情境融合，思維進階：探究人工智能教育新策略

當前，人工智能正深刻影響著我們的生產(chǎn)、生活方式和思維方式，而初中階段學生的思維能力正處于快速成長時期，教育者可以思考的一個重要課題是，如何有效利用人工智能技術(shù)來提升其學習效果、促進其思維能力的發(fā)展。人工智能領(lǐng)域的不斷進步本質(zhì)上是通過不斷識別問題、提出假設(shè)、設(shè)計解決方案、實施并驗證這些解決方案，從而實現(xiàn)技術(shù)的迭代和發(fā)展，這一歷程強調(diào)的是深入探究問題的解決方案。為避免被人工智能所替代，我們在教學中更應重視人的主體性，培養(yǎng)學生深層次的問題解決能力。這不僅包括促使他們更好地發(fā)現(xiàn)和探索問題，還涉及對他們創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。學生的問題解決能力通常在情境中被激發(fā)，當他們通過認知活動和技能運用，參與到實際問題的解決過程中時，能更有效地掌握知識。教育者應基于這樣的認識設(shè)計教學活動，培養(yǎng)學生的問題解決能力、發(fā)展其創(chuàng)新思維，從而增強其核心素養(yǎng)、滿足時代對創(chuàng)新人才的需求。

指向思維進階的人工智能課程體系

良好的情境融合教學能夠激發(fā)學生的學習動機，進而啟迪其思維、培養(yǎng)其核心素養(yǎng)。通過結(jié)合真實情境與問題鏈，圍繞大單元和大概念設(shè)計項目活動，我們不僅教授學生技術(shù)知識，更引導他們深入理解技術(shù)背后的原理，旨在讓他們領(lǐng)悟技術(shù)進步與問題解決的內(nèi)在聯(lián)系，體會技術(shù)發(fā)展中的人類智慧，鼓勵他們持續(xù)地發(fā)現(xiàn)、探究和解決問題，從而培養(yǎng)學生的質(zhì)疑和創(chuàng)新精神?；趯W情分析，筆者結(jié)合“雙新”背景，分析并提煉了初中人工智能教學的核心內(nèi)容與理念。結(jié)合單元教學與項目活動設(shè)計，依據(jù)學生的認知發(fā)展規(guī)律和個性特征，逐步開展了由淺入深、由點及面的課例研究，構(gòu)建并完善了螺旋式上升的人工智能項目教學框架與課程體系，確保教學內(nèi)容的連貫性和遞進性。

初步理解類課程。初中一年級學生對人工智能技術(shù)的了解有限，很多學生對人工智能的認知僅停留在一些智能家居的應用層面，他們對人工智能技術(shù)有不少疑問，也充滿了探究的好奇心。通過開展單元項目活動“暢‘享’生活中的人工智能”，筆者希望引導學生在真實情境中學會識別什么是人工智能，能夠描述人工智能設(shè)備的一些基本特點和工作過程，并能靈活使用Scratch編寫腳本，模擬人工智能設(shè)備的工作過程，實現(xiàn)他們腳本中的設(shè)計。這一活動不僅能激發(fā)學生對人工智能的探究興趣，幫助他們理解人工智能設(shè)備的基本工作原理，而且有利于他們基于問題情境體驗編寫程序，從而初步掌握相關(guān)技術(shù)。

深入探究類課程。學生在好奇心的驅(qū)使下認真學習初步理解類課程，逐漸對人工智能的概念、發(fā)展過程、典型應用和工作過程有了一定理解。此外，他們在生活中或多或少擁有一些應用人工智能及其相關(guān)產(chǎn)品的經(jīng)驗。為使學生對人工智能技術(shù)背后的知識有更為深入的了解，筆者開展了“機器學習的奧秘”單元項目活動，引導學生運用人工智能技術(shù)，圍繞驅(qū)動性問題展開探究，并借助與他人的對話，尋求問題的解決方案。在這樣的過程中，體悟技術(shù)如何助力問題的解決，思考技術(shù)背后的創(chuàng)新智慧。

拓寬視野類課程。經(jīng)過兩類項目的學習后，學生大多對人工智能技術(shù)及應用的基本原理和工作過程有了一定的了解和認知，之后教師可再通過“發(fā)現(xiàn)新技術(shù)——人工智能篇”的探究學習，引導他們發(fā)現(xiàn)身邊的人工智能技術(shù)的應用和發(fā)展，起到啟迪思維、拓寬視野的作用。此外，隨著人工智能技術(shù)的不斷進步，其應用領(lǐng)域日益廣泛，覆蓋數(shù)學、藝術(shù)等多個學科。在這樣的背景下，筆者通過創(chuàng)設(shè)情境和問題鏈，構(gòu)建了一個跨學科的學習體系，旨在為學生提供學習支架，提高他們解決問題的能力，同時激發(fā)他們對科技的興趣和好奇心，增強他們自主學習和終身思考的能力。在這一教學過程中，還要特別關(guān)注人工智能的倫理問題，可發(fā)起對隱私保護、算法偏見等問題的討論，讓學生在思維碰撞中增強社會責任感。

以結(jié)構(gòu)化的內(nèi)容實施人工智能教學

在初中人工智能教學中，我們試圖通過創(chuàng)設(shè)真實的情境來引導學生發(fā)現(xiàn)問題，并以此問題情境驅(qū)動他們完成相應的實踐活動。接著引導他們實現(xiàn)知識的遷移應用，并逐漸形成創(chuàng)新意識。這一教學模式不僅能有效激發(fā)學生的主動思考意識和探究熱情，還能促進他們對知識的深入理解與實際應用。其要點主要包括以下四個方面——

清晰的教學設(shè)計。教師應注重根據(jù)學科知識特點，樹立教學內(nèi)容與問題解決之間的聯(lián)系，找到促進學生思考和迭代學習的融合點，以情境化的方式呈現(xiàn)問題，引導他們不斷思考并深入探究。為此，在教學設(shè)計環(huán)節(jié)，教師就要挖掘人工智能技術(shù)在日常生活中的實際應用，把握真實情境、問題情境、任務(wù)設(shè)置三個重點。比如，在初步理解類的課程“初識人工智能”教學中，筆者通過模擬問題情境激發(fā)學生的思考：有學生在制作植物知識電腦小報時發(fā)現(xiàn)，因急于下載植物圖片而忽略了查看對這一植物的介紹，這時該怎么辦？學生們發(fā)現(xiàn)很難用文字描述下載的植物圖片，在教師的引導下進一步地體會到人工智能（如圖像識別技術(shù)）的實用價值。又如，在“機器學習的奧秘”項目活動的“語音識別”一課中，筆者通過兩個實際問題情境引入教學：某位同學因拼音基礎(chǔ)薄弱，在使用拼音輸入文字時效率較低；信息小組在Scratch編程中，因口語發(fā)音不準確，難以錄制滿意的英文配音。這樣的情境自然地引出了語音識別的課題，通過讓學生體驗語音識別技術(shù)、優(yōu)化智能語音方案等活動，我們得以有效地實現(xiàn)教學目標。

激活思維的學生活動。在上述設(shè)計的基礎(chǔ)上，筆者緊密圍繞教學目標和重難點，組織體現(xiàn)目標性、自主性和結(jié)構(gòu)性的學生活動，以此作為學生完成任務(wù)、開展創(chuàng)新探索的載體。系列活動有助于學生理解信息技術(shù)的多樣性、通用性和發(fā)展性，同時有助于他們提升計算思維。例如，在教授“暢‘享’生活中的人工智能”的“人工智能作品的完善”一課時，引導學生自主分析案例、形成對作品的評價標準，而后識別某一作品中暴露的問題、提出修改方案，最終通過不斷完善設(shè)計方案來提升作品質(zhì)量。由此，促進學生思維能力的發(fā)展，培養(yǎng)他們自主思考、創(chuàng)新反思的習慣。

結(jié)構(gòu)化的教學內(nèi)容。在學生學習人工智能的初期，教學內(nèi)容的結(jié)構(gòu)化設(shè)計至關(guān)重要。教師應綜合考慮單元教學目標、學生學情以及信息科技課程的整體結(jié)構(gòu)，做好知識關(guān)聯(lián)、經(jīng)驗關(guān)聯(lián)、任務(wù)關(guān)聯(lián)三方面的融合，從而有效促進學生完成活動任務(wù)，并激發(fā)他們的探究興趣。以“發(fā)現(xiàn)新技術(shù)——人工智能篇”中的“北京冬奧會上的AI應用”為例，學生應在體會奧運精神的同時，發(fā)現(xiàn)其中應用的人工智能技術(shù)。筆者鼓勵學生們運用已掌握的人工智能知識，分析相應技術(shù)的工作過程和原理，就感興趣的AI技術(shù)生成研究課題，并通過小組合作開展深入研究。其間，一些學生運用圖形化編程等知識呈現(xiàn)研究成果，在體驗合作與探究學習的過程中，感受到學以致用的成就感，營造了積極的學習氛圍。

知識的遷移應用。情境融合下的問題解決教學，能夠使學生自然地將新舊知識聯(lián)結(jié)起來，從而實現(xiàn)知識的遷移與應用。以“發(fā)現(xiàn)新技術(shù)——人工智能篇”中的“手勢識別”一課為例，學生在學習后踴躍地表示要為上海博物館的新展臺設(shè)計一款手勢識別控制設(shè)備，專門為聾啞人提供展品介紹服務(wù)。在“機器學習的奧秘”課程中，學生嘗試運用相關(guān)知識為家中的長輩設(shè)計智能語音應用方案。在這類項目活動中，學生通過實踐深化了對新技術(shù)的理解和運用。

各類進階式的課程以及結(jié)構(gòu)化的教學實際上均指向?qū)W生思維的發(fā)展，所堅持的原則始終是基于真實情境，激活學生的自主思考，使他們在問題解決的過程中加深對知識的理解與應用。畢竟，在技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，只有善于發(fā)現(xiàn)問題并且能夠提出創(chuàng)造性解決方案的學生，才能適應變化的社會情境。唯有掌握高階思維的學生，才能更好地結(jié)合既有知識學習新技術(shù)、活用新技術(shù)，使技術(shù)更好地服務(wù)于我們的生活。