新課標(biāo)視域下的小學(xué)人工智能教學(xué)策略研究

任偉

摘要：本文結(jié)合UbD教學(xué)理論，以“人臉識別”教學(xué)為例，探索三大教學(xué)環(huán)節(jié)在人工智能教學(xué)中的實(shí)踐路徑：引導(dǎo)學(xué)生用信息意識觀察生活，促進(jìn)人臉應(yīng)用場景分析；激發(fā)學(xué)生用計算思維思考問題，探索人臉識別運(yùn)行原理；鼓勵學(xué)生用創(chuàng)客行為表達(dá)想法，實(shí)現(xiàn)人臉識別應(yīng)用遷移。整個教學(xué)過程輔之以學(xué)習(xí)性評價方式，以期通過“教-學(xué)-評”一致性實(shí)施促進(jìn)學(xué)生信息技術(shù)核心素養(yǎng)提升，為一線教師在人工智能教學(xué)中踐行新課標(biāo)教學(xué)理念提供有益參考。

關(guān)鍵詞：課程標(biāo)準(zhǔn)；UbD教學(xué)理論；人臉識別

中圖分類號：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 論文編號：1674-2117（2023）08-0033-04

在《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中，人工智能教學(xué)成為信息科技課程的重要內(nèi)容。面對頂層指導(dǎo)理念從“信息技術(shù)課程指導(dǎo)綱要”到“信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)”的升級變遷，如何在新課標(biāo)的引領(lǐng)下借助人工智能教學(xué)促進(jìn)學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)和技能提升，成為亟待研究的問題?；诖耍P者嘗試以“人臉識別”一課為載體，以UbD教學(xué)理論為指引，引導(dǎo)學(xué)生在“場景分析—原理認(rèn)知—應(yīng)用遷移”三大課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中完整地經(jīng)歷人臉識別知識技能的輸入和輸出，讓提升學(xué)生信息科技核心素養(yǎng)的目標(biāo)在教學(xué)中落地生根。

明確預(yù)期結(jié)果，預(yù)設(shè)評估標(biāo)準(zhǔn)

Understanding by Design教學(xué)理論（UbD教學(xué)理論）中的UbD，意為追求理解的教學(xué)設(shè)計。它強(qiáng)調(diào)以終為始，逆向設(shè)計，即從學(xué)習(xí)結(jié)果預(yù)期出發(fā)，在厘清“為什么教”“教什么”的基礎(chǔ)上思考“如何教”的問題。

1.明確教學(xué)預(yù)期結(jié)果

筆者在了解學(xué)生“已經(jīng)知道”的基礎(chǔ)上確定了“人臉識別”一課的教學(xué)內(nèi)容預(yù)期結(jié)果和相對應(yīng)的評估任務(wù)標(biāo)準(zhǔn)（如下頁表1），為本課教學(xué)目標(biāo)真實(shí)、有效、可達(dá)做好鋪墊。

2.預(yù)設(shè)任務(wù)群評估標(biāo)準(zhǔn)

任務(wù)群是引領(lǐng)學(xué)生理解新知、習(xí)得技能的重要載體，它的關(guān)鍵是精準(zhǔn)預(yù)設(shè)相關(guān)任務(wù)的評估標(biāo)準(zhǔn)，通過任務(wù)的完成程度驗(yàn)證學(xué)生學(xué)習(xí)達(dá)成情況。筆者在人臉識別應(yīng)用場景、原理和過程以及應(yīng)用三大活動開展模塊中設(shè)計了由八個小任務(wù)構(gòu)成的任務(wù)群（如下頁圖）。

活動有序開展，素養(yǎng)扎實(shí)落地

1.場景分析，問題提煉——指向用信息意識觀察生活

（1）情境創(chuàng)設(shè)，發(fā)現(xiàn)生活中的信息問題

新課程標(biāo)準(zhǔn)注重創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，提倡以真實(shí)問題或項(xiàng)目驅(qū)動學(xué)生產(chǎn)生疑問，發(fā)起真實(shí)探究。因此，筆者創(chuàng)設(shè)了學(xué)生每天都會遇到的人臉識別入校簽到的場景（任務(wù)1），讓學(xué)生說說是用什么技術(shù)實(shí)現(xiàn)的、生活中哪些場景也用到了人臉識別技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成常用信息意識觀察生活、發(fā)現(xiàn)問題的習(xí)慣。

（2）問題提煉，從情境導(dǎo)向到問題導(dǎo)向

筆者借助UMU平臺討論提問和關(guān)鍵詞云功能，引領(lǐng)學(xué)生展開問題序列化梳理（任務(wù)2）。分析得出人臉識別的兩個重要問題：實(shí)現(xiàn)的原理和過程、怎樣應(yīng)用人臉識別。

2.線上線下，原理認(rèn)知——指向用計算思維思考問題

（1）畫圖厘清流程，計算思維簡約化

畫圖厘清流程是培養(yǎng)學(xué)生計算思維的有效方法，當(dāng)學(xué)生面對復(fù)雜問題不知道從何入手時，筆者首先讓學(xué)生根據(jù)任務(wù)2梳理的關(guān)鍵問題對人臉識別的運(yùn)行有整體的理解，然后通過畫圖的方式進(jìn)行簡約化表達(dá)，最后采用“小任務(wù)”的方式培養(yǎng)學(xué)生計算思維漸進(jìn)式發(fā)展。

第一步：人臉識別，初識大致流程。學(xué)生根據(jù)日常生活觀察，對人臉識別的過程進(jìn)行畫圖，大多數(shù)學(xué)生表示可以分為圖像采集、人臉定位、輸出結(jié)果三步。學(xué)生的生活基礎(chǔ)是學(xué)習(xí)的起點(diǎn)和過程，他們的思考由淺入深，習(xí)慣形象思維，但這并不妨礙他們表達(dá)計算思維，教師稍加提煉即可。

第二步：步驟細(xì)化，再識關(guān)鍵環(huán)節(jié)。這一環(huán)節(jié)旨在讓學(xué)生用計算思維對關(guān)鍵步驟進(jìn)行深入細(xì)化，筆者在關(guān)鍵處點(diǎn)撥：為什么人臉定位時會有藍(lán)色的激光條來回掃描？為什么掃描以后能夠輸出結(jié)果？為了便于學(xué)生理解，筆者設(shè)計了“認(rèn)一認(rèn)他們是誰”的游戲，利用“人眼識人”的過程引導(dǎo)學(xué)生遷移至機(jī)器識人，讓學(xué)生對“人臉掃描”過程中蘊(yùn)含的特征提取和對比有初步感知。

（2）借助在線AI平臺，計算思維可視化

筆者采用線上模擬實(shí)踐的方式進(jìn)一步強(qiáng)化人臉識別關(guān)鍵步驟的理解，讓學(xué)生通過親身體驗(yàn)突破難點(diǎn)。即通過在線AI訓(xùn)練平臺，學(xué)生對人臉特征提取和人臉資源庫比對有了直觀的認(rèn)識和理解，提升了數(shù)字化學(xué)習(xí)能力。

（3）梳理人臉識別流程圖，計算思維抽象化

從僅憑生活經(jīng)驗(yàn)初步歸納到“認(rèn)一認(rèn)他們是誰”游戲體驗(yàn)再到線上親身體驗(yàn)，學(xué)生對人臉識別的原理和過程有了清晰的理解。在解決了認(rèn)知難點(diǎn)后，教師與學(xué)生一起整理人臉識別的流程圖，并采用貼標(biāo)簽的游戲，讓學(xué)生進(jìn)一步梳理各個步驟，再次培養(yǎng)學(xué)生計算思維的整體性和有序性。

（4）辯證思考技術(shù)應(yīng)用，深化信息責(zé)任意識

批判性思維是學(xué)生信息素養(yǎng)的重要組成部分，在探索人臉識別的流程中就有學(xué)生提出如果用他人的照片來冒充該怎么處理。教師通過引發(fā)學(xué)生辯論，讓學(xué)生體會到合理利用人臉識別技術(shù)的倫理問題，認(rèn)識到面對大量新興技術(shù)的推廣引導(dǎo)不輕信，不盲從，用科學(xué)的方法做出正確的判斷，在此過程中，學(xué)生的計算思維和信息社會責(zé)任等能力均得到了有效提升。

3.項(xiàng)目實(shí)踐，應(yīng)用遷移——指向用創(chuàng)客行為表達(dá)想法

（1）確定主題，制訂可行方案

通過上一課時的學(xué)習(xí)，學(xué)生對人臉識別的流程和原理有了深入的了解，本課時筆者引導(dǎo)學(xué)生走向技術(shù)應(yīng)用，思考“人臉識別技術(shù)如何改變我們生活”，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計項(xiàng)目方案，其中包含整個項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)步驟、小組分工、作品結(jié)構(gòu)、匯報展示等，這時可以引導(dǎo)學(xué)生逆向思維，即先思考最終匯報時要呈現(xiàn)怎樣的作品，再設(shè)計實(shí)現(xiàn)各功能的程序模塊。

（2）方案實(shí)施，小組協(xié)作共進(jìn)

在確定主題后，學(xué)生綜合利用所學(xué)的人臉識別基礎(chǔ)和編程等知識，小組分工合作，有負(fù)責(zé)編寫程序的，有負(fù)責(zé)攝像頭等設(shè)備調(diào)試的，還有撰寫展示發(fā)言稿的，等等。在方案實(shí)施階段，筆者沒有過多干涉學(xué)生活動，讓學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中犯錯糾錯，不斷調(diào)整嘗試，直至完成展示作品。

（3）作品展評，激發(fā)創(chuàng)意思維

此階段既是學(xué)生展示自我創(chuàng)意的環(huán)節(jié)，也是學(xué)生之間互相學(xué)習(xí)的大好時機(jī)。學(xué)生根據(jù)教師提供的評價細(xì)則，從作品設(shè)計本身和小組匯報兩個方面進(jìn)行客觀的評價，同時也針對同學(xué)在項(xiàng)目中的表現(xiàn)給出自己的評價。通過評價細(xì)則（如表2）的引導(dǎo)，幫助學(xué)生總結(jié)編程過程中存在的問題，提升小組合作的效能。

有效評價，“教-學(xué)-評”一體化

在課前逆向確定教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，筆者堅持將過程性評價和終結(jié)性評價相結(jié)合，采用學(xué)習(xí)性評價對學(xué)生的課堂表現(xiàn)進(jìn)行全域評價。

1.評價目標(biāo)指向明確

依據(jù)“教-學(xué)-評一體化”原則，筆者按照逆向設(shè)計“評價設(shè)計早于教學(xué)活動”理念，在課前明確了各個任務(wù)的評價指向，避免無效評價的發(fā)生。教學(xué)過程中的八大學(xué)習(xí)任務(wù)評價均指向核心素養(yǎng)落地。任務(wù)1、2評價主要指向?qū)W生信息意識的培養(yǎng)，通過評價引導(dǎo)學(xué)生有信息意識地觀察生活。任務(wù)3、4、5評價主要指向?qū)W生計算思維的可視化，通過評價引領(lǐng)學(xué)生用計算思維理清解決問題的思路。任務(wù)6評價主要指向?qū)W生信息社會責(zé)任，通過評價引導(dǎo)學(xué)生辯證地使用新興技術(shù)。任務(wù)7、8評價主要指向?qū)W生數(shù)字化學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，通過評價提升學(xué)生借助信息科技改變生活的能力。

2.評價內(nèi)容嵌入全程

有效的課堂評價并不局限于“低層次”地評價學(xué)生學(xué)習(xí)成果，而是放眼于學(xué)生的整個學(xué)習(xí)過程，立足多層次的評價內(nèi)容，既有對學(xué)習(xí)成果的評價，也有對學(xué)習(xí)過程的評價以及對小組合作的評價。本文的教學(xué)案例中包含學(xué)生回答問題時的信息意識表達(dá)、梳理流程時的計算思維闡述、探索實(shí)踐時的互動記錄，以及最后學(xué)習(xí)成果合作展評等評價內(nèi)容，多層次的評價內(nèi)容有利于學(xué)生學(xué)會運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)評價全方位地審視他人和自己。

3.評價形式動靜結(jié)合

新課標(biāo)視域下的課堂評價形式包含但不局限于教師口頭點(diǎn)評。教師評價不失為一種激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的有效評價，當(dāng)學(xué)生有精彩的表現(xiàn)時教師的口頭點(diǎn)評及時又有效。除此以外，筆者借助信息科技課堂的學(xué)科優(yōu)勢，設(shè)計了學(xué)生平臺留言互評和小組間評分表互評的方式。學(xué)生登錄UMU學(xué)習(xí)平臺后，可以在分享觀點(diǎn)和創(chuàng)意的同時，對其他同學(xué)的觀點(diǎn)和作品進(jìn)行留言評價，極大地加強(qiáng)了學(xué)生之間的互動。另外，課堂上，筆者利用學(xué)習(xí)平臺的“拍照”功能，實(shí)時將學(xué)生的作品上傳至大屏幕共享展示，創(chuàng)作小組上臺展示講解，其余小組根據(jù)下發(fā)的評價表格進(jìn)行點(diǎn)評互動。通過多樣的評價形式，學(xué)生不僅成為思考者、探索者，更是學(xué)習(xí)者、受益者。

結(jié)束語

本文以“人臉識別”一課為例，在UbD理論引領(lǐng)下，課前逆向設(shè)計目標(biāo)、內(nèi)容和評估標(biāo)準(zhǔn)，確保學(xué)生能有目的地學(xué)，教師能精準(zhǔn)地評；課中以“場景分析—原理認(rèn)知—應(yīng)用遷移”為基本框架，匹配素養(yǎng)目標(biāo)與任務(wù)評估標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，以任務(wù)群活動推進(jìn)課堂教學(xué)，著力提升學(xué)生對人臉識別概念體系的深度理解，促進(jìn)學(xué)生將所學(xué)知識在生活情境中遷移運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)：

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