量的提高取決于有效的教學過程，教學過程的關鍵在于有效的教學方法。為改善以教師講授為主的傳統(tǒng)教學方法，現(xiàn)探究加入“問題驅(qū)動”的信息技術與人工智能課堂，通過驅(qū)動性“問題”的設計與提出，激發(fā)學生思考，讓不同層次的學生都可以參與到問題解決中來，提升學生的積極性，增進課堂教學的有效性。

關鍵詞：問題驅(qū)動;人工智能教育;教學方法

著名是科學方法論學者源波普爾認為：“正是問題激發(fā)我們?nèi)W習，去發(fā)展知識，去實踐，去觀察?！眴栴}在教學改革發(fā)展中有著至關重要的地位，通過問題可以激發(fā)學生的求知欲，啟發(fā)學生已學知識，對問題進行深入思考和研究，調(diào)動學生積極性強化教學課堂的師生互動，從而提升教學質(zhì)量問題。

一、教育理論分析

（一）建構主義學習理論

建構主義學習理論認為，知識不是通過教師傳授得到的，而是學生在一定的情境下，借助于他人的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構方式獲得的。建構既是對新知識意義的建構，同時又包含對原有經(jīng)驗的改造和重組。該理論啟示我們，基于“問題驅(qū)動”的教學，讓學生在解決基于真實情境的現(xiàn)實問題的強烈驅(qū)動下，主動地、合作地完成學習任務，是一種十分有效的意義建構學習途徑。教師應通過設計有效的教學活動，引導學生在自主探究、協(xié)作交流中制作出可展示的作品。

（二）實用主義教育理論

實用主義教育理論即杜威的“從做中學”思想，即把獲取主觀經(jīng)驗作為確定教材、教法和教學過程的基本原則。該理論對基于“問題驅(qū)動”的教學設計具有一定指導意義，“問題”是做的核心，教學的設計要與學生實際經(jīng)驗相關，引導學生在參加各種活動時，提出問題，并解決問題。杜威在“做中學”不僅非常強調(diào)學生的中心地位和主體關系，還非常重視教育過程中師生之間的合作關系，教師應做好“教”與“學”兩者的協(xié)調(diào)工作，在學生充分發(fā)揮自主性的同時，仍要發(fā)揮教師的主導作用，共同參與學生的活動。

二、教學設計前提——學情為本

我校在區(qū)域大力推廣人工智能普及性課程的實施要求下，針對4年級開展了每周一次的常規(guī)教學課程。四年級學生在經(jīng)過一年的信息技術課程學習后，對計算機的基礎操作能力明顯提升，他們興趣濃厚，好奇心強，但對于人工智能課程的內(nèi)容還較為陌生。學生雖具備一定的動手實踐能力，但缺乏與實際生活相結合的經(jīng)驗和應用，人工智能課程的開展恰好為學生提供了發(fā)展的平臺和契機。

小學階段人工智能教育的重點為“初感知”，我校結合學生認知發(fā)展特點，在人工智能課程的實踐上整合了信息技術與科學的相關知識，以圖形化編程scratch為主，通過模塊搭建、編寫模擬語音助手的“人機對話”程序等強化了學生的動手實踐能力，同時又對原有的信息技術課程內(nèi)容進行鞏固和深化，讓學生進一步了解人工智能的功能，發(fā)展“計算思維”能力，為更好地培養(yǎng)學生信息化能力，提升學生信息素養(yǎng)搭建了橋梁。

三、教學設計原則

驅(qū)動教學法即基于問題的教學方法，簡稱PBL。問題設計是PBL教學法的基礎，也是教學設計中的關鍵。一般地說，問題設計應遵循以下幾個原則：

1.目標明確。問題設計必須緊扣教學目標，要求教師把握課標內(nèi)涵，深挖教材，吃透要點，精心設計。

2.由淺入深。問題設計應有啟發(fā)性、層次性，應給學生清晰的邏輯感，由易到難，做到循序漸進，以增強學生自信，促使積極思考。

3.難度適當。問題設計應結合實際，遵循學生認知規(guī)律，要有難度、有梯度，同時要具備培養(yǎng)信息素養(yǎng)、思維邏輯等價值。

4.全員參與。問題設計應注重調(diào)動學生積極性，同時盡量做到讓每一個學生產(chǎn)生思維上的交互，力爭人人都能參與、人人都可表現(xiàn)、人人都有收獲。

四、教學實施策略

1.提問激趣

提問應貼近生活，結合時事，以實例入手，切記“假、大、空”，為學生創(chuàng)設合理的情景，使學習在與本次教學目標一致的情景中發(fā)生。

2.頭腦風暴

此環(huán)節(jié)采用小組討論的形式開展，課堂一般會呈現(xiàn)百花爭艷的場景，學生各抒己見，發(fā)言踴躍。例如針對“環(huán)境保護”問題，學生思考提出自制再生紙，快遞紙箱循環(huán)利用，改善小區(qū)照明以節(jié)約用電等想法。針對“人口老齡化”問題，學生提出著力于老年人身心健康、出行安全等問題可以制作一款“智能手環(huán)”。該環(huán)節(jié)應盡量給足時間，讓學生充分思考，教師隨時觀察，逐步引導學生理清問題思路，而非急于動手實施。

3.設計實施

活動以小組為單位，各成員間合理分工，協(xié)作完成設計和制造。這一環(huán)節(jié)學生將充分發(fā)揮自己的主體作用，大膽去想和設計，同時也考驗學生的溝通能力，要學會如何與組間成員達成共識。教師僅作為學習中的支架參與其中，給予鼓勵，及時幫助。同時教師要主動觀察，善于發(fā)現(xiàn)問題，如為共性問題，應詳細記錄，及時指導。

以制作“老年人防走失智能小物件”為例，某小組共5名學生，在實施過程中，他們分工明確：組長A負責統(tǒng)籌安排，組員B和C開展實地走訪，組長D和E進行網(wǎng)絡搜索，他們通過多種形式進行資料收集和前期調(diào)研，大家各抒己見，經(jīng)過反復討論，最后民主地推選出本組設計思路為“智能手環(huán)”，同時確定了以心率監(jiān)測、外出定位、提醒功能、一鍵報警、緊急求助、號碼顯示為主要功能，組內(nèi)一團和氣。

4.創(chuàng)意制造

此環(huán)節(jié)是人工智能課程的核心環(huán)節(jié)，學生需要在已定實施計劃的基礎上，對軟硬件進行結合操作。小學階段，我們主要采用圖形化編程進行學習，結合Arduino UNO開發(fā)板及簡易的開源模塊來實現(xiàn)作品的功能。學生在制作“智能手環(huán)”的過程中，還選用了掌控板、RGBLED燈、加速度傳感器、OLED顯示屏等材料，有的材料并非在課堂上所認識，而是學生間合作交流、共同嘗試所找到的更合適的解決方案。

5.成果分享

學生在各個階段都需要進行成果的分享、交流及展示，有思想的碰撞、資料的共享、技術的切磋、問題的探討、實物的展示，每一次都是辛勤付出后的狂歡，每一次都會有寶貴經(jīng)驗的獲取。這個環(huán)節(jié)，重要而珍貴，不論是對老師還是對學生來說，都是一次成長，學生間相互借鑒，繼續(xù)創(chuàng)造。

6.效果評價

問題驅(qū)動的教學需要“即時評價”作為支撐，“即時評價”符合新課程倡導的“立足過程，促進發(fā)展”的評價原則，“即時評價”更加直接、快捷，因為及時，所以更讓人印象深刻，有助于教師了解學生的個性特點及潛能。具體實施中應同時設立過程性評價及形成性評價，評價標準可以由師生共同制定，評價對象應包含教師評、學生自評及組內(nèi)互評，同時記錄下學生在整個學習過程中的問題和收獲。

五、結束語

“問題驅(qū)動”教學法以問題為主線，把教學內(nèi)容巧妙地隱含在各個問題之中;以教師為主導，引導學生學會從多角度去思考、發(fā)現(xiàn)和尋求解決方法;以學生為主體，實現(xiàn)從頭到尾都是由學生來完成，最終培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新意識和動手實踐能力?；凇皢栴}驅(qū)動”的課堂更凸顯了人工智能教育的特征，真正激發(fā)了課堂活力，啟迪了學生思想，是教學改革道路上永不褪色的催化劑。

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