指向智能素養(yǎng)的人工智能課程項目化學習活動設(shè)計

秦朋緒 陳明選

（1.江蘇省江陰市第二中學，江蘇 無錫 214000；2.江南大學 教育學院，江蘇 無錫 214000）

一、研究背景

人工智能技術(shù)的快速發(fā)展引領(lǐng)社會進入了人工智能時代，推動了社會發(fā)生方方面面的變革，教育的未來與人工智能技術(shù)的發(fā)展有著內(nèi)在的聯(lián)系，人工智能的進步為教學和學習提供了新的可能性（周曄，張剛要，2022）。為了在人工智能時代獲得競爭優(yōu)勢，每個人都應該學習一種人工智能時代的必備品格和關(guān)鍵能力，以應對這個時代的變革，研究者將這種適應人工智能時代的必備品格和關(guān)鍵能力稱之為“智能素養(yǎng)”或“人工智能素養(yǎng)”。在中小學階段，課程是育人的土壤，學校通過開設(shè)專門的人工智能課程或?qū)⑷斯ぶ悄芟嚓P(guān)內(nèi)容融入到其他課程中來培養(yǎng)學生的智能素養(yǎng)。2021年10月中國教育學會發(fā)布《中小學人工智能課程開發(fā)標準（試行）》，提出以項目化學習作為人工智能課程內(nèi)容的承載方式，將基礎(chǔ)知識和重要能力的習得滲透在學習任務的推進中（中國教育學會，2021）。項目化學習活動以其高情境性、高參與度、高協(xié)作性、問題導向、學習的真實性等優(yōu)勢成為人工智能課程開展的主要方法。由此，以項目化學習活動的方式開展人工智能課程并進一步培養(yǎng)學生的智能素養(yǎng)成為本研究的目標，希望能給研究者和一線教師帶來一些啟示。

二、文獻綜述

（一）智能素養(yǎng)

智能素養(yǎng)是人工智能時代應運而生的新興概念，是包括智能知識、能力、情意、倫理的多維復合結(jié)構(gòu)體，是學生核心素養(yǎng)的時代發(fā)展（汪明，2018）。王毅和王乾花（2020）認為，智能素養(yǎng)應以智能知識、智能思維、智能應用、智能倫理為關(guān)鍵要素，是使用人工智能技術(shù)分析問題、解決問題、培養(yǎng)合作精神、批判精神以及創(chuàng)新精神于一體的素養(yǎng)。侯賀中和王永固（2020）參考郝媛玲等人提出的數(shù)據(jù)素養(yǎng)基本要素將智能素養(yǎng)構(gòu)建為智能意識、智能態(tài)度、智能倫理、智能知識、智能技能、智能思維、智能創(chuàng)新七個維度。Ponce（2018）認為智能素養(yǎng)是未來工作崗位中必不可少的關(guān)鍵素養(yǎng)，并將智能素養(yǎng)概括為計算機素養(yǎng)、理解力、數(shù)據(jù)處理能力、智能問題解決能力、邏輯運算能力和計算思維的集合。綜合解讀發(fā)現(xiàn)，智能素養(yǎng)是一個包含知、能、情、意等多方面的綜合體，是人工智能時代公民了解智能、應用智能、掌握智能、開發(fā)智能的能力，是人類適應人工智能時代的必備品格和關(guān)鍵能力。人工智能課程的學習結(jié)果目標就是智能素養(yǎng)的養(yǎng)成，因此，基于加涅的學習結(jié)果分類理論構(gòu)建智能素養(yǎng)的框架是可行的，如圖1所示，智能知識、智能能力、智能思維、智能應用、智能態(tài)度與言語信息、智慧技能、認知策略、動作技能、態(tài)度五個方面是高度吻合的（鄭勤華，覃夢媛，李爽，2021）。

圖1 基于加涅的學習結(jié)果分類理論構(gòu)建的智能素養(yǎng)框架（鄭勤華，覃夢媛，李爽，2021）

1. 智能知識

學生的個人發(fā)展離不開知識的土壤，智能素養(yǎng)的培養(yǎng)是以知識為基礎(chǔ)的，學生必須掌握一定的人工智能知識，才能在知識習得的基礎(chǔ)上遷移應用，達到高階能力的培養(yǎng)目標。趙慧臣、張娜鈺、閆克樂和梁夢（2019）通過分析六本高中人工智能教材的內(nèi)容發(fā)現(xiàn)，學習者至少應該掌握人工智能的發(fā)展歷程、基本概念、技術(shù)體系、應用領(lǐng)域及社會影響五個方面的知識。

2. 智能能力

智能能力是個體在智能社會中生長和發(fā)展的保障，包括信息能力、數(shù)據(jù)能力、編程能力、算法能力等。信息能力主要體現(xiàn)在能夠明確信息獲取需求，通過合理合法的方式獲取、整理、利用、評價信息，并進行信息的分享與創(chuàng)造。數(shù)據(jù)能力主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理、價值判斷、科學決策等方面。人工智能的本質(zhì)是機器學習，讓計算機去分析和處理問題，需要先將問題轉(zhuǎn)化為計算機能解決的形式，然后構(gòu)造問題的解決方案（周迎春，2018），前者指的是算法能力，后者指的是編程能力。

3. 智能思維

智能思維由以計算思維為主的多種思維構(gòu)成，包括人機協(xié)同思維、主動調(diào)節(jié)思維以及批判性思維、創(chuàng)造性思維等方面，是智能素養(yǎng)的核心，也是人工智能教育的核心，旨在讓學生掌握程序設(shè)計的基本算法思維、編程策略、技能與操作，培養(yǎng)學生人工智能社會問題解決的思維能力，也是培養(yǎng)學生創(chuàng)造力的源動力（王毅，王乾花，2020）。

4. 智能應用

智能工具和產(chǎn)品的發(fā)明是為了更好地服務人類，人工智能的應用是個體適應人工智能時代基本的能力要求，表現(xiàn)在能夠甄別智能產(chǎn)品的可用性與易用性，選擇適合自己的人工智能工具或產(chǎn)品來解決實際生活中的問題等方面。動手能力也是人工智能應用的一個方面，要能夠親自動手實踐制作人工智能制品，利用相應的智能軟硬件制定問題解決方案并解決問題。

5. 智能態(tài)度

合理學習和使用人工智能的前提是樹立良好的人工智能態(tài)度，包括價值觀、倫理、志趣等方面，主要體現(xiàn)在正確看待人工智能給社會帶來的方方面面的影響，以正確的態(tài)度對待人工智能與人的關(guān)系，了解有關(guān)人工智能技術(shù)產(chǎn)品所帶來的倫理問題，積極探索人工智能的發(fā)展前景等方面。

（二）人工智能課程與項目化學習

智能素養(yǎng)的培養(yǎng)要從制定人工智能課程目標、內(nèi)容、評價標準等方面入手（陳麗，郭玉娟，高欣峰，謝雷，鄭勤華，2019）。2018年1月，教育部頒布《普通高中信息技術(shù)課程標準（2017年版）》，正式將“人工智能初步”模塊列入信息技術(shù)課程，并制定了明確的學業(yè)要求，標志著我國對人工智能教育的重視程度加深，人工智能正成為人才強國戰(zhàn)略必爭的領(lǐng)域之一。高中階段人工智能課程的重點內(nèi)容是以人工智能相關(guān)項目為載體，在強調(diào)人工智能基本理念和相關(guān)原理的學習與應用的同時，注重計算思維等思維能力的形成，培養(yǎng)其創(chuàng)造力、想象力、整體思考以及動手實踐能力（謝忠新，曹楊璐，李盈，2019）。可見人工智能課程的目標包含了人工智能態(tài)度和意識的培養(yǎng)、知識和技能的發(fā)展、相關(guān)高階思維以及創(chuàng)新創(chuàng)造能力的發(fā)揮等方面，這與智能素養(yǎng)的要求是高度一致的?；诖耍狙芯繉⑷斯ぶ悄苷n程定義為在人工智能技術(shù)的工具與環(huán)境支持下，以人工智能核心技術(shù)為課程內(nèi)容，以培養(yǎng)智能素養(yǎng)為目標的跨學科綜合實踐課程。目前人工智能課程主要的教學方法有體驗式教學、項目化學習、游戲化教學、直觀教學等（劉邦奇，賀勝，2021）。其中項目化學習讓學生基于真實生活情境，運用人工智能技術(shù)設(shè)計與制作人工智能產(chǎn)品解決項目中的問題，有助于帶動學生對人工智能的理解、感受、應用和創(chuàng)新。從人工智能課程的國內(nèi)實踐來看，深圳、香港、北京、廣州、天津、上海等地紛紛開設(shè)了人工智能課程，只是各地區(qū)課程在內(nèi)容設(shè)置上尚存在較大差異。

在項目化學習的相關(guān)實踐中，目前大多數(shù)項目化學習的實踐注重活動流程的設(shè)計與實施，劉景福和鐘志賢（2002）將項目化學習的流程劃分為選定項目、制定計劃、活動探究、作品制作、成果交流、活動評價六個環(huán)節(jié)。閆寒冰（2003）將信息技術(shù)教學中的項目化學習劃分為項目設(shè)計、分組分工、制定計劃、合作探究、作品制作、匯報展示和總結(jié)評價七個步驟。課程教學目標在設(shè)計好的項目化學習的各個環(huán)節(jié)中得以實現(xiàn)，取得了很大的成效，但仍然存在以下兩個難點：①活動繁瑣、耗時長；②教師難以把控（楊明全，2021）。為了更好地發(fā)揮項目化學習在人工智能課程中的育人功能，本研究汲取項目化學習的理念和方法靈活指導學生學習，提出技術(shù)支持、教師指導和成果導向的改進策略，讓學生充分開展協(xié)作探究，思維碰撞，學會使用人工智能知識與能力解決問題的方式方法，促進智能素養(yǎng)提升。

三、人工智能課程中培養(yǎng)智能素養(yǎng)的項目化學習活動模型

（一）人工智能課程中培養(yǎng)智能素養(yǎng)的項目化學習活動框架

在詳細分析了智能素養(yǎng)的要素、人工智能課程的核心內(nèi)容及項目化學習的要素后，以建構(gòu)主義的知識觀、學習觀和教學觀為理論基礎(chǔ)，結(jié)合項目化學習理論的關(guān)鍵要素，提出了面向智能素養(yǎng)的人工智能課程項目化學習設(shè)計框架，如圖2所示。

圖2 指向智能素養(yǎng)的人工智能課程項目化學習活動框架

這樣設(shè)計的理由如下：首先，培養(yǎng)智能素養(yǎng)是最終目標；其次，要考慮培養(yǎng)智能素養(yǎng)的載體，也就是人工智能課程，梳理現(xiàn)有人工智能教材中的內(nèi)容體系，總結(jié)出人工智能課程的核心內(nèi)容；最后，培養(yǎng)智能素養(yǎng)需要方法的支持，采用項目化學習活動的方式針對智能素養(yǎng)的具體維度甚至某一維度的某一方面開展教學，并設(shè)計符合課程內(nèi)容的項目化學習活動策略與流程。

（二）人工智能課程中培養(yǎng)智能素養(yǎng)的項目化學習活動策略

1. 項目情境：從課堂情境到多維情境

人工智能課程的項目化學習應該充分發(fā)揮人工智能的技術(shù)屬性，有效結(jié)合人、物、技術(shù)等多個方面，為學生開展活動、協(xié)作探究建構(gòu)最合適的多維情境，包括物理情境和社會情境。在物理情境方面，通過使用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、機器學習等技術(shù)，建構(gòu)真實的項目學習環(huán)境為學生開展實踐探究提供支持，例如：智慧農(nóng)場可以讓學生在探究農(nóng)作物的生長過程中學習人工智能知識與技術(shù)，培養(yǎng)學生應用人工智能的能力。在社會情境方面，教師根據(jù)活動目標與學生的動機與興趣建構(gòu)真實的問題情境，帶領(lǐng)學生創(chuàng)造性地探索如何使用人工智能解決社會問題，增強學生的社會參與感與價值認同感。

2. 項目主題：從解讀知識到圍繞活動

在指向智能素養(yǎng)的人工智能課程項目化學習活動中，整合的不僅僅是人工智能知識，還包括對能力、思維、情感態(tài)度等方面的考慮，所以項目主題的選擇不應該僅僅圍繞人工智能的原理或者概念，而應該開展靈活多變的教學活動，將智能素養(yǎng)的培養(yǎng)滲透到項目活動的各個環(huán)節(jié)，讓學生經(jīng)歷有意義的學習實踐歷程，促進學生的知、行、思合一。

3. 項目問題：從本質(zhì)問題到驅(qū)動問題

核心知識只有轉(zhuǎn)化為問題，才能在項目中指引著學生積極探索。一個項目中，本質(zhì)問題是學科的基本問題，反映該學科的基本觀點，需要學生在未來的學習與生活中不斷思考，驅(qū)動性問題是將抽象、深奧的本質(zhì)問題轉(zhuǎn)化為特定年齡學生感興趣的具體問題，通過嵌入情境引發(fā)學生興趣、增強學生主動性，讓學生更積極地投入到項目中，避免實踐過程中學習方向的偏離。項目化學習活動中的驅(qū)動問題最好是教師帶領(lǐng)學生對所處情境進行分析，思考解決問題的策略，引發(fā)學生個體思考和同伴討論之后共同提出的。

4. 項目目標：從知識本位到素養(yǎng)本位

《普通高中信息技術(shù)課程標準（2017版）》將信息技術(shù)學科的核心素養(yǎng)定位為信息意識、計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新、信息社會責任四個要素，旨在培養(yǎng)學生適應終身發(fā)展和社會發(fā)展的必備品格及關(guān)鍵能力。但在實際教學中，教師往往難以平衡知識傳授與核心素養(yǎng)培養(yǎng)之間的關(guān)系，導致教學中知識本位現(xiàn)象嚴重，忽視了思維、情感、態(tài)度等素質(zhì)的培養(yǎng)。智能素養(yǎng)是對信息技術(shù)核心素養(yǎng)的繼承與超越，是智能時代發(fā)展過程中以人為本的體現(xiàn)，注重人的綜合能力養(yǎng)成。教師在制定人工智能課程項目活動目標時，應該以核心素養(yǎng)為基礎(chǔ)，關(guān)注智能素養(yǎng)的多個維度進而培養(yǎng)學生的智能素養(yǎng)。

5. 項目資源：從靜態(tài)資源到立體資源

在人工智能時代的教學資源建設(shè)中，人工智能技術(shù)與教學的無縫融合使學習資源呈現(xiàn)多樣化的形態(tài)，并且更立體化、精準化與個性化（余亮，魏華燕，弓瀟然，2020）。在人工智能課程的項目化學習活動中，學生需要用到的資源包括畫圖工具、建模工具、搭建工具、人工智能擴展板、電機驅(qū)動工具，還有語音識別、圖像識別、人臉識別等開源軟件以及各種加工制造用到的設(shè)備。這些功能多樣的資源與工具為學生的活動開展、協(xié)作交流、問題解決等多方面提供支持，促進學生的智能素養(yǎng)發(fā)展。

6. 項目評價：從知識測試到素養(yǎng)測試

過去的教學評價維度比較單一，以圍繞知識點的標準化測試居多，體現(xiàn)的是知識掌握水平，而智能素養(yǎng)應從知識、能力、思維、應用、態(tài)度等多維度展開，強調(diào)評價的過程性與多元性，體現(xiàn)的是綜合素質(zhì)的發(fā)展。從知識測試到素養(yǎng)測試轉(zhuǎn)變是人工智能時代綜合能力人才培養(yǎng)的要求，本研究通過對學生作品和任務單的分析挖掘?qū)W生智能素養(yǎng)發(fā)展情況；通過課堂觀察了解學生解決問題時的能力、應用水平、態(tài)度等多方面的發(fā)展情況；輔以訪談、問卷調(diào)查等方式綜合考察學生智能素養(yǎng)水平。

四、人工智能課程中培養(yǎng)智能素養(yǎng)的項目化學習活動實施與結(jié)果分析

由于智能素養(yǎng)涉及的范圍較廣、維度較多，本研究選取智能素養(yǎng)中智能思維作為研究重點開展教學設(shè)計與實踐，在以智能思維為重點培養(yǎng)目標的前提下盡可能兼顧智能素養(yǎng)的其他維度，對人工智能課程項目化學習活動效果的評價也圍繞著智能思維尤其是計算思維進行。

（一）研究方法

整體采用基于設(shè)計的研究。在初步構(gòu)建的促進智能素養(yǎng)發(fā)展的項目化學習活動教學模型的基礎(chǔ)上，制定每節(jié)課學習活動的具體實施方案，通過問卷調(diào)查法使用制定好的計算思維量表分析學生計算思維各個維度平均分的變化情況，并進行配對樣本t檢驗以驗證有效性。通過課堂觀察掌握學生積極性、參與度、協(xié)作情況等方面的學習表現(xiàn)。通過三輪迭代，分析與反思實際活動開展過程中存在的不足，并對學習活動模型進行不斷的修正與完善，直到學生智能素養(yǎng)水平得到明顯的提升。

（二）研究對象

研究對象選取江蘇省常熟市某高中27名學生組成實驗班級開展教學活動，三人或四人為一組，共七組。在教學活動開展之前，學生已經(jīng)具備了項目化學習的有關(guān)經(jīng)驗，但沒有學習過正式的人工智能課程。

（三）研究工具

1. 計算思維評價量表

采用陳興冶和馬穎瑩（2020）編制的本土化計算思維量表對學生的計算思維水平進行評價，該量表將計算思維分為計算思維態(tài)度和計算思維技能兩個方面八個維度，計算思維態(tài)度包括情感態(tài)度、思維品質(zhì)、合作學習；計算思維技能包括分解、抽象、概括、算法、評估。

2. 學生作品評價量表

從學生作品完成情況、作品制作過程的學生表現(xiàn)、學生在作品制作過程的交流情況幾個方面制定評價量表對學生的作品進行評價（見表1）。

表1 學生作品評價量表

3. 課堂觀察評價量表

本研究所采用的“課堂觀察評價量表”是參考崔允漷（2012）組織帶領(lǐng)團隊研究得出的LICC范式課堂觀察框架，它是我國目前較為完整和最廣為接受的一個范式課堂觀察框架。為了更好地反映課堂教學情況，本研究參考并制定出課堂觀察評價量表，從學生學習（互動、自主、達成）、教師教學（環(huán)節(jié)、對話、指導）、課堂氛圍（思考、民主、創(chuàng)新）3個維度9個子維度進行觀察，如表2所示。

表2 課堂觀察評價量表

4. 學生智能思維等級劃分

在綜合分析大量智能思維相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，結(jié)合人工智能解決問題的關(guān)鍵特征，劃分了學生智能思維水平層級，如表3所示，評價學生智能思維水平目標的達成度，保持三輪項目活動評價維度的一致性。學生的計算思維評價量表、課堂觀察評價量表、作品評價量表與智能思維等級的對應關(guān)系為：得分在總分的40%到60%范圍內(nèi)為水平1，在總分的60%到80%范圍內(nèi)為水平2，得分超過總分的80%為水平3。

表3 學生智能思維目標的等級劃分

（四）研究過程

1. 第一輪活動的組織與開展

1）設(shè)計與實施

本輪的項目化學習活動為“文字朗讀器的設(shè)計與制作”，該活動的目標是學習與使用語音合成技術(shù)，運用編程能力，發(fā)揮計算思維，通過完成一個能夠自動朗讀出輸入的文字的手機應用程序來方便日常學習和生活，提升學生智能思維水平。

2）評價與分析

第一，課堂觀察分析。在思維與探究方面，在這種互動性強、參與度高、實踐機會多的學習活動中，學生之間可以充分發(fā)散思維，進行各方面的交流溝通，齊心協(xié)力共同解決問題，學生的合作意識和實踐能力得到了提升，也極大地促進了批判性思維和創(chuàng)新性思維的養(yǎng)成。

第二，作品分析。發(fā)現(xiàn)大部分學生具備了一定的將實際問題轉(zhuǎn)化為計算機能夠解決的方式的能力。但人工智能作品分數(shù)特別高的學生極少，80～89分的僅有3人，90分以上的僅有1人，可見班級整體的智能思維水平仍有很大的發(fā)展空間，且存在學生發(fā)展不平衡的情況。

第三，計算思維水平分析。由表4可知，參與項目活動的學生在計算思維的八個維度都有不同程度的提升，分別提升了0.41、1.00、0.45、0.37、0.45、0.37、0.88和1.07。從配對樣本t檢驗的結(jié)果可以看出，情感態(tài)度、思維品質(zhì)、合作學習、抽象、算法和評估六個維度的p值均小于0.05，表現(xiàn)出顯著性差異，可見研究所設(shè)計的指向智能素養(yǎng)的人工智能課程項目化學習活動是有效的。

表4 第一輪項目活動前后測中學生計算思維的配對樣本t檢驗結(jié)果

第四，學生智能思維等級分析。綜合學生的人工智能作品以及觀察學生在作品制作過程中的課堂表現(xiàn)，結(jié)合計算思維量表調(diào)查結(jié)果，確定學生目前所處的智能思維等級，如圖3所示。處在水平1的學生有15人，占55%，能夠達到水平2的學生有8人，占30%，達到水平3的學生較少，有4人，只占15%?？傮w來看，大多數(shù)學生的智能思維水平處于1和2，提升空間很大。

圖3 學生第一輪活動后智能思維水平統(tǒng)計

3）反思與修訂

分析發(fā)現(xiàn)以下兩個問題，第一，學生的資料準備能力較弱，很多學生收集了大量與項目無關(guān)的資料；第二，個別成員對組內(nèi)合作的參與性和主動性不強，說明部分學生自身要求較低，學習者自我監(jiān)控能力不強。針對以上問題提出修訂意見，首先，對學生的資料準備能力進行訓練，從明確信息需求、信息收集、信息整理與利用幾個方面進行分析，讓學生掌握信息收集與處理的基本流程與方法；其次，增強監(jiān)控策略，加強教師監(jiān)控和學生監(jiān)控，規(guī)范學生在項目活動中應做到的最低標準，使得教師能夠及時發(fā)現(xiàn)學習過程中出現(xiàn)的問題，并及時調(diào)整。

2. 第二輪活動的組織與開展

1）設(shè)計與實施

本輪的項目化學習活動為“智能語音電話簿的設(shè)計與制作”，該項目活動的目標為學習智能語音識別技術(shù)，設(shè)計并制作一個語音自動識別并顯示聯(lián)系人及其電話號碼的手機應用程序，充分發(fā)揮計算思維等智能思維以及人工智能應用能力，在解決生活中實際問題的同時感受人工智能帶來的便捷。

2）評價與分析

第一，課堂觀察分析?；顒臃桨感抻喼?，學生已經(jīng)能夠有效地收集項目制作所需的資料，并合理地利用教師提供的各種資源。游離于小組合作之外的學生開始參與進來并發(fā)揮一部分的作用，使得小組項目探究活動的進程加快，組內(nèi)成員交流頻率增加，任務分配也趨于合理。學生已經(jīng)能夠?qū)椖繂栴}進行比較深入的探討，有了自己的想法，制定的問題解決方案比較可行，具備一定的運用智能思維將實際問題轉(zhuǎn)化為計算機能夠分析處理的方式的能力。

第二，作品分析。在作品制作過程中，學生的得分點主要在于能夠?qū)栴}進行合理的分析，提出思路清晰的問題解決方案，以及能夠在良好的氛圍下進行小組協(xié)作，而失分點主要在于對提出的問題解決方案缺乏修正與完善意識。

第三，計算思維水平分析。從表5的配對樣本t檢驗的結(jié)果來看，在兩輪項目活動開展的過程中，學生的計算思維在各個維度上均有所提升，但提升幅度較小，分析原因可能是兩輪實驗開展的時間間隔較短。從顯著性來看，各維度p值均小于0.05，可見第二輪項目活動的開展對學生計算思維的提升是有效果的，只是提升的幅度不如上一輪大。

表5 一、二輪活動后學生計算思維的配對樣本t檢驗結(jié)果

第四，學生智能思維等級分析。本輪活動中學生的表現(xiàn)與第一輪學習活動中相比，水平1的學生人數(shù)從15人減少為12人，占總?cè)藬?shù)的45%，水平2和水平3的學生總?cè)藬?shù)有所增加，分別為9人和6人，占比33%和22%，如圖4所示。雖然處于水平1和水平2的學生仍然占大多數(shù)，但是與第一輪相比，所占比例下降了，有更多的學生到達了水平3的等級。

圖4 學生兩輪活動后智能思維水平變化統(tǒng)計

3）反思與修訂

通過學生訪談發(fā)現(xiàn)“資料準備能力弱”“參與度不強”等問題得到一定程度的改善，說明上一輪的模型修訂有一定效果，也發(fā)現(xiàn)了一些新的問題，學生雖然能夠?qū)椖繂栴}進行比較深入的探討，但整體問題解決方案的制作水平需提升，部分學生先動手制作，后填寫制作方案，導致后期需要不斷修改。針對以上問題提出修訂意見，對學習者問題解決流程進行訓練，提供人工智能解決實際問題的案例，讓學生掌握使用智能思維解決問題的基本思路和方法。

3. 第三輪活動的組織與開展

1）設(shè)計與實施

本輪的項目化學習活動為“智能電子相冊的設(shè)計與制作”，該項目通過可視化編程設(shè)計并制作可以實現(xiàn)以翻頁方式瀏覽照片的手機電子相冊，讓學生運用計算思維將復雜問題分解為易于解決的子問題，通過編程實現(xiàn)問題解決并發(fā)展學生的智能思維水平。

2）評價與分析

第一，課堂觀察分析。從學生在項目活動探究過程中的綜合表現(xiàn)來看，學生對教師創(chuàng)設(shè)的情境能夠深切感知，對教師提出的問題能夠理性思考，能夠積極主動地發(fā)表自己的觀點，并在教師的引導下，這些觀點不斷發(fā)展成熟，加深了學生的思維深度，最終為使用人工智能的知識與方法進行問題解決提供了幫助。

第二，作品分析。本輪學生的作品質(zhì)量有了非常大的提升，80分以上的學生有15人，90分的學生8人。分析原因可能為以下兩個方面：一方面，隨著三輪項目活動的開展，學生在進行項目任務探究過程中對人工智能的理解和應用水平得到發(fā)展；另一方面，學生逐漸學會利用計算思維等智能思維方式思考問題，制定問題解決方案，在小組協(xié)作共同完成任務的過程中進行了充分的意見交換和思維發(fā)散。

第三，計算思維水平分析。從表6的第二輪后測到第三輪后測學生計算思維水平變化t檢驗結(jié)果來看，學生計算思維態(tài)度和計算思維技能均有所提升，從顯著性來看，各維度的p值均小于0.05，可見本輪活動對于提升學生的計算思維是有效果的。

表6 二、三輪活動后學生計算思維的配對樣本t檢驗結(jié)果

第四，學生智能思維等級分析。本輪學生的表現(xiàn)結(jié)果與第一、第二輪學習活動的結(jié)果相比，水平1的學生人數(shù)減少至7人，占總?cè)藬?shù)的26%。水平2和水平3的學生人數(shù)呈上升趨勢，均高于前兩輪學習活動的人數(shù)，分別為11人和9人，占比41%和33%，如圖5所示?？梢姳据唽W習活動結(jié)束后，雖然有部分學生還停留在水平1，但是大多數(shù)學生到達了水平2和水平3，表明所設(shè)計的培養(yǎng)學生智能思維的學習活動是有效的。

圖5 學生三輪活動后智能思維水平變化統(tǒng)計

3）反思

通過比較分析發(fā)現(xiàn)，對于同一個問題，不同學生的理解水平不一樣，如有的學生只能按照教師要求做出實現(xiàn)基本功能的作品，而有的同學在實現(xiàn)基本功能的基礎(chǔ)上加入了自己的新想法，使得作品可以遷移到其他情境中解決其他問題。由此可見，學生的智能思維水平雖然得到了一定程度的提升，但對于一些概念的理解深度有差異，后續(xù)可以引入理解性教學的相關(guān)原理進行改進。

五、研究結(jié)論

本文從智能素養(yǎng)的內(nèi)涵解讀入手，厘清了智能素養(yǎng)的構(gòu)成要素（智能知識、智能能力、智能思維、智能應用、智能態(tài)度），從項目目標、主題、問題、情境、資源、評價六個方面提出了提升智能素養(yǎng)的策略，設(shè)計了包括情境創(chuàng)設(shè)、問題提出、任務布置、資料準備、方案設(shè)計、方案實施、成果展示和評價總結(jié)八個環(huán)節(jié)的項目流程，并做了三輪行動研究。研究發(fā)現(xiàn)，項目化學習活動是人工智能課程中培養(yǎng)智能素養(yǎng)的有效途徑，智能技術(shù)支持下的項目化學習活動有效地促進了學生在合作開放、平等交流的探究中，在人機交互支架與教師引導下學習方式的轉(zhuǎn)變，為學生智能素養(yǎng)的培養(yǎng)提供了有效路徑，設(shè)計了指向智能素養(yǎng)的學習任務單，為智能素養(yǎng)的等級評價提供了一種思路。因能力所限，本研究還存在以下不足：①樣本問題：研究的樣本量較少，樣本選擇區(qū)域為東南部較發(fā)達地區(qū)，并且實驗對象均為高一學生，使得收集的研究數(shù)據(jù)代表性差；②活動設(shè)計方面：活動流程設(shè)計未考慮學生個體差異，活動策略著眼點較高，難以指導實際教學，教師與學生的前期準備不足，教師與學生聯(lián)系的緊密程度有待加強；③智能素養(yǎng)本身：智能素養(yǎng)是包含知、能、情、意的大概念，本身定義模糊、結(jié)構(gòu)復雜，文章將其劃分為五個方面之后仍然概念寬泛，難以準確界定與評價。學生智能素養(yǎng)的培養(yǎng)還需要不斷地進行理論研究與實踐檢驗才能真正落地，希望本研究能夠給一線教師和研究者提供一些啟示。