基于混合學(xué)習(xí)的初中人工智能模塊教學(xué)策略探究

鮑瑩瑩

摘要：信息時(shí)代多元化技術(shù)平臺(tái)的出現(xiàn)，打破了常規(guī)的教學(xué)思路，為人工智能模塊教學(xué)帶來很多機(jī)遇與挑戰(zhàn)。本文在分析當(dāng)前人工智能模塊教學(xué)現(xiàn)狀及問題的基礎(chǔ)上，依據(jù)混合學(xué)習(xí)理論，借助多元化平臺(tái)，構(gòu)建了基于混合學(xué)習(xí)的初中人工智能模塊教學(xué)框架，并分析其實(shí)踐效果及實(shí)施中的關(guān)注點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：人工智能;混合學(xué)習(xí);多元化平臺(tái);教學(xué)策略

中圖分類號：G434 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?論文編號：1674-2117（2022）13-0046-03

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出，面對數(shù)字時(shí)代的發(fā)展需求，在中小學(xué)信息科技課程中引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識現(xiàn)代信息科技對人類社會(huì)的貢獻(xiàn)與挑戰(zhàn)，在初中階段開展人工智能課程，通過案例分析，理解人工智能的應(yīng)用、原理等。因此，如何更好地實(shí)施人工智能教學(xué)成為一線教師關(guān)注的熱門話題。

● 人工智能模塊教學(xué)現(xiàn)狀

1.“重技術(shù)，輕創(chuàng)新”的傳統(tǒng)教學(xué)問題凸顯

當(dāng)前大部分人工智能課堂教學(xué)方式、教學(xué)思路多采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)、主題教學(xué)等方式，教師在講授人工智能背后的原理時(shí)忽視學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)、認(rèn)知，常以直接講授、剖析為主，在利用硬件設(shè)備進(jìn)行實(shí)踐探索時(shí)，常忽視學(xué)生自主探究，多以模仿教學(xué)為主，沒有真正達(dá)到提升學(xué)生計(jì)算思維的教學(xué)目標(biāo)。

2.人工智能模塊結(jié)構(gòu)及資源缺乏系統(tǒng)性

雖然從小學(xué)到高中的各個(gè)學(xué)段教材中均有涉及人工智能的案例，但對其背后的原理及其運(yùn)行機(jī)制的講解并不深入;各學(xué)段的人工智能教學(xué)內(nèi)容比較獨(dú)立，知識點(diǎn)比較碎片化，缺乏連貫性;受各類硬件、平臺(tái)的技術(shù)的限制，課程教學(xué)缺乏系統(tǒng)的資源。

3.人工智能的個(gè)性化學(xué)習(xí)品質(zhì)有待提升

人工智能課的教學(xué)最終目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識，提升學(xué)生借助技術(shù)創(chuàng)造性解決學(xué)習(xí)、生活問題的能力。但在實(shí)際課堂教學(xué)中，很多教師忽視了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的個(gè)性化問題，使得學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)得不到真正意義上的保證。

● 基于多元平臺(tái)的混合學(xué)習(xí)教學(xué)策略構(gòu)建

基于上述對初中階段人工智能教學(xué)中問題的分析，結(jié)合混合學(xué)習(xí)理論，筆者將線上平臺(tái)資源的學(xué)習(xí)與線下課堂中協(xié)作探究相結(jié)合，構(gòu)建了初中人工智能模塊教學(xué)框架，教學(xué)框架如下頁圖所示。

1.課前多元平臺(tái)資源學(xué)習(xí)

教師將針對某一知識點(diǎn)制作的微課上傳到互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)，同時(shí)也可以構(gòu)建學(xué)校的資源庫平臺(tái)。多元化平臺(tái)上的資源可以是學(xué)生根據(jù)教師提供的問題搜集到的一手資料，可以是任課教師圍繞教學(xué)主題提供給學(xué)生的知識點(diǎn)講解，也可以是依據(jù)云課堂提供的共享資源。

2.課堂項(xiàng)目探討深度學(xué)習(xí)

課堂中，教師設(shè)置的任務(wù)要緊緊圍繞課前搜集的相關(guān)資料及學(xué)生自主學(xué)習(xí)的情況反饋，調(diào)整教學(xué)任務(wù)、教學(xué)環(huán)節(jié)。課前基礎(chǔ)知識的微課、資源學(xué)習(xí)，有利于在課堂中深度學(xué)習(xí)的開展，在復(fù)雜任務(wù)完成的同時(shí)，關(guān)注學(xué)生個(gè)性化問題的解決情況，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維等高階思維能力。這也是微課在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中的應(yīng)用，除此之外，關(guān)注學(xué)生實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)行為的反饋，在啟發(fā)指導(dǎo)環(huán)節(jié)，教師可以借助多媒體技術(shù)幫助學(xué)生將抽象知識轉(zhuǎn)化為直觀生動(dòng)便于理解的內(nèi)容，也可以提供虛擬場景，引導(dǎo)學(xué)生對情境問題沉浸式體驗(yàn)、解決。

3.課后討論反饋智慧共生

在教學(xué)反饋環(huán)節(jié)，學(xué)生可以借助互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)上傳自己或本組的作業(yè)。另外，課后學(xué)生可通過微信群、QQ群等進(jìn)行學(xué)習(xí)情況的反饋，教師根據(jù)學(xué)生的反饋調(diào)節(jié)平臺(tái)上的微課、資源等，將學(xué)生容易出現(xiàn)的問題及時(shí)梳理、歸納成案例庫并上傳到平臺(tái)，以便于資源共享，實(shí)現(xiàn)對新知的智慧共生。

● 初中人工智能模塊混合學(xué)習(xí)實(shí)踐探索

下面，筆者以初中人工智能模塊初始課《初識人工智能》一課為例，探討混合學(xué)習(xí)模式下的教學(xué)效果。

1.教材內(nèi)容

本節(jié)課是人工智能初始課，重在引導(dǎo)學(xué)生對人工智能有清晰的理解和認(rèn)識，為后面學(xué)習(xí)人工智能背后算法等深層次知識做鋪墊。本節(jié)課內(nèi)容偏理論，但如果一味地進(jìn)行概念解釋和應(yīng)用案例介紹勢必降低學(xué)生興趣和主動(dòng)探究的參與度，因此結(jié)合線上自主學(xué)習(xí)和線下協(xié)作操作的體驗(yàn)，提升學(xué)生信息意識與計(jì)算思維能力。

2.教學(xué)目標(biāo)

基于信息核心素養(yǎng)四個(gè)維度，將本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)設(shè)定為：通過體驗(yàn)、對比人工智能識物的過程與結(jié)果，了解人工智能概念，提高信息意識;通過對比人類學(xué)習(xí)過程，抽象、概括機(jī)器學(xué)習(xí)的一般過程，提升計(jì)算思維能力;能夠借助百度AI平臺(tái)及圖形編程軟件搭建簡單的圖像識別模型，提高數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力;能夠在不同案例的分析中說出生活中人工智能的應(yīng)用及優(yōu)勢，辯證看待人工智能技術(shù)，增強(qiáng)信息社會(huì)責(zé)任意識。

3.教學(xué)流程

（1）課前資源的自主學(xué)習(xí)

初中生的思維發(fā)展處于形象到抽象的形成階段，在現(xiàn)實(shí)生活中，大部分學(xué)生接觸過人工智能的應(yīng)用，如指紋識別、人臉識別、語音識別等，對人工智能有直接的體驗(yàn)感受。因此，在課前資源的設(shè)計(jì)中，應(yīng)注重對人工智能概念的抽象、概括，以微課的形式介紹人工智能的特征、背后原理，讓學(xué)生對模擬信號、數(shù)字信息化表示等進(jìn)行深入探討與理解。學(xué)生可根據(jù)自我掌握、理解情況對微課進(jìn)行反復(fù)學(xué)習(xí)或跳躍學(xué)習(xí)，真正做到個(gè)性化學(xué)習(xí)。

（2）課堂項(xiàng)目探討協(xié)作學(xué)習(xí)

教師通過收集學(xué)生課前學(xué)習(xí)反饋的數(shù)據(jù)，制訂課堂深度探討的項(xiàng)目。

活動(dòng)①：感受人工智能，分享應(yīng)用案例。學(xué)生以小組為單位，匯集本組課前搜集的人工智能的案例，暢談人工智能技術(shù)給生活、學(xué)習(xí)等帶來的便利。教師呈現(xiàn)課前學(xué)生上傳到互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)上的資料并分享。

活動(dòng)②：認(rèn)識人工智能，剖析背后的工作原理。通過對案例共同特征的分析，類比人腦在圖像識別過程中的認(rèn)知流程，提煉出計(jì)算機(jī)在識物時(shí)的工作過程。此環(huán)節(jié)教師引導(dǎo)學(xué)生用思維導(dǎo)圖的方式呈現(xiàn)，可提供智能技術(shù)支持的問答系統(tǒng)、人臉識別系統(tǒng)等工作視頻幫助學(xué)生理解。

活動(dòng)③：實(shí)踐人工智能，體驗(yàn)人工智能編程過程。引導(dǎo)學(xué)生通過體驗(yàn)百度AI編程模塊，利用圖形化編程工具+平臺(tái)搭建簡單的圖像識別模型，并進(jìn)行測試。此環(huán)節(jié)為實(shí)踐操作內(nèi)容，讓學(xué)生在感知現(xiàn)有圖像識別技術(shù)的同時(shí)，嘗試自己搭建模型，針對基礎(chǔ)比較好的學(xué)生可引導(dǎo)其添加新功能，完善現(xiàn)有人工智能技術(shù)的應(yīng)用，對人工智能技術(shù)進(jìn)行深度思考與實(shí)踐提升操作。

活動(dòng)④：遵守人工智能使用規(guī)范，提升信息社會(huì)責(zé)任意識。課堂上采用頭腦風(fēng)暴形式，引導(dǎo)學(xué)生辯論人工智能技術(shù)是否應(yīng)用越多越好？在應(yīng)用過程中應(yīng)遵循哪些法律法規(guī)？學(xué)生自行查閱資料交流討論，填寫在線文檔，小組間進(jìn)行競賽。

（3）課后反饋交流學(xué)習(xí)遷移

課后，學(xué)生通過微信群對問題解決情況進(jìn)行反饋，填寫教師提供的知識學(xué)習(xí)調(diào)查表，教師將學(xué)生的答案收集匯編，整合到互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)中，讓學(xué)習(xí)成果迭代共生。

實(shí)踐后的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，90%的學(xué)生在此學(xué)習(xí)過程中認(rèn)為對人工智能的理解有了更進(jìn)一步的認(rèn)識，通過頭腦風(fēng)暴環(huán)節(jié)能夠辯證地看待人工智能在各領(lǐng)域的應(yīng)用;88.5%的學(xué)生在軟件操作環(huán)節(jié)，利用編程開發(fā)圖像識別的程序，認(rèn)為在團(tuán)隊(duì)合作中鍛煉了自己的動(dòng)手操作、表達(dá)交流能力等?？偟膩碚f，大部分學(xué)生愿意參與混合式學(xué)習(xí)活動(dòng)。

● 教學(xué)實(shí)踐反思與展望

人工智能教育是社會(huì)發(fā)展趨勢的必然要求，中小學(xué)人工智能教育在實(shí)際教學(xué)中應(yīng)注重以下環(huán)節(jié)的設(shè)置：

在技術(shù)層面，人工智能課程應(yīng)以提升學(xué)生智能思維、創(chuàng)新能力為主要教學(xué)目標(biāo)，多元化技術(shù)、平臺(tái)在教學(xué)中的應(yīng)用是否達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，是衡量信息化手段是否合理的依據(jù)。

在教師層面，應(yīng)關(guān)注引入信息化手段教學(xué)中自身教學(xué)方法、教學(xué)思路的轉(zhuǎn)變，要關(guān)注能夠運(yùn)用信息技術(shù)手段為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)而進(jìn)行教學(xué)資源開發(fā)、設(shè)計(jì)、實(shí)施、管理、診斷、評價(jià)、研究等能力。

在教學(xué)任務(wù)層面，應(yīng)注意引導(dǎo)學(xué)生對當(dāng)前任務(wù)有明確的認(rèn)知，提升學(xué)生興趣度和參與度。

在教學(xué)評價(jià)層面，不僅要觀察課堂上面對面的問答、任務(wù)完成情況，更要關(guān)注到打破時(shí)間、空間局限的線上學(xué)習(xí)行為，做到全面、動(dòng)態(tài)地考查。

當(dāng)今時(shí)代，為提升學(xué)生適應(yīng)信息化發(fā)展步伐的能力，人工智能等前沿技術(shù)在教學(xué)中的滲入至關(guān)重要，借助智能技術(shù)手段進(jìn)行人工智能知識的講解，是重要且亟待解決的教育問題。本文提出的基于混合學(xué)習(xí)理論的人工智能教學(xué)策略期待在今后的實(shí)踐操作中能夠在課程體系、教學(xué)評價(jià)指標(biāo)等方面變得更加完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐多，胡衛(wèi)星，趙苗苗.困境與破局：我國機(jī)器人教育的研究與發(fā)展[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2017（10）：94-99.

[2]徐章韜.教師信息化教學(xué)能力的政策內(nèi)容、演進(jìn)邏輯及可能走向[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2021，31（05）：44-51.