巧用支架理論 融通教學脈絡(luò)

隨著科技的飛速發(fā)展，人工智能（AI）正日益滲透到生活的各個領(lǐng)域，在中小學階段實施人工智能教育已勢在必行。本文以《AI的三角法則》一課為例，基于支架式教學模式，激發(fā)學生的學習興趣，創(chuàng)建積極的學習氛圍。

一、支架式教學概述

支架一詞形象地說明教師在教學過程中為學生搭建學習的平臺，幫助學生內(nèi)化已學知識的同時實現(xiàn)新知識的學習，這一教學方法便被稱為“支架式教學”。

“最近發(fā)展區(qū)”理論認為，學生獨立解決問題時的已有水平和教師指導下學生解決問題時的潛在水平之間存在一定差距。為了提高學生自主解決問題的能力，教師需要提供支架作為橋梁，填補現(xiàn)有水平與潛在水平之間的差距，教師在教學過程中起到的便是提供支架和創(chuàng)造最近發(fā)展區(qū)的功能。

二、基于支架式教學理論的教學實踐研究

（一）支架式教學設(shè)計

《AI的三角法則》教學主要目標是讓學生掌握人工智能的三大核心要素及其在人工智能中所起的作用，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力和科學探索的精神?；趯W生人工智能素養(yǎng)發(fā)展的需求，以及本節(jié)課的教學目標，本研究采用范例支架、活動支架、問題支架等手段，幫助學生完成本節(jié)課的學習任務(wù)。

1.范例支架

在整個教學過程中，教師始終以人類智能的實例貫穿人工智能三要素學習的各個環(huán)節(jié)，學生通過對照已有的人類智能三要素的范例，逐一類比學習人工智能的三要素及其在人工智能中的作用，讓學生在建立已有知識和新知識聯(lián)系的過程中，對比遷移學習新知識點，形成更為深刻的理解。

2.問題支架

對于人工智能三個要素的學習，教師給每個要素設(shè)置了從引入到總結(jié)全過程的問題鏈，穿插微課展示、活動探究、小組討論等環(huán)節(jié)，階梯式地啟發(fā)學生思考，引導學生在解決問題的過程中自主地形成“發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、探究驗證、解決問題”的學習閉環(huán)。

3.活動支架

人工智能三要素的概念理論性強、抽象性高、外延性廣，學生難以通過文本知識的學習建立對人工智能三要素完整而具體的認識。因此，教師設(shè)計了 “猛獸樂園”和“校隊選拔會”兩個游戲化實踐活動。其中“猛獸樂園”活動中教師引導學生給人工智能設(shè)置優(yōu)質(zhì)和劣質(zhì)兩種不同的數(shù)據(jù)標注，學生根據(jù)機器人在這兩種數(shù)據(jù)訓練下抓取結(jié)果正確率的差異，感受“數(shù)據(jù)”在人工智能當中的作用；“校隊選拔會”活動中，學生小組合作比較兩種排隊算法誰的速度更快，從而理解“算法”對于人工智能的重要性。

（二）支架式教學實施

1.教師搭建支架，開啟課堂教學

教師播放“鸚鵡學舌”的短視頻并引導學生根據(jù)最新學習的語文課文《少年中國說》來思考總結(jié)人類智能的學習過程，構(gòu)建人類智能三要素的三角法則并引出《AI的三角法則》這一課題，為學生搭建人類智能的范例支架，并將這一橫向遷移的范例貫穿課堂的整個教學過程中。

2.師生共入情境，發(fā)揮潛在水平

教師播放“人工智能的學習之路”視頻并提出問題鏈，同時請同學們以小組為單位帶著問題進行“猛獸樂園”的實踐活動。學生在教師問題支架和活動支架的引導下，激發(fā)個人的學習積極性。實踐活動結(jié)束后，教師組織師生問答和小組之間的生生交流，讓學生分享自己的觀察和發(fā)現(xiàn)，同時總結(jié)“數(shù)據(jù)”這一要素在人工智能當中的作用。這一過程激發(fā)了學生潛在的學習水平，培養(yǎng)了學生自主探究和協(xié)作思辨的能力。

3.學生獨立思考，加深知識理解

在“數(shù)據(jù)”要素的游戲化活動——“猛獸樂園”的基礎(chǔ)上，教師提出“算力”要素的引入之問：“猛獸樂園中人工智能在哪里進行學習？”學生獨立思考和討論分享后教師給出總結(jié)：人類智能的學習需要在大腦中進行，人工智能的學習同樣也需要在計算機等硬件平臺上進行，不同的硬件有不同的性能，我們用算力來衡量計算機等計算設(shè)備處理信息的能力，算力是人工智能運行的物質(zhì)基礎(chǔ)。最后，學生在算力概念的基礎(chǔ)上，給算盤、計算機、云計算三種計算平臺的算力進行排序。通過排序活動，學生們不僅加深了對算力概念的理解，還培養(yǎng)了比較和評估不同計算平臺算力強弱的能力，深化了學生對抽象知識概念的理解。

4.學生協(xié)同學習，實現(xiàn)共同進步

教師給出“同樣數(shù)據(jù)和同樣算力”的真實案例，讓學生思考這一案例中人工智能的學習效果由什么決定，學生帶著自己的假設(shè)進行“校隊選拔會”的實踐活動，并以小組為單位匯報選拔會中哪一隊的排隊速度更快。接著，教師引導學生總結(jié)并提煉出人工智能三角法則的“算法”要素，并強調(diào)在相同數(shù)據(jù)和算力的情況下，算法的設(shè)計對人工智能的學習效果有著重要的影響。學生們通過實際操作和小組協(xié)作，不僅提高了對人工智能算法的理解，還培養(yǎng)了問題解決和數(shù)據(jù)分析的能力，更深刻地領(lǐng)會到了團隊合作的重要性。

5.通過效果評價，提高教學質(zhì)量

在整個教學過程中，教師通過多種教學環(huán)節(jié)，全面評估學生的個體理解和學習效果。教師通過與學生的互動，及時提供個性化的反饋，指導學生在學習中不斷改進學習策略。同時，在課程進行中，教師靈活地調(diào)整教學方法，根據(jù)學生的反饋和理解程度進行適當修改和補充，提高教學質(zhì)量。通過這樣的教學方式，教師能夠更好地滿足學生的學習需求，激發(fā)學生的學習興趣，使整個教學過程更為生動有趣，為學生成長提供更具針對性和有效性的支持。

三、結(jié)語

支架式教學把學生學習的情境性、自主性、協(xié)作性、修正性融合在一起，形成了一套契合中小學人工智能課程的教學模式，為學生提供了更具實踐性、個性化和綜合性的學習體驗。這種教學模式不僅有助于培養(yǎng)學生的團隊精神、創(chuàng)造性思維和解決問題的能力，促進學生知識學習的深度和廣度，也為學生的人工智能素養(yǎng)和未來在人工智能領(lǐng)域上的專業(yè)發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

責任編輯 李少杰