基于“體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈”的小學(xué)人工智能教學(xué)實(shí)踐

摘要：作者在小學(xué)人工智能教學(xué)實(shí)踐中，以信息核心素養(yǎng)為目標(biāo)，在“體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈”理論的基礎(chǔ)上，以《智能臺(tái)燈》為例，設(shè)計(jì)了四個(gè)層層遞進(jìn)、螺旋上升的“人工智能學(xué)習(xí)圈”，實(shí)現(xiàn)了“體驗(yàn)—思考—實(shí)踐—?jiǎng)?chuàng)新”的轉(zhuǎn)變過(guò)程，同時(shí)提出了“人工智能體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈”的框架，以期為更好地開展人工智能教學(xué)提供參考。關(guān)鍵詞：體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈，人工智能教學(xué)，核心素養(yǎng)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》和《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》等文件的相繼出臺(tái)，為我國(guó)人工智能教育的發(fā)展提供了新機(jī)遇，同時(shí)也對(duì)人工智能教學(xué)提出了更多挑戰(zhàn)。人工智能課程具有探究性、實(shí)踐性、綜合性的特點(diǎn)，注重學(xué)生親身參與、小組合作與分享。而“體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈”注重學(xué)習(xí)體驗(yàn)的過(guò)程，強(qiáng)調(diào)從具體到抽象的思維方式。人工智能教育與體驗(yàn)學(xué)習(xí)理念十分吻合，基于此，筆者把“體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈”運(yùn)用到小學(xué)人工智能教學(xué)實(shí)踐中，設(shè)計(jì)了“人工智能學(xué)習(xí)圈”，創(chuàng)設(shè)貼近學(xué)生生活的情境，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)具體體驗(yàn)來(lái)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探究交流、提出合適的問(wèn)題解決方案、解決問(wèn)題并歸納總結(jié)，并在此基礎(chǔ)上，基于新的情境展開新一輪的體驗(yàn)學(xué)習(xí)，以培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，降低人工智能教學(xué)的難度，更好地開展人工智能教學(xué)實(shí)踐?！瘛绑w驗(yàn)學(xué)習(xí)圈”簡(jiǎn)介美國(guó)社會(huì)心理學(xué)家、教育家大衛(wèi)·庫(kù)伯教授在杜威的經(jīng)驗(yàn)中心學(xué)習(xí)模式和皮亞杰的學(xué)習(xí)認(rèn)知發(fā)展模式基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地提出了“體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈”的理論(如圖1)。這是一種注重學(xué)生實(shí)踐和體驗(yàn)的學(xué)習(xí)模式，能夠引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)并親身實(shí)踐。他認(rèn)為，學(xué)習(xí)是一個(gè)不斷螺旋上升的過(guò)程，包括具體體驗(yàn)、反思觀察、抽象概括、行動(dòng)應(yīng)用四個(gè)緊密聯(lián)系的環(huán)節(jié)，形成了“知識(shí)學(xué)習(xí)—知識(shí)建構(gòu)—知識(shí)應(yīng)用”的循環(huán)體系。具體體驗(yàn)即感知，是指學(xué)生在具體情境體驗(yàn)中獲得的直接經(jīng)驗(yàn)，是整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程的基礎(chǔ)。反思觀察是指對(duì)具體的體驗(yàn)所獲得的直接經(jīng)驗(yàn)加以思考、分析，提出問(wèn)題的過(guò)程，為概念和規(guī)律的領(lǐng)悟和內(nèi)化打好基礎(chǔ)。抽象概括即領(lǐng)悟，是指對(duì)直接經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析和論證，繼而歸納總結(jié)、抽象出概念和理論，或者對(duì)問(wèn)題進(jìn)行思考，得出結(jié)論。行動(dòng)應(yīng)用是指把已經(jīng)建構(gòu)的觀念應(yīng)用到新的環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用遷移的過(guò)程。若與新應(yīng)用情境發(fā)生沖突，將開啟下一輪的體驗(yàn)學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)螺旋上升。根據(jù)體驗(yàn)方式的不同，可將其分為問(wèn)題驅(qū)動(dòng)、案例驅(qū)動(dòng)和項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)。問(wèn)題驅(qū)動(dòng)是指運(yùn)用一個(gè)個(gè)與教學(xué)內(nèi)容緊密相關(guān)、層層推進(jìn)的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題解決能力和科學(xué)精神。案例驅(qū)動(dòng)是指通過(guò)案例的分析解決過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生探究交流，從而培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力和遷移創(chuàng)新能力。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)是以項(xiàng)目為主線，以循序漸進(jìn)的方式引導(dǎo)學(xué)生探究實(shí)踐，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)力和探索創(chuàng)新能力?！瘛绑w驗(yàn)學(xué)習(xí)圈”在小學(xué)人工智能教學(xué)中的實(shí)踐1.基于“人工智能體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈”的學(xué)習(xí)模式目前，在中小學(xué)開展的人工智能教育存在側(cè)重基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)，缺乏體驗(yàn)實(shí)踐和應(yīng)用創(chuàng)新的問(wèn)題，人工智能教育并不只是讓學(xué)生學(xué)會(huì)使用人工智能等設(shè)備或知識(shí)，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生終身發(fā)展和適應(yīng)未來(lái)社會(huì)的必備品格和關(guān)鍵能力(核心素養(yǎng))。而“體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈”注重體驗(yàn)和從具體到抽象的學(xué)習(xí)方式，契合小學(xué)階段學(xué)生思維的發(fā)展特點(diǎn)，能很好地促進(jìn)學(xué)生自主體驗(yàn)、探究、合作的深度學(xué)習(xí)?；趯?duì)庫(kù)伯“體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈”的分析，結(jié)合人工智能教學(xué)實(shí)踐，以培養(yǎng)學(xué)生信息核心素養(yǎng)(信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任)為目標(biāo)，筆者設(shè)計(jì)了“人工智能學(xué)習(xí)圈”的框架(如圖2)。第一個(gè)環(huán)節(jié)是情境體驗(yàn)。創(chuàng)設(shè)貼近學(xué)生生活的情境，激發(fā)學(xué)生積極學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)力，關(guān)注人工智能的各種問(wèn)題(信息社會(huì)責(zé)任)，注重學(xué)生的主體感受，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)信息的敏感度(信息意識(shí))。第二個(gè)環(huán)節(jié)是探究交流。以問(wèn)題驅(qū)動(dòng)或案例驅(qū)動(dòng)，讓學(xué)生以小組為單位，通過(guò)共享信息、交流看法 (信息意識(shí))、界定問(wèn)題，形成問(wèn)題解決的方案(計(jì)算思維)。第三個(gè)環(huán)節(jié)是抽象概括。綜合各種信息資源，抽象特征，建立結(jié)構(gòu)模型，進(jìn)行知識(shí)內(nèi)化(計(jì)算思維)。最后一個(gè)環(huán)節(jié)是應(yīng)用拓展。在掌握人工智能相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新創(chuàng)造(數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新)，總結(jié)解決問(wèn)題的方法，并應(yīng)用遷移到與之相關(guān)的問(wèn)題解決中(計(jì)算思維)。2.基于“人工智能體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈”的小學(xué)人工智能教學(xué)實(shí)踐《智能臺(tái)燈》是華東師范大學(xué)出版社出版的《AI上智慧生活》叢書中的主題三的課程內(nèi)容，其主要的知識(shí)和技能目標(biāo)是：通過(guò)設(shè)計(jì)制作智能臺(tái)燈，了解聲音傳感器的特性和LED燈的工作原理，掌握程序中條件判斷的程序編寫。在本課教學(xué)中，筆者設(shè)計(jì)了四個(gè)層層遞進(jìn)、螺旋上升的“人工智能學(xué)習(xí)圈”(如上頁(yè)表)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了探究智能燈的真實(shí)情境，通過(guò)螺旋上升的“人工智能學(xué)習(xí)圈”，引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)體驗(yàn)中學(xué)習(xí)，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，概括出智能聲控?zé)舻慕Y(jié)構(gòu)，歸納出條件判斷語(yǔ)句的使用場(chǎng)景和方法，應(yīng)用所學(xué)編程知識(shí)，并根據(jù)響度，為智能聲控?zé)粼O(shè)置不同燈光效果，實(shí)現(xiàn)“體驗(yàn)—思考—實(shí)踐—?jiǎng)?chuàng)新”的轉(zhuǎn)變過(guò)程。●“人工智能體驗(yàn)圈”的教學(xué)思考①在小學(xué)人工智能教學(xué)實(shí)踐中，要把培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)作為一條暗線貫穿其中，人工智能教學(xué)的根本目的是培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，使其具備適應(yīng)未來(lái)發(fā)展、終身發(fā)展所需要的必備品格和關(guān)鍵能力。②在小學(xué)人工智能教學(xué)實(shí)踐中，要充分把握“體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈”理論的深刻內(nèi)涵。首先，“體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈”注重體驗(yàn)，更強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的過(guò)程。其次，“體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈”理論強(qiáng)調(diào)處理好直接經(jīng)驗(yàn)與間接經(jīng)驗(yàn)的關(guān)系，把握好度，不能讓學(xué)生只學(xué)知識(shí)，也不能讓學(xué)生只是單純地觀察。③在小學(xué)人工智能教學(xué)實(shí)踐中，經(jīng)常應(yīng)用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)方式和案例驅(qū)動(dòng)方式。也可以嘗試以項(xiàng)目為主線，歸類匯總相關(guān)的人工智能教學(xué)內(nèi)容，運(yùn)用循序漸進(jìn)的方式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行綜合性的探究實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題的能力和創(chuàng)新精神。參考文獻(xiàn)：[1]陳小玲，吳剛.基于“體驗(yàn)學(xué)習(xí)圈”理論的高中地理實(shí)踐活動(dòng)設(shè)計(jì)[J].中學(xué)地理教學(xué)參考，2021(12)：24-2