基于大單元設(shè)計的初中人工智能教學(xué)實踐探究

宋紅

摘? ?要：依托核心素養(yǎng)，進行大單元設(shè)計，設(shè)定大單元目標，創(chuàng)設(shè)單元問題，整合資源，以促成學(xué)習目標的達成和學(xué)生核心素養(yǎng)的提升為目標的七年級《人工智能》課教學(xué)實踐與探究。

關(guān)鍵詞：大單元;初中人工智能;核心素養(yǎng);教學(xué)實踐

1? 引言

1.1? 大單元設(shè)計的背景

教育部在2016年發(fā)布《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》研究成果，提出學(xué)生發(fā)展的核心素養(yǎng)為：學(xué)生應(yīng)具備的，能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。在初中階段開設(shè)人工智能課，能很好地落實素質(zhì)教育，有助于培育計算思維、提升動手能力，與時代發(fā)展接軌，可以在課堂教學(xué)中實現(xiàn)學(xué)生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。在七年級如何上好人工智能課對于教師來說，是一項挑戰(zhàn)，既要讓孩子能夠了解人工智能的前沿以及相關(guān)的科技概念，又要讓孩子在課程中感受編程理念，培養(yǎng)程序設(shè)計興趣，鍛煉邏輯思維能力和創(chuàng)新創(chuàng)意思維，教材重難點把握、活動環(huán)節(jié)設(shè)置是教學(xué)過程中最大的難點。

1.2? 大單元設(shè)計的目標

為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，我們以大單元設(shè)計的模式開展人工智能課程教學(xué)。不局限于以課本的單個知識點或單個章節(jié)為單位，而是站在一個大單元的高度，每個課時教學(xué)中，在解決一個個具體問題中達成課時目標; 通過單元總結(jié)，解決中心問題，達成單元目標;通過大單元總結(jié)，最終解決大問題，達成大單元目標[ 1 ]。落實學(xué)生的核心素養(yǎng)為目的，立足于單元主題，讓學(xué)生以“自主、合作、探究”為常態(tài)學(xué)習模式，完成深度學(xué)習。

2? 大單元設(shè)計關(guān)鍵在“整合”

要設(shè)計一個好的大單元先要宏觀了解教材的編輯思路、結(jié)構(gòu)布局，做好知識點的“整合”，形成合理的大單元。我們的人工智能實驗室采用的是優(yōu)必選教學(xué)平臺，配套教材“AI上超級工程師”，每節(jié)課都是一個獨立的小任務(wù)，如：點亮智慧之燈、空氣吉他、我的音樂生活等，教材的知識點較為碎片化，若按照知識點講解，每節(jié)課關(guān)注的視野都僅僅在某一課里，知識沒有連貫性，掌握的知識很難系統(tǒng)化。這種碎片化的內(nèi)容組織還造成了深度學(xué)習的缺位，影響核心素養(yǎng)的形成[ 2 ]。嘗試以核心素養(yǎng)為目標，借助學(xué)科知識點為載體，立足大單元主題，將零散的學(xué)科知識轉(zhuǎn)變?yōu)榇髥卧?，實現(xiàn)教學(xué)設(shè)計與素養(yǎng)目標的有效對接。

2.1? 教材內(nèi)部知識點整合

在大單元設(shè)計之前，先熟讀教材，對教材內(nèi)容有一個清晰的整體輪廓。我們的人工智能課選用的教材是“AI上超級工程師”。一共八個任務(wù)，每個任務(wù)為2課時。課本中第一個課時任務(wù)為“點亮智慧之燈”，知識點主要有：（1）觀看一段關(guān)于智能生活的視頻，對科技的發(fā)展與應(yīng)用產(chǎn)生初步的認知;（2）使用Explore主板點亮LED燈，初步了解Explore主板與Blockly軟件的使用。第二個課時任務(wù)為“五彩世界”，知識點主要有：（1）一盞燈如何發(fā)出不同顏色的光;（2）學(xué)習RGB燈的組成，了解RGB顏色模式，編寫程序控制RGB燈亮不同的顏色。教材中這兩課時是完全獨立的，但實際上兩課在能力點訓(xùn)練上有很多共同之處，我們把這兩個關(guān)于點燈的實驗歸屬于一個大單元。通過線路的連接、程序主體模塊的搭建、燈的開關(guān)設(shè)置等，將兩課的重難點進行梳理、整合，確定大單元目標，完成一個以燈為活動主題的大單元設(shè)計，更好地鞏固和強化能力點。

2.2? 與其他學(xué)科知識點整合

人工智能課與信息技術(shù)課知識點有很多重疊之處，也有很多知識點可以相輔相成。若能將兩門課有機融合，可以產(chǎn)生1+1大于2的教學(xué)效果?！癆I上超級工程師”中所有的任務(wù)都是單機實現(xiàn)，如果利用網(wǎng)絡(luò)控制機器人又會是怎樣的呢？學(xué)生對此興趣濃厚。于是我們將七年級上冊第一單元“組裝計算機與組建局域網(wǎng)”與人工智能優(yōu)必選平臺的yanshee機器人相結(jié)合設(shè)計大單元任務(wù)。大單元任務(wù)涵蓋了有線局域網(wǎng)的搭建、無線局域網(wǎng)的搭建、利用網(wǎng)絡(luò)指令控制yanshee機器人體驗局域網(wǎng)的作用。該大單元活動以合作學(xué)習、自主學(xué)習、體驗探究性學(xué)習為主要學(xué)習方式，通過跨學(xué)科知識點的整合，大單元任務(wù)的驅(qū)動，學(xué)生學(xué)習興趣濃厚，達到理想的建構(gòu)主義學(xué)習環(huán)境。

3? 大單元設(shè)計目標是解決真實問題

“中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)”提到學(xué)科核心素養(yǎng)注重宏觀層面終身發(fā)展要求，不是知識點的堆砌，而是具備在什么情境下運用什么知識，能做什么事，愿意并且能把事做到正確的關(guān)鍵能力。核心素養(yǎng)關(guān)注人們在社會生存普適、穩(wěn)定、基本的能力，也就是解決真實問題的能力。解決真實問題的大單元設(shè)計，通過情境的設(shè)置，將知識點轉(zhuǎn)化為驅(qū)動性問題，將驅(qū)動性問題設(shè)置在學(xué)生更熟悉更有興趣的情境中，這樣的大單元設(shè)計，立足于解決真實問題，可以提高學(xué)生理解知識的能力和運用知識技能的意識。

指向素養(yǎng)的學(xué)習必須是真實學(xué)習，真實學(xué)習必須要有真實情境與任務(wù)的介入。只有在真實情境下運用某種或多種知識完成特定的任務(wù)，才能評估關(guān)鍵能力、必備品格與價值觀念[ 3 ]。

大單元的任務(wù)設(shè)計中的真實問題，并不是要求活動中每個要素、環(huán)節(jié)都是真實的，而是能夠達到學(xué)生可以在學(xué)習活動中看到知識和世界的聯(lián)系，能夠?qū)⒅R遷移到生活世界中，是真實情境下的學(xué)習。

人工智能課程設(shè)計的靈魂就是創(chuàng)設(shè)解決真實問題的情境，觸動學(xué)生解決實際問題的欲求，在真實情境中產(chǎn)生完成任務(wù)的熱情和解決任務(wù)的驅(qū)動力。在七年級上冊我們將信息技術(shù)第一單元“組裝計算機與組建局域網(wǎng)”與人工智能整合的大單元設(shè)計中，我們創(chuàng)設(shè)的任務(wù)是“解救yanshee機器人闖關(guān)游戲”。在游戲中，同學(xué)們先要制作完成一條網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)連接成功后，可獲取密碼解鎖加密電腦，通過局域網(wǎng)共享獲取yanshee機器人拯救指令，最后通過無線橋接的方式在小組內(nèi)連接自己的熱點達到拯救yanshee機器人的目的。學(xué)生為了達到最終解救yanshee機器人的目的，就必須完成前面一系列的關(guān)卡，各個關(guān)卡緊密結(jié)合知識點，邏輯性和連貫性強，大單元設(shè)計的目標、任務(wù)、過程，以及最終目的的達成都很自然流暢，銜接緊密。這樣的大單元設(shè)計符合教學(xué)的本質(zhì)屬性，觸動學(xué)生欲求的任務(wù)和解決真實問題的實踐情境，不再局限于單一的學(xué)科，中心任務(wù)是解決真實存在的問題，把學(xué)科知識落實到了學(xué)生的實踐活動中。10480C47-A9EB-428F-A2D5-B93D1845E2F7

大單元設(shè)計的真實情境選擇，既要符合核心素養(yǎng)的培育，又要是可以完成的大任務(wù)，大單元設(shè)計的最終目標是提升學(xué)生核心素養(yǎng)，在具體的教學(xué)實施中又要有物化的詳細的學(xué)習成果。

4? 大單元設(shè)計的實踐反思

美國教育學(xué)家格蘭特·威斯金說：“現(xiàn)代課程的基本單位是‘問題，課程改革的主要任務(wù)是‘重新組織問題，并通過問題設(shè)計來組織課程內(nèi)容?！?這正是大單元設(shè)計的理念。人工智能課“ucode游樂場”這一章節(jié)，我們設(shè)計的大單元是體驗游樂場，圍繞的問題是編制程序，并利用AR技術(shù)和傳感器制作投籃機。分解的小任務(wù)有：編程建立投籃機框架、利用ucode及按壓傳感器制作可操作籃球左右方向的游戲手柄、通過ucode的視頻偵測模塊，制作AR投籃的效果。每一個學(xué)習任務(wù)都具有一定難度，但是形成大單元之后，學(xué)習過程是深度學(xué)習的進階過程，每一步都有非常清楚的目標，為了達到最終游樂場的建設(shè)，學(xué)習很容易就進入到專業(yè)的視角并深入實際問題的研究之中。圖形化編程、運用按壓傳感器模塊、調(diào)用攝像頭、運用AR的基本功能，這幾個較大難度的知識點通過情境設(shè)置，自然貫穿于大單元設(shè)計中，通過小組配合、團隊協(xié)作最終完成游樂場的建設(shè)，大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，促成學(xué)生多項能力的提升，在積累與運用中完成了知識的學(xué)習和拓展應(yīng)用，提高了課堂效率，很好的完成教學(xué)目的。

基于大單元設(shè)計教學(xué)模式的人工智能課，可以更好地將現(xiàn)實的物理世界和虛擬的數(shù)字世界聯(lián)系起來。大單元教學(xué)是以學(xué)習事件為單位，這對于人工智能課來說是極其適合的。設(shè)計核心任務(wù)后，可以順勢圍繞核心任務(wù)列出子任務(wù)或活動[ 4 ]。在教學(xué)實踐中，要將一個大單元的素養(yǎng)目標分解到各個小單元，小單元素養(yǎng)目標再分解到各課時，通過整個活動來達成素養(yǎng)目標。

“大單元教學(xué)”思想的萌生源于課堂教學(xué)改革之初課時的不夠用，在課改多年后的今天，我們對基于大單元設(shè)計的教學(xué)已經(jīng)有了更深的理解和更廣的應(yīng)用，大單元教學(xué)管理指向整體，將知識點有效捆綁，強弱組合，無縫隙合作。大單元教學(xué)是從“大教育觀”出發(fā)，遵循系統(tǒng)論、整體論原則概括出來的。榮獲“中國好校長”的胡志民校長將大單元教學(xué)概括為三大特點：大整合、大遷移、大貫通。指向?qū)W科核心素養(yǎng)的大單元設(shè)計是落實立德樹人、發(fā)展素質(zhì)教育、深化課程改革的必然要求?；诖髥卧O(shè)計的人工智能課還有很多問題值得我們在接下去的教學(xué)實踐中深入探討。

參考文獻：

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[4] 林榮湊. 大單元設(shè)計的操作步驟和技術(shù)要領(lǐng)[J].語文教學(xué)，2020（10）：9-14.10480C47-A9EB-428F-A2D5-B93D1845E2F7