注重有趣體驗(yàn)活動(dòng)，提升學(xué)科核心素養(yǎng)

摘要：本文以《走近人工智能》一課為例，在教學(xué)中通過設(shè)計(jì)有趣的體驗(yàn)活動(dòng)，增加了學(xué)生的積極性與參與度，讓學(xué)生通過嘗試、討論、角色扮演、激情辯論等一系列活動(dòng)，走近人工智能，提升了信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：人工智能；有趣；核心素養(yǎng)；體驗(yàn)活動(dòng)

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 論文編號(hào)：1674-2117（2024）18-0045-03

背景

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》提出信息科技課程內(nèi)容應(yīng)圍繞數(shù)據(jù)、算法、網(wǎng)絡(luò)、信息處理、信息安全、人工智能六條邏輯主線，設(shè)計(jì)義務(wù)教育全學(xué)段內(nèi)容模塊。[1]人工智能屬于第四學(xué)段（7～9年級(jí)）的內(nèi)容模塊，該模塊有三部分內(nèi)容，即人工智能與智慧社會(huì)、物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐與探索以及互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與創(chuàng)新。

如今的初中生大部分已經(jīng)接觸過人工智能產(chǎn)品，有些學(xué)生還能夠熟練地應(yīng)用人工智能產(chǎn)品，他們對(duì)人工智能的探究欲望比較強(qiáng)烈。但是，他們對(duì)人工智能的起源和概念缺乏系統(tǒng)的理解，對(duì)人工智能的原理了解甚少。

因此，筆者以《走近人工智能》一課為例設(shè)計(jì)教學(xué)流程：

①創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)求知欲；②層層體驗(yàn)，了解人工智能；③深度探究，探索人工智能；④激情辯論，正視人工智能；⑤總結(jié)歸納，梳理實(shí)現(xiàn)提升。將學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)為：①小組討論理思路；②訓(xùn)練小愛學(xué)讀詩；③情境表演、模仿扮演；④激情辯論，正視人工智能的利與弊。下面，筆者具體闡述如何將理論知識(shí)拆解，分散并融入到各環(huán)節(jié)的活動(dòng)中，創(chuàng)設(shè)有趣的體驗(yàn)環(huán)境，在課堂中激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生邏輯思維能力，讓學(xué)生在親身體驗(yàn)中感受人工智能技術(shù)的無窮魅力，理解其概念，了解其發(fā)展歷程和關(guān)鍵技術(shù)，深化原理認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生交叉學(xué)科的創(chuàng)新思維和辯證地看待問題的信息素養(yǎng)。

課例描述

1.情境巧用，體驗(yàn)詩歌智能生成系統(tǒng)

《走近人工智能》一課選取與學(xué)生有緊密聯(lián)系的古詩作為切入點(diǎn)，巧妙引入課題。教師結(jié)合江南秋天的美景，出示絕句《江南秋》，請(qǐng)一位學(xué)生朗誦，其他學(xué)生猜測(cè)其由來，學(xué)生大膽想象和討論，有的學(xué)生嘗試使用搜索引擎查找，有的學(xué)生提出是人工智能創(chuàng)作。于是，教師順勢(shì)引出九歌人工智能詩歌寫作系統(tǒng)，讓學(xué)生親歷使用詩歌寫作系統(tǒng)創(chuàng)作一首詩，感受人工智能的魅力。

設(shè)計(jì)意圖：情境巧用，通過體驗(yàn)感悟，讓學(xué)生對(duì)人工智能的應(yīng)用有初步的認(rèn)識(shí)，不僅能激發(fā)學(xué)生的好奇心，而且能引導(dǎo)學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，為后面辯證地看待人工智能留下伏筆。這個(gè)環(huán)節(jié)旨在培養(yǎng)學(xué)生用不同方法解決問題的信息意識(shí)和遵守社會(huì)法則的信息社會(huì)責(zé)任感。

2.立足生活，理解人工智能的基本概念

教師引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活實(shí)際，列舉人工智能產(chǎn)品，學(xué)生列舉出智能機(jī)器人、智能馬桶、智能音箱和智能手環(huán)等。教師引導(dǎo)學(xué)生思考這些智能產(chǎn)品分別模仿人的哪方面（能聽、能說、能看、能動(dòng)、能想）的能力，并思考小愛音箱、小度智能音箱、天貓精靈等智能音箱和普通音箱的區(qū)別，如小愛音箱能理解人類的自然語言，還能幫助我們打開電飯煲、掃地機(jī)器人等設(shè)備，這一點(diǎn)普通音箱做不到?？梢?，這些人工智能產(chǎn)品能感知，能互動(dòng)，甚至能做人類做不到的事情。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生將其與人類進(jìn)行比較（人類會(huì)思考，能學(xué)習(xí)），并由此引出機(jī)器學(xué)習(xí)的含義，即機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能的核心，在大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上讓機(jī)器從看、聽、說、動(dòng)、想等方面來模仿人的認(rèn)知[2]；引導(dǎo)學(xué)生理解人工智能的概念，即人工智能是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。

設(shè)計(jì)意圖：立足生活，列舉生活中的人工智能產(chǎn)品，引導(dǎo)學(xué)生分析其模仿人類哪些方面的認(rèn)知能力；通過與人類進(jìn)行比較，理解人工智能的概念，了解機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能的核心。

3.實(shí)踐創(chuàng)新，深度探索人工智能原理

作為人工智能產(chǎn)品的小愛音箱，其工作原理主要包括語音識(shí)別、語義理解、對(duì)話管理和語音合成四個(gè)環(huán)節(jié)。通過這些環(huán)節(jié)的協(xié)同工作，小愛同學(xué)能夠?qū)崿F(xiàn)與用戶的智能對(duì)話交流。同時(shí)，小愛同學(xué)擁有豐富的知識(shí)庫和對(duì)話模型，對(duì)話管理通過結(jié)合規(guī)則、機(jī)器學(xué)習(xí)和統(tǒng)計(jì)方法等多種技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)智能對(duì)話的功能。因此，教師以小愛同學(xué)的訓(xùn)練計(jì)劃功能為例，設(shè)計(jì)“訓(xùn)練小愛學(xué)讀詩”活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生深度探究人工智能原理，理解機(jī)器學(xué)習(xí)。課前，為每個(gè)小組提供一臺(tái)小愛音箱、一部智能手機(jī)和一份學(xué)習(xí)材料，學(xué)生分組訓(xùn)練小愛同學(xué)朗讀古詩。小愛同學(xué)通過自然語言處理技術(shù)，將用戶的文本信息轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的語義表達(dá)，從而能夠準(zhǔn)確理解用戶的意圖和需求，并通過對(duì)話管理、語音合成技術(shù)訓(xùn)練大規(guī)模的語音數(shù)據(jù)集，以實(shí)現(xiàn)對(duì)話交互。人工智能的成長(zhǎng)離不開學(xué)習(xí)，人工智能通過大量的學(xué)習(xí)會(huì)變得越來越智能。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生通過親身實(shí)踐，訓(xùn)練小愛同學(xué)朗讀古詩《江南秋》，體驗(yàn)小愛同學(xué)通過訓(xùn)練掌握新技能，了解小愛同學(xué)的工作原理，從而進(jìn)一步加深對(duì)人工智能原理的理解。

4.情境表演，理解衡量機(jī)器智能標(biāo)準(zhǔn)

教師通過設(shè)問，讓學(xué)生思考：是否可以通過學(xué)科測(cè)試來檢測(cè)學(xué)習(xí)的效果？人工智能的水平有沒有衡量的標(biāo)準(zhǔn)？學(xué)生觀看視頻，了解圖靈測(cè)試和人工智能的起源。為了加深學(xué)生的理解，教師設(shè)計(jì)分組情境游戲表演：①向小愛同學(xué)提出三個(gè)相同的問題；②向小愛同學(xué)提出三個(gè)不同的問題；③兩位學(xué)生情境表演、模仿扮演斯科特·亞倫森和尤金·古斯特曼的對(duì)話。教師引導(dǎo)學(xué)生觀察角色間的不同答案，比較智能之間的差異，了解全球第一個(gè)通過圖靈測(cè)試的聊天機(jī)器人軟件尤金·古斯特曼。但是，這樣的人工智能主要是面向特定任務(wù)和問題，它不具備和人一樣的思考能力，這種屬于弱人工智能，而強(qiáng)人工智能可以自己推理問題，獨(dú)立解決問題。教師播放視頻，讓學(xué)生感受弱人工智能的不弱，它獲取信息、處理信息的速度有時(shí)比人快很多。最后，教師引入ChatGPT，讓學(xué)生體驗(yàn)AI聊天和AI繪畫。通過典型案例，引導(dǎo)學(xué)生理解技術(shù)發(fā)展的兩面性。

設(shè)計(jì)意圖：通過分情境游戲表演，讓學(xué)生比較智能應(yīng)用之間的差異，了解圖靈測(cè)試。通過播放視頻幫助學(xué)生加深對(duì)人工智能的理解，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生辯證地看待人工智能。

5.角色扮演，辯證看待人工智能倫理

聊天機(jī)器人軟件尤金·古斯特曼雖然通過了圖靈測(cè)試，但它還不具備和人一樣的思考能力。人工智能經(jīng)歷三個(gè)階段的發(fā)展，目前還停留在弱人工智能階段，強(qiáng)人工智能還未出現(xiàn)。教師組織學(xué)生開展辯論活動(dòng)，辯論主題為“人工智能利大于弊還是弊大于利？”。正反方各選取五位辯手，辯論利用線上平臺(tái)進(jìn)行。辯論旨在引導(dǎo)學(xué)生正確地看待人工智能，讓學(xué)生明白未來是一個(gè)人類和機(jī)器并存的社會(huì)，應(yīng)合理使用人工智能，讓人工智能成為輔助人類的好幫手。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生進(jìn)一步了解人工智能在社會(huì)各領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展，并意識(shí)到人工智能在從弱人工智能向強(qiáng)人工智能發(fā)展的過程中，在給人類帶來便利的同時(shí)，也可能帶來安全挑戰(zhàn)，增強(qiáng)學(xué)生的信息社會(huì)責(zé)任感。

總結(jié)與反思

1.充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度，創(chuàng)設(shè)有趣的學(xué)習(xí)環(huán)境

在初中的人工智能教學(xué)中，學(xué)生較難理解大段的理論知識(shí)，體驗(yàn)感差。在實(shí)際教學(xué)中，教師可以利用關(guān)聯(lián)學(xué)生實(shí)際生活的應(yīng)用，設(shè)計(jì)有趣的活動(dòng)，將理論知識(shí)進(jìn)行拆解，分散并融入到各環(huán)節(jié)的活動(dòng)中，即通過創(chuàng)設(shè)有趣的學(xué)習(xí)環(huán)境，調(diào)動(dòng)學(xué)生課堂參與度，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性。例如，為加深對(duì)人工智能的理解，本課循序漸進(jìn)地設(shè)計(jì)了“小組討論理思路”“訓(xùn)練小愛重體驗(yàn)”“角色扮演助理解”“激情辯論看AI”四個(gè)活動(dòng)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與度，營(yíng)造有趣的學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)生感受人工智能在實(shí)際生活中的應(yīng)用和重要性。

2.緊密關(guān)聯(lián)生活實(shí)際應(yīng)用，提高解決生活實(shí)際問題能力

教師創(chuàng)設(shè)緊密關(guān)聯(lián)學(xué)生實(shí)際生活的情境，明確問題需求，引導(dǎo)學(xué)生通過發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，探究解決問題的方法。在學(xué)生已有認(rèn)知的基礎(chǔ)上，教師選擇合適的數(shù)字化工具解決問題，實(shí)現(xiàn)學(xué)科與學(xué)生生活的有效融合與平衡，從而培養(yǎng)學(xué)生的信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)。例如，在本課中，在“層層體驗(yàn)，了解人工智能”環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)學(xué)生活動(dòng)“小組討論理思路”，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中的人工智能產(chǎn)品，并使用Character.AI，與歷史名人對(duì)話，與虛擬AI進(jìn)行英語口語練習(xí)。讓學(xué)生感受AI的強(qiáng)大功能，引導(dǎo)學(xué)生選擇合適的AI工具解決生活實(shí)際問題。

3.充分挖掘開放的數(shù)字化資源，搭建多樣學(xué)習(xí)支架

在人工智能的教學(xué)中，在硬件資源有限的情況下，教師要充分挖掘免費(fèi)的人工智能平臺(tái)和工具，以及身邊常見的智能設(shè)備，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)多樣的數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境。例如，本節(jié)課借助人工智能詩歌寫作系統(tǒng)讓學(xué)生體驗(yàn)人工智能創(chuàng)作詩歌的過程；使用如文心一言，讓學(xué)生感受當(dāng)前人工智能強(qiáng)大的魅力；使用線上教學(xué)平臺(tái)開展辯論活動(dòng)；等等。

4.注重發(fā)揮學(xué)科課程育人功能，增強(qiáng)信息社會(huì)責(zé)任感

教師應(yīng)充分發(fā)揮課程育人功能，引導(dǎo)學(xué)生在使用信息科技解決問題的過程中遵守道德規(guī)范和科技倫理，樹立正確的世界觀、人生觀和價(jià)值觀，促進(jìn)學(xué)生在數(shù)字世界與現(xiàn)實(shí)世界中健康成長(zhǎng)。[1]本課例中ChatGPT功能強(qiáng)大，但卻引來了一系列的人工智能倫理和社會(huì)責(zé)任問題，而便捷的人臉識(shí)別技術(shù)也可能會(huì)帶來一定的風(fēng)險(xiǎn)。因此，人工智能是把雙刃劍，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)其兩面性，合理使用人工智能，自覺遵循信息社會(huì)的法律、規(guī)范和道德，增強(qiáng)信息社會(huì)責(zé)任感。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

[2]耿麗.走近冬奧 遇見AI——感受人工智能的魅力[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育，2021（S2）：112-114.

作者簡(jiǎn)介：朱云（1983.03—），女，高級(jí)教師，本科學(xué)歷，碩士研究生，研究方向?yàn)樾畔⒖萍冀虒W(xué)。