深拓問題解決能力的小學信息科技問題鏈教學策略

摘要：本文以《走近人工智能》一課的教學設計為例，從三個方面探究小學信息科技問題鏈教學策略：①理解問題鏈在信息科技教學中的“優(yōu)勢”；②進行信息科技問題鏈教學設計；③問題鏈教學的“反思”。

關鍵詞：問題鏈；小學信息科技；有效課堂；生活化

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2024）13-0084-03

問題鏈——問題教學的“動力”

“問題鏈”是一種能夠關照到教學內容系統(tǒng)性、整體性、關聯性、層次性的提問方式，通過問題鏈教學可以幫助學生鍛煉思維能力，提升思維品質。問題鏈通過設置問題把問題和目標串聯起來，提出的問題能讓學生獲得相應的技能提升，讓學生樂于自主去解決問題，提升信息科技課堂的驅動力。問題鏈在教學中的趣味性與教學內容密切相關，通過分解問題、發(fā)布問題、猜想交流等方法進行教學可以讓學生感受到學習的快樂，讓他們認識到學習是一個發(fā)現問題和解決問題的過程，從而產生學習的“動力”。

問題鏈——信息科技教學的“設計”

1.解讀教材，創(chuàng)設問題

《走近人工智能》是小學信息科技六年級的一節(jié)初識課，筆者依據本課的教學目標及學習內容，設定了“感受人工智能的‘智’”這一主問題，并將其分解為三個小問題：①“猜畫小歌”——了解“小歌”判斷圖像的方法；②“角色扮演”——了解人工智能的發(fā)展史；③“百度AI體驗”——了解人工智能的圖像識別技術。通過問題鏈教學活動，層層遞進開展教學，引導學生初步了解人工智能。

2.設計活動，鏈接問題

活動1：“智”的初體驗——“猜畫小歌”大挑戰(zhàn)

教師先出示問題要求，學生進行“猜畫小歌”大挑戰(zhàn)。學生在體驗中思考“小歌”是如何判斷圖像的。

教學環(huán)節(jié)1：

師：（準備小游戲——“我畫你猜”，如下頁圖1所示）大家按順序猜一猜這些手繪圖畫的是什么。

生1：第一幅是蘋果。

生2：我不同意，是梨子，蘋果是圓的。

師：對，這是梨子，大家關注到蘋果與梨子的特征差異。

生：第二幅圖可能是女孩、牛、項鏈……；第三幅圖可能是黑板、巧克力、鍵盤……；第四幅圖可能是閃電。

師：這些圖畫都是老師在人工智能小程序“猜畫小歌”中手繪的圖，并且被人工智能“小歌”正確識別！人工智能能像人一樣，根據事物的特征猜測事物是什么，甚至在老師還沒有完全畫完就已經猜出來了。那么，小歌是如何判斷圖像的？

生：可能是它會與實物對比。

師：事物的形態(tài)多種多樣，如果小歌只和一個實物圖像對比可以嗎？

生：不行，需要很多。

師：是的，這就像人類的記憶一樣，它需要記憶很多圖像，如記憶各種特征的蘋果圖像。如果小歌里面沒有這些蘋果的圖像，它還能識別出畫的是蘋果嗎？

生：不能。

師：你們知道嗎？猜畫小歌使用的其實是人工智能中的“圖像識別”技術，先把圖像轉換成計算機能認識的數據，然后邊學習邊識別圖畫數據特征。當你作畫時，把計算出的特征數據與數據庫中學到的數據進行比對計算，從而得出結論。

在這個環(huán)節(jié)，學生初步體驗了人工智能的工作原理，學生深刻記憶了“讓機器模擬人的思考行為能力的技術”這一概念。

活動2：“智”的再思考——圖靈測試初體驗

教師出示兩組對話窗口，引導學生進行現實版的“圖靈測試”。

教學環(huán)節(jié)2：

師：（展示圖2）猜一猜對面是人還是人工智能。

生1：我覺得兩個都是人，因為它回復的內容和提的問題有關。

生2：不，我覺得A是人工智能，因為它說的很多內容，像是有固定的模板。B可能是人。

師：其實老師在與你們做一個測試，這個測試的名字叫做“圖靈測試”。經過剛剛的測試，不能確定對面是不是人，這就說明對面這個電商客服通過了圖靈測試，具有了智能。但是，你能確定對面的這個是人嗎（如下頁圖3）？

生：老師，A肯定是人工智能，因為回復的內容都是一樣的。B是人，因為上面有寫轉人工，那肯定是人……

師：是的，所以你們多和它聊天就能找到破綻。但是隨著技術的進步，這些機器客服越來越人性化，越來越難以發(fā)現它們的真實身份（再次印證了人工智能就是讓機器模擬人的思考行為能力的技術）。

用生活中的實例，提出有意義的問題，讓學生思考討論，產生思維的碰撞，在討論中學生再次感受人工智能的“智”，感受到人工智能就在身邊，并進一步明確了人工智能發(fā)展與計算機科學發(fā)展的關系。

活動3：“智”的再體驗——百度AI體驗中心

教師通過設計小組活動，讓學生分組體驗“百度AI體驗中心”。第一、二組學生體驗“人臉與人體識別——情緒識別”模塊；第三、四組學生體驗“語音技術——語音識別”模塊；第五、六組學生體驗“圖像技術——手寫識別”模塊；第七、八組學生體驗“圖像技術——動物識別”模塊。然后，學生進行交流匯報，分析錯誤原因，并提出改進建議。

通過體驗“人工智能”的典型應用，學生辯證地認識了人工智能的發(fā)展現狀，并結合生活發(fā)現人工智能已有和可能的應用領域，加深了對人工智能的認知。

活動4：“智”的新展望——未來發(fā)展辯證看

教學環(huán)節(jié)3：

師：（播放視頻）對人工智能的未來發(fā)展，有人滿懷憂慮。大家怎么看？

生1：我覺得人工智能會威脅到人類，如果利用它去制作武器，人就會被殺死。

生2：我們之前在學習機器人的時候，講到了機器人三原則，機器人是不能傷害人類的，人工智能應該也加上這些原則，這樣才能更好地服務人類。

生3：人工智能把人類的活都干了，那人類就沒有工作了，我覺得未來不好。

生4：未來我們會有其他職業(yè)，人工智能只是取代了一部分死板重復的工作，我覺得未來人工智能會更好。

師：通過你們的發(fā)言，老師發(fā)現你們都有一個主語——人類，就是人類怎么去用人工智能。因此，人工智能是往好的方面發(fā)展，還是朝壞的方面發(fā)展，其實是取決于使用它的人，所以，智能是改變世界的工具，智慧是改變智能的思想。未來如何，關鍵看你們怎么想。

在設計這一環(huán)節(jié)時，通過辯論，讓學生明確人工智能使用的主體是“人”，讓學生感受到技術發(fā)展的好與壞關鍵看“人”，未來如何，關鍵看“人”怎么想，從而提升學生的信息社會責任意識。

問題鏈——問題原理的“反思”

縱觀本節(jié)課，有以下幾個特點：問題鏈是由多個相互聯系、層次分明的小問題組成的。在問題鏈課堂教學中，教師成為教學中的“引導者”，學生成為學習活動的真正主人。教師依據學生的現實生活和認知水平，科學合理地將教學目標分解成一系列的子問題，每個問題都有明確的目的，前一個問題是后面問題的基礎，前后連貫，且問題難度隨著教學的重難點不斷調整，使教學層層推進。同時，教師能通過設置不同的問題，有目的地把學生的經驗、觀點、感覺和問題等整合進課堂，較好地發(fā)揮了學生的主動性和創(chuàng)造性，有效地幫助不同層次的學生在自然的狀態(tài)下學習，這樣不僅讓學生掌握了課堂的知識與技能，也培養(yǎng)了學生的計算思維。在整個過程中，學生的獲取都是在小組合作的形式下進行的，有意識地培養(yǎng)了學生的小組合作能力，學生通過自主發(fā)現問題、探究問題、解決問題，提高了解決問題的能力，培養(yǎng)了創(chuàng)新思維能力。

結束語

總之，在將問題鏈引入課堂教學時，應該注意以下幾點：①設置的情境要貼近學生的生活，讓學生有學習的代入感；②設置的問題應是當前的學生可以理解的，讓學生有突破的可能性；③問題的關聯性應緊密，讓學生有學習的遞進感；④問題的設置要具有趣味性，讓學生能享受學習的樂趣感。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育信息科技課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022.

[2]施偉.以問題鏈為線 串起數學知識“珍珠”[J].數理化解題研究，2020（18）：34-35.