基于“體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈”的人工智能教學(xué)實(shí)踐探究

江蘇省南京曉莊學(xué)院第一實(shí)驗(yàn)小學(xué) 滕 倩

21世紀(jì)，在教育信息化浪潮的助推下，人工智能教育逐漸成為當(dāng)今教育領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)?！缎乱淮斯ぶ悄馨l(fā)展規(guī)劃》《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》等相關(guān)政策的出臺(tái)，也為我國(guó)人工智能教育提供了新的發(fā)展機(jī)遇，各中小學(xué)陸續(xù)開展人工智能課程。但由于沒(méi)有課程標(biāo)準(zhǔn)、沒(méi)有教材、沒(méi)有課程評(píng)價(jià)，人工智能教育也出現(xiàn)了如“教學(xué)模式一刀切”“以偏概全教編程”“智能理論滿堂灌”等一系列問(wèn)題。如何開展人工智能教學(xué)仍面臨著重重困境。

一、小學(xué)人工智能教育現(xiàn)狀

目前，人工智能教育已成為基礎(chǔ)教育中非常重要的一部分，并且陸續(xù)在中小學(xué)開展。但人工智能作為一門融合了多學(xué)科原理的課程，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)抽象、晦澀難懂。如何在小學(xué)開展人工智能教學(xué)，仍處于摸索階段。

（一）“三無(wú)”是現(xiàn)狀

無(wú)課程標(biāo)準(zhǔn)、無(wú)教材、無(wú)課程評(píng)價(jià)的“三無(wú)”狀態(tài)是人工智能教學(xué)的現(xiàn)狀。教什么？怎么教？配套的教學(xué)教材是什么……一線教師面對(duì)一門新興學(xué)科茫然無(wú)措。目前的人工智能課程的教材大多數(shù)是基于機(jī)器人大賽培訓(xùn)教材整理出來(lái)的，教材設(shè)置缺乏邏輯性，大多數(shù)自成體系，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)晦澀難懂、不易理解。

（二）教學(xué)模式一刀切

“搭建+編程”是當(dāng)前人工智能教學(xué)的主要教學(xué)模式。學(xué)生依照搭建手冊(cè)，按部就班地搭建模型，接著進(jìn)行編程學(xué)習(xí)。一刀切的教學(xué)模式、機(jī)械式的灌輸，從根本上遏制了學(xué)生想象力和創(chuàng)造力的發(fā)展，歪曲了學(xué)生對(duì)人工智能的科學(xué)認(rèn)知，使學(xué)生錯(cuò)誤地認(rèn)為“人工智能=編程”，并不能從根本上培養(yǎng)學(xué)生的人工智能素養(yǎng)。

（三）教學(xué)目標(biāo)底層化

小學(xué)人工智能的教學(xué)目標(biāo)僅涉及對(duì)人工智能知識(shí)的理解，教師對(duì)學(xué)生的要求就是掌握課本上的知識(shí)，從而遺漏了新課標(biāo)要求的對(duì)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，缺少高階思維的目標(biāo)導(dǎo)向，限制了學(xué)生思維品質(zhì)的發(fā)展。

二、“體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈”理論內(nèi)涵

20世紀(jì)80年代，美國(guó)學(xué)者大衛(wèi)·庫(kù)伯在前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開創(chuàng)性地提出了“體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈”理論，包括具體體驗(yàn)、反思觀察、抽象概括與行動(dòng)應(yīng)用四個(gè)環(huán)節(jié)。

這一理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是基于體驗(yàn)的持續(xù)性過(guò)程，是一個(gè)螺旋上升的發(fā)展過(guò)程。學(xué)習(xí)者在內(nèi)部經(jīng)驗(yàn)與外部環(huán)境相互作用的過(guò)程中，不斷生成新的體驗(yàn)，在親身體驗(yàn)的同時(shí)，不斷鍛煉思維能力，確保掌握并理解知識(shí)理論，促進(jìn)知識(shí)的遷移，最終培養(yǎng)解決問(wèn)題的能力。

在“具體體驗(yàn)”環(huán)節(jié)中，學(xué)習(xí)者是感知者的角色。學(xué)生通過(guò)親身體驗(yàn)或者探究活動(dòng)，依靠自身感官來(lái)獲取直接經(jīng)驗(yàn)，是整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程的準(zhǔn)備與基礎(chǔ)階段，但是，這種直接經(jīng)驗(yàn)是籠統(tǒng)和即時(shí)的。在“反思觀察”環(huán)節(jié)中，學(xué)習(xí)者是觀察者的角色。學(xué)習(xí)者對(duì)前期所獲得的籠統(tǒng)的、即時(shí)的直接經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行回憶、解構(gòu)，之后再觀察、再學(xué)習(xí)，將其不斷內(nèi)化，上升為一般、抽象的認(rèn)知?！俺橄蟾爬ā杯h(huán)節(jié)，是學(xué)習(xí)者領(lǐng)悟的過(guò)程，在這一環(huán)節(jié)中，學(xué)習(xí)者是思考者的角色。在這一環(huán)節(jié)中，學(xué)習(xí)者基于自身的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，將“具體體驗(yàn)”環(huán)節(jié)的直接經(jīng)驗(yàn)和“反思觀察”環(huán)節(jié)的認(rèn)知，不斷地進(jìn)行思考、內(nèi)化，最終轉(zhuǎn)化為符號(hào)語(yǔ)言，并概括出一般的解決方案。最后，在“行動(dòng)應(yīng)用”環(huán)節(jié)中，學(xué)習(xí)者是實(shí)踐者的角色。學(xué)習(xí)者在全新的情境中進(jìn)行實(shí)踐和檢驗(yàn)，在行動(dòng)中發(fā)現(xiàn)不足并優(yōu)化方案，實(shí)現(xiàn)了體驗(yàn)的“外延”擴(kuò)展，也為下一次體驗(yàn)學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備，使學(xué)習(xí)圈得以迂回和反復(fù)。

總而言之，“體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈”是一個(gè)具體的知識(shí)建構(gòu)內(nèi)化的過(guò)程?！熬唧w體驗(yàn)”環(huán)節(jié)獲得直接經(jīng)驗(yàn)，“反思觀察”和“抽象概括”環(huán)節(jié)內(nèi)化知識(shí)的內(nèi)涵，“行動(dòng)應(yīng)用”環(huán)節(jié)對(duì)知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐、檢驗(yàn)、應(yīng)用，并進(jìn)行進(jìn)一步的延伸、發(fā)展，最終形成了“知識(shí)體驗(yàn)—知識(shí)建構(gòu)—知識(shí)應(yīng)用”的循環(huán)。

三、基于“體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈”的小學(xué)人工智能教學(xué)策略

新課標(biāo)明確提出，倡導(dǎo)真實(shí)性學(xué)習(xí)，注重創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)”“用中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”?；凇绑w驗(yàn)學(xué)習(xí)圈”的人工智能教學(xué)就是真實(shí)性的學(xué)習(xí)。學(xué)生通過(guò)親身體驗(yàn)或者置身體驗(yàn)情境，獲得直接經(jīng)驗(yàn)，再在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行觀察、反思，形成進(jìn)一步的認(rèn)知，然后結(jié)合自身的認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)，不斷內(nèi)化，抽象概括出解決問(wèn)題的方案，最后進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用，對(duì)知識(shí)進(jìn)行進(jìn)一步的延伸。接下來(lái)，筆者以《AI上智慧生活》叢書中的“交警‘小助手’”為例進(jìn)行具體闡述。

（一）具體體驗(yàn)，明確探究問(wèn)題

具體體驗(yàn)主要有兩種方法：一是設(shè)計(jì)體驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生在真實(shí)生活中具身體驗(yàn)、直接實(shí)踐；二是設(shè)計(jì)體驗(yàn)情境，創(chuàng)設(shè)合理的、貼近生活的真實(shí)情境，讓學(xué)生置身真實(shí)情境中體驗(yàn)。不論是真實(shí)的體驗(yàn)活動(dòng)，還是創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，都要從學(xué)習(xí)者本身出發(fā)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的全部感覺(jué)器官，讓學(xué)生全方位地獲得直接經(jīng)驗(yàn)。在此環(huán)節(jié)中，教師要加以引導(dǎo)，不能讓學(xué)生的思維過(guò)于發(fā)散。學(xué)生應(yīng)在具體體驗(yàn)中定義出關(guān)鍵問(wèn)題，然后緊緊圍繞問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)和界定進(jìn)行學(xué)習(xí)和探究，在探究過(guò)程中培養(yǎng)問(wèn)題界定的能力。

人工智能知識(shí)對(duì)于小學(xué)生來(lái)說(shuō)，晦澀難懂、不易理解。因此在具體體驗(yàn)階段，教師要讓學(xué)生能夠動(dòng)手操作或者自己探究，從而獲得直觀上的體驗(yàn)。這樣獲得的直接經(jīng)驗(yàn)是調(diào)動(dòng)了感官參與的過(guò)程，更加讓人印象深刻，更能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性。

例如，在“交警‘小助手’”一課中，教師要設(shè)計(jì)交警機(jī)器人來(lái)減輕交警叔叔的負(fù)擔(dān)，就需要深入了解交警的工作。教師可以帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)地體驗(yàn)，讓學(xué)生充分調(diào)動(dòng)感覺(jué)器官，沉浸式地感受交警指揮交通的工作，由此獲得直接經(jīng)驗(yàn)，明確交警指揮交通的工作內(nèi)容。

（二）反思觀察，推動(dòng)深入探究

反思觀察就是為了讓學(xué)生找尋直接經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)之間的聯(lián)系。學(xué)生進(jìn)行再觀察、再反思，以形成進(jìn)一步的認(rèn)知，培養(yǎng)問(wèn)題意識(shí)和思維習(xí)慣。在此環(huán)節(jié)中，教師要以啟發(fā)式對(duì)話來(lái)幫助學(xué)生進(jìn)行反思觀察、解讀體驗(yàn)，而不能用成人的想法與思考來(lái)解讀體驗(yàn)。體驗(yàn)如果被成人化，就是一種“假體驗(yàn)”，學(xué)生不僅不能從中內(nèi)化知識(shí)，還會(huì)產(chǎn)生抗拒心理，喪失了“體驗(yàn)”本來(lái)的意義。

所以，教師在此階段可以通過(guò)如“你感受到了什么？”“發(fā)生了什么？”“為什么這樣做？”等一系列啟發(fā)式的問(wèn)題對(duì)話，幫助學(xué)生對(duì)復(fù)雜的問(wèn)題進(jìn)行解構(gòu)，將其劃分為一個(gè)個(gè)子問(wèn)題，對(duì)子問(wèn)題進(jìn)行分析并歸納。同時(shí)，教師還要充當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的腳手架，提供相應(yīng)的學(xué)習(xí)資源或?qū)W習(xí)通道。

例如，在“我是小交警”一課中，學(xué)生通過(guò)體驗(yàn)交警叔叔的工作，對(duì)于指揮交通已經(jīng)獲得了直接經(jīng)驗(yàn)。此時(shí)，學(xué)生就需要去解讀交警的具體體驗(yàn)，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析與細(xì)化。教師主要就是引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生，通過(guò)對(duì)話交流，一步步地拆分交警叔叔的工作，并對(duì)其進(jìn)行分類、歸納。

（三）抽象概括，提高思維水平

抽象概括是教學(xué)的核心、重點(diǎn)，是指向思維養(yǎng)成的環(huán)節(jié)。本環(huán)節(jié)的重點(diǎn)不是學(xué)生對(duì)于知識(shí)掌握了多少，而是對(duì)于思維能力的培養(yǎng)。教師不能只是手把手地教，更應(yīng)該讓學(xué)生能夠獨(dú)立自主地完成從直接經(jīng)驗(yàn)到間接經(jīng)驗(yàn)的抽象概括。該環(huán)節(jié)中的一切思維活動(dòng)都應(yīng)當(dāng)由學(xué)生自主完成。只有經(jīng)歷了這個(gè)過(guò)程，學(xué)生才能在內(nèi)化和遷移其學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)思維品質(zhì)的充分發(fā)展。

因此，在此階段，教師需要給學(xué)生預(yù)留足夠多的時(shí)間，讓學(xué)生獨(dú)立地將問(wèn)題進(jìn)行抽象化的表達(dá)，用數(shù)學(xué)符號(hào)去表達(dá)問(wèn)題及確立項(xiàng)目任務(wù)，在分析問(wèn)題的基礎(chǔ)上構(gòu)建模型，選取并設(shè)計(jì)算法程序，制訂最一般化的解決問(wèn)題的方案。

例如，在“交警‘小助手’”中，學(xué)生經(jīng)過(guò)前期分析，已初步進(jìn)行歸納、分析。在此環(huán)節(jié)，學(xué)生需要將直接經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行抽象概括，轉(zhuǎn)換成符號(hào)語(yǔ)言。學(xué)生可以借助流程圖或者思維導(dǎo)圖等語(yǔ)言對(duì)問(wèn)題進(jìn)行梳理，如“交警指揮交通時(shí)，什么時(shí)候停，什么時(shí)候左轉(zhuǎn)？”都是需要學(xué)生在此環(huán)節(jié)進(jìn)行內(nèi)化、梳理的。

（四）行動(dòng)應(yīng)用，支持深度體驗(yàn)

行動(dòng)應(yīng)用是將抽象概括的知識(shí)運(yùn)用于新的情境中，以達(dá)到知識(shí)的拓展和延伸。新的情境應(yīng)當(dāng)是一個(gè)與實(shí)際生活緊密相連的情境，這是至關(guān)重要的。學(xué)生所學(xué)習(xí)的知識(shí)應(yīng)該是為社會(huì)生活所服務(wù)的，而不是脫離實(shí)際的泛泛而談。因此，怎樣才能讓學(xué)習(xí)再次回歸真實(shí)的生活世界？它意味著對(duì)獲得的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)、技能或態(tài)度在現(xiàn)實(shí)生活中進(jìn)行驗(yàn)證。

對(duì)此，教師可以進(jìn)行跨學(xué)科活動(dòng)，設(shè)計(jì)與生活緊密相連的主題探究活動(dòng)，讓學(xué)生在探究的活動(dòng)任務(wù)中，整合知識(shí)、融會(huì)貫通。學(xué)生的學(xué)習(xí)空間不只局限于狹小的教室，還可以是整個(gè)校園，甚至可以延伸到校園外，讓學(xué)生將所學(xué)知識(shí)實(shí)踐于實(shí)際生活中。

例如，“交警‘小助手’”一課，經(jīng)歷了“體驗(yàn)交警工作—拆分、歸納交警工作—抽象概括交警工作”等一系列學(xué)習(xí)活動(dòng)之后，學(xué)生已具備相應(yīng)的知識(shí)。接下來(lái)，教師應(yīng)給予學(xué)生一定的時(shí)間與空間，讓學(xué)生根據(jù)自身的編程知識(shí)進(jìn)行深度體驗(yàn)，在實(shí)際生活中進(jìn)行檢驗(yàn)，不斷地修改、提升，最終發(fā)揮交警機(jī)器人的功能，減輕交警叔叔的工作壓力。

“體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈”不是一成不變的、死板的教學(xué)流程，不是在一節(jié)課中機(jī)械地套用四個(gè)環(huán)節(jié)。顧名思義，學(xué)習(xí)圈是一個(gè)圈、一個(gè)環(huán)形的。如學(xué)習(xí)者在“抽象概括”環(huán)節(jié)無(wú)法進(jìn)行下一步時(shí)，即可再生成一個(gè)“具體體驗(yàn)”環(huán)節(jié)，一環(huán)套一環(huán)，降低認(rèn)知難度；學(xué)習(xí)者也可以從任意環(huán)節(jié)進(jìn)入學(xué)習(xí)圈，如學(xué)生前期已有相關(guān)體驗(yàn)，就可以直接從“反思觀察”環(huán)節(jié)開始，避免浪費(fèi)教學(xué)時(shí)間；一節(jié)課中也不是只有一個(gè)學(xué)習(xí)圈，可能有多個(gè)學(xué)習(xí)圈。總之，在教學(xué)實(shí)踐中，一切皆從學(xué)習(xí)者本身出發(fā)，根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求進(jìn)行調(diào)整。