陳紅芳

摘要：人工智能通過計算機數(shù)據(jù)運算、機器學(xué)習(xí)，模擬人的大腦思維能力，將計算思維的培養(yǎng)融入人工智能教學(xué)中，是培養(yǎng)學(xué)生思維的一種新的教學(xué)方式。因此，作者緊密聯(lián)系生活，借助平臺設(shè)計教學(xué)，對小學(xué)信息技術(shù)人工智能教學(xué)和計算思維的培養(yǎng)展開了初步探索。

關(guān)鍵詞：人工智能;計算思維;課堂教學(xué)

中圖分類號：G434? 文獻標(biāo)識碼：A? 論文編號：1674-2117（2022）05-0010-03

在人工智能教育教學(xué)過程中，教師除了講授基本理論知識與技能，更為重要的是要深層次地挖掘與培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題以及解決問題的能力，即學(xué)生的計算思維能力。下面，筆者結(jié)合自身實踐，談?wù)勅绾卧谌斯ぶ悄芙虒W(xué)中對學(xué)生的計算思維進行培養(yǎng)。

● 借助各類平臺，展開人工智能教學(xué)

1.收集教材案例

小學(xué)信息技術(shù)教材中關(guān)于人工智能的學(xué)習(xí)運用設(shè)置在六年級，并且全部基于硬件設(shè)備，而目前大多數(shù)學(xué)校硬件設(shè)備投入的缺失使得教學(xué)無法展開。因此，筆者通過各種方式尋找合適的教材與案例，讓學(xué)生以體驗為主，感受人工智能的魅力。

2.借助開放平臺

教師可以利用人工智能開放平臺，如百度AI、騰訊AI、訊飛、阿里云等，借助耳麥、攝像頭，為學(xué)生創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓其開展人工智能體驗學(xué)習(xí)。

● 項目設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生計算思維

1.整體設(shè)計，滲透計算思維

在人工智能教學(xué)中，教師常會通過一個作品進行技能教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)完成課堂中的任務(wù)，但這種教學(xué)模式更多關(guān)注到學(xué)生的計算機操作能力，而容易忽略對學(xué)生計算思維的培養(yǎng)。因此，教師可在一個作品的基礎(chǔ)上，重構(gòu)課程內(nèi)容，將其整合成為一個大項目，以項目式學(xué)習(xí)開展教學(xué)。

項目式學(xué)習(xí)給學(xué)生提供解決問題的真實情境與空間，而圍繞真實情境的驅(qū)動性問題還會衍生出許多新的問題，學(xué)生緊扣項目主題不斷發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決問題，這是一個可持續(xù)發(fā)展的過程，是將計算思維滲透其中的過程，在整個過程中學(xué)生不再是單純地掌握技能，而是從中獲取計算思維的能力，同時也提升整體計算思維素養(yǎng)。

2.人工智能教學(xué)，突破計算思維發(fā)展

筆者以新冠疫情防控咨詢?yōu)榍腥朦c，以“小衛(wèi)智能音箱”為項目主題，展開項目分析、學(xué)習(xí)語音識別原理與獨立賬戶建立、搭建腳本編寫與調(diào)試、項目展示與評價，最后創(chuàng)作出“小衛(wèi)智能音箱”個性化人機交互作品，共設(shè)計了5個課時。

（1）項目分析，計算思維的問題挖掘與分解（第一課時）

師：接種疫苗是防控新冠疫情最有效的手段，但接種疫苗點咨詢的人非常多，有時工作人員不能及時回復(fù)每個人。面對這樣的情況，我們可以怎么做呢？（生：要是有個智能回復(fù)的機器就好了，可以提高工作效率）那就讓我們一起創(chuàng)建一個小衛(wèi)智能音箱，及時回復(fù)每一位咨詢者的疑惑吧！

在真實的情境下產(chǎn)生學(xué)習(xí)需求任務(wù)，確立“小衛(wèi)智能音箱”主題，組織學(xué)生以4～6人為小組，探討項目功能需求：人機可以對話，且計算機可以根據(jù)不同的問題進行智能回答。根據(jù)主題研究發(fā)現(xiàn)，項目關(guān)鍵在于“小衛(wèi)智能音箱”需要足夠強大的知識儲備，因此，小組內(nèi)明確分配收集任務(wù)：收集新冠疫苗種類等相關(guān)知識、設(shè)置問卷調(diào)查群眾想要咨詢哪些問題、回收整理問題信息與答案、整理采訪醫(yī)生的專業(yè)回應(yīng)……在此過程中培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，并系統(tǒng)地設(shè)計解決方案的能力。

（2）項目啟動，計算思維的解決問題模式（第二課時）

項目啟動之后，教師簡單講述語音識別原理，即計算機把語音轉(zhuǎn)換成文字的技術(shù)，能讓計算機“聽懂人說話”。在學(xué)生了解語音識別的概念與原理的基礎(chǔ)上，利用圖形化編程軟件搭建程序作品來呈現(xiàn)解決的問題是較好的模式選擇，鼓勵學(xué)生嘗試選擇適合本項目的圖形化編程軟件，結(jié)合開放平臺文字、語音識別，體驗讓計算機開口說話、讓計算機聽懂我們的話的過程，最終實現(xiàn)與計算機進行智能對話。

（3）項目實踐，計算思維的知識點抽象（第三、四課時）

在問題充分挖掘分解的基礎(chǔ)上，本項目使用圖形化編程軟件，用程序來描述整個游戲的過程，這也是知識點抽象的過程（如下圖）。學(xué)生通過經(jīng)歷一個個問題的解決，將真實情境中產(chǎn)生的問題抽象化，同時，在利用循環(huán)語句、條件語句、偵測語句解決問題的過程中，也提升了解決問題的能力。學(xué)生不僅實現(xiàn)了人機智能對話，而且提升了計算思維能力。

（4）項目展評，算法意識提煉抽象（第五課時）

教師要求以小組為單位展示項目作品，讓每個小組都能獲得成就感，同時引導(dǎo)學(xué)生提出在本項目基礎(chǔ)理論和實踐中的新問題，再次整理思路，制訂組內(nèi)項目優(yōu)化方案，并嘗試解決，這樣能使學(xué)生的計算思維不斷得到提升。同時，教師播放視頻——《江蘇圖書館機器人吵架》，對課堂進行總結(jié)。

師：今天的我們可以制作這樣的機器人嗎？

生：不能。

師：為什么？

生：它們太智能了，就像人一樣對話。

師：它們怎么做到如此智能呢？

生：需要足夠強大的知識儲備庫。

師：是的，我們需要足夠強大的知識儲備才能讓我們的程序更為智能，這就需要我們在一開始進行數(shù)據(jù)收集時要收集得更為全面，如可以現(xiàn)場采訪更多的人，也可以通過問卷星進行問卷調(diào)查，收集到更多信息，當(dāng)然，今天的知識不代表明天的知識，我們還需要不斷學(xué)習(xí)，吸收更多的新知識。

以生活真實情境導(dǎo)入課堂，在課堂結(jié)束時再回歸于生活，以兩個機器人吵架的視頻幫助學(xué)生回顧本節(jié)課，同時引導(dǎo)學(xué)生深度思維發(fā)生，并依據(jù)本項目式學(xué)習(xí)中形成的算法意識，思考方案的解決與優(yōu)化，鼓勵學(xué)生遷移所學(xué)知識技能。

● 思考

筆者以人工智能語音識別為例，以項目式學(xué)習(xí)為主要學(xué)習(xí)方式，通過重構(gòu)課程內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)真實情境，給學(xué)生提供充足的交流時間，讓學(xué)生立足于創(chuàng)作者、開發(fā)者的角度，真正投入到研究中，使得學(xué)生在項目式學(xué)習(xí)過程中不只是投入簡單的思維，還對算法進行對比與優(yōu)化，最終呈現(xiàn)出個性化作品——小衛(wèi)智能音箱。

在項目式學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的可持續(xù)學(xué)習(xí)中，掌握了計算思維的核心，即程序化的問題解決的四個步驟：分解、模式、抽象、算法。通過項目式學(xué)習(xí)，學(xué)生解決問題的能力真正得到鍛煉，學(xué)生不再只是學(xué)會了一個新的控件，而是掌握了一項技能并能遷移運用所學(xué)技能與知識，提升信息學(xué)科核心素養(yǎng)。學(xué)生也不再是單純地解決教師提出的一個任務(wù)，而是慢慢成為一位真正的問題解決者，并由項目的完成者變?yōu)轫椖康拈_發(fā)者、創(chuàng)造者。

因此，在小學(xué)信息技術(shù)人工智能教學(xué)中，教師一定要明確，學(xué)生解決問題的“思想路線”與方法遷移更為重要，在培養(yǎng)學(xué)生的計算思維能力過程中，還需潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的人工智能素養(yǎng)、信息素養(yǎng)及創(chuàng)新能力。

本文系江蘇省管雪沨網(wǎng)絡(luò)名師工作室、江蘇省“十四五”教育規(guī)劃課題“小學(xué)人工智能教育的項目化學(xué)習(xí)體系建構(gòu)和實施策略研究”（編號：D/2021/2/148）階段性成果。

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