摘要：《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中明確提出，人工智能應(yīng)作為信息科技課程中的六大主線之一?？梢?，當(dāng)代學(xué)生作為信息社會(huì)的原住民，必須提升對人工智能的接受度和融合度。而作為人工智能課程的墾荒者，信息技術(shù)教師迫切需要建立一種適合中小學(xué)階段的人工智能課堂教學(xué)的模式。因此，本文基于OBE（Outcomes-based Education， OBE）教育理念構(gòu)建了“任務(wù)單”的教學(xué)模式，并進(jìn)行了課堂實(shí)踐，以期能為一線教師提供參考及借鑒。

關(guān)鍵詞：OBE；人工智能；教學(xué)實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 論文編號(hào)：1674-2117（2024）15-0075-04

近年來，人工智能教育越來越受到重視，然而技術(shù)準(zhǔn)入的“高門檻”與中小學(xué)生認(rèn)知水平的“低層級(jí)”、人工智能專業(yè)教師的“高標(biāo)準(zhǔn)”與現(xiàn)實(shí)中普遍性的“低配置”成為制約人工智能教育發(fā)展的主要因素[1-2]，通過調(diào)研分析現(xiàn)有學(xué)校和教師情況，筆者認(rèn)為，中小學(xué)階段人工智能課堂面臨的現(xiàn)實(shí)問題主要包括兩個(gè)方面：一是目前人工智能教材主要局限在基本原理的科普上；二是人工智能課堂教學(xué)模式相對落后。為了解決上述問題，筆者提出了一種基于OBE的人工智能課堂教學(xué)模式，力求構(gòu)建一種以學(xué)生為中心，強(qiáng)化學(xué)生對學(xué)科知識(shí)框架、方法原理的理解和運(yùn)用，并基于自主方法進(jìn)行學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)模式，幫助學(xué)生提高對人工智能實(shí)際運(yùn)用能力的理解。

基于OBE的人工智能課堂教學(xué)方式

產(chǎn)出導(dǎo)向（Outcome-Based Education，OBE）的教育理念是由美國學(xué)者Spad提出的，該理念的核心思想是以學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成果（產(chǎn)出）作為主導(dǎo)，而所有的課程設(shè)計(jì)、教學(xué)案例都應(yīng)該以此為目標(biāo)。OBE可以看作是“以學(xué)生為中心”的一種教育價(jià)值取向，與計(jì)算思維、人工智能的教育本質(zhì)更為互補(bǔ)。更為具體的是，OBE作為一種教育理念和方式，強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)完以后取得什么樣的學(xué)習(xí)效果，通過目標(biāo)反向驅(qū)動(dòng)教學(xué)過程。而以問題為導(dǎo)向催生而出的“任務(wù)單”正好符合這種目標(biāo)導(dǎo)向需求。因此，本文基于OBE教育理念引入了任務(wù)單的設(shè)計(jì)思想，并以學(xué)習(xí)者為中心，從知識(shí)、素養(yǎng)、能力三個(gè)方面的培養(yǎng)入手，建立一種適用于人工智能課堂的教學(xué)方式[3-4]，該教學(xué)方式的可行性主要從以下三個(gè)方面來體現(xiàn)。

1.從解決生活實(shí)際問題入手，構(gòu)建人工智能課堂的“體驗(yàn)式”學(xué)習(xí)環(huán)境

在項(xiàng)目開展前期，筆者對某校五年級(jí)（10）班的52名學(xué)生進(jìn)行了一次問卷調(diào)查，結(jié)果顯示，40%的學(xué)生對人工智能的概念是模糊的，認(rèn)為使用了計(jì)算機(jī)就是人工智能，50%的學(xué)生感覺到身邊有人工智能的存在，但是大多數(shù)認(rèn)為智能家居就是人工智能。10%的學(xué)生認(rèn)為人工智能離我們很遙遠(yuǎn)，身邊的智能家居都不能稱其是人工智能。從調(diào)查結(jié)果可以看出，五年級(jí)學(xué)生對“人工智能”的概念不清晰，存在多種理解，有些甚至是錯(cuò)誤的理解，基于此，筆者將中小學(xué)階段的人工智能教學(xué)目標(biāo)更多地定位在素養(yǎng)的培養(yǎng)上，以幫助學(xué)生建立正確的認(rèn)知架構(gòu)為起點(diǎn)，從簡單的“知”到“知”“道”融合，從學(xué)生的實(shí)際生活入手，構(gòu)建學(xué)生認(rèn)知范圍體系內(nèi)的教學(xué)情境，幫助學(xué)生建立真實(shí)的“體驗(yàn)式”學(xué)習(xí)環(huán)境，在任務(wù)探索過程中完成“知”“道”的融合，了解“人工智能”，走進(jìn)智能社會(huì)。

2.以學(xué)習(xí)任務(wù)單為抓手，探索人工智能課程的有效活動(dòng)路徑

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）建議推進(jìn)以學(xué)生為主題的學(xué)習(xí)方式創(chuàng)新，通過學(xué)習(xí)方式的創(chuàng)新引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。鼓勵(lì)從“學(xué)什么”到“為什么學(xué)”再到“學(xué)到什么”的課堂理念，以學(xué)生終身發(fā)展為教學(xué)目標(biāo)，“能力培養(yǎng)”圍繞學(xué)生核心素養(yǎng)展開，從學(xué)生的知識(shí)達(dá)成到學(xué)生的素養(yǎng)達(dá)成，它的培養(yǎng)過程恰恰是從“為什么學(xué)”到“學(xué)到什么”的過程，不僅知其然而且知其所以然。任務(wù)單的加入很好地標(biāo)準(zhǔn)化了這一學(xué)習(xí)過程，設(shè)計(jì)適合學(xué)生和課堂的有效“任務(wù)單”，可以幫助教師理清學(xué)生的活動(dòng)路徑，實(shí)現(xiàn)真實(shí)意義上的教與學(xué)的轉(zhuǎn)變。

3.從文化符號(hào)入手，探討人工智能課堂的評(píng)價(jià)體系

信息科技教育不僅要培養(yǎng)學(xué)生成為技術(shù)工具的消費(fèi)者和使用者，而且要培養(yǎng)學(xué)生成為技術(shù)工具和數(shù)字內(nèi)容的創(chuàng)造者與建設(shè)者。人工智能課堂涉及計(jì)算機(jī)類多方面內(nèi)容，其課堂目標(biāo)的設(shè)定也涉及多個(gè)維度。創(chuàng)新是人工智能得以發(fā)展的基礎(chǔ)，同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感、民族使命感也是人工智能課堂的重要目標(biāo)之一，這使得人工智能課堂的評(píng)價(jià)體系有別于其他課堂，既有理性技術(shù)的考評(píng)也有感性文化的評(píng)估，而通過任務(wù)單中的過程性評(píng)價(jià)及終結(jié)性評(píng)價(jià)能有效完成技術(shù)與文化的雙重考核。

基于OBE的小學(xué)人工智能課堂教學(xué)實(shí)踐

1.教學(xué)實(shí)踐

下面，筆者以“AR眼鏡制作”為例，介紹如何在真實(shí)課堂上構(gòu)建基于OBE的小學(xué)人工智能課堂教學(xué)實(shí)踐。

筆者從AR眼鏡的大眾識(shí)別度、框架分析及人文屬性入手，從知識(shí)、能力、素養(yǎng)三個(gè)階段設(shè)定分段教學(xué)目標(biāo)。從課堂評(píng)價(jià)出發(fā)，將課堂目標(biāo)設(shè)定為：①通過對AR眼鏡、AR智能眼鏡的學(xué)習(xí)，形成自身對“智能化”的理解；②通過對AR智能眼鏡的分析，了解智能化設(shè)備的基本框架及其與普通設(shè)備之間區(qū)別；③通過分析AR智能眼鏡的組成，學(xué)會(huì)初步分析如何制作一個(gè)AR智能眼鏡，進(jìn)而了解智能設(shè)備的制作過程；④在未來，AR智能眼鏡還能有哪些發(fā)展？需要哪些技術(shù)支撐？需要哪些技術(shù)革新？

具體教學(xué)過程如下：

階段一：

教學(xué)情境：除了現(xiàn)有學(xué)校各學(xué)科的教學(xué)方式（數(shù)學(xué)、化學(xué)、地理等學(xué)科利用文字、圖片、錄像等方式），是否還有更好的教學(xué)方式？

任務(wù)設(shè)計(jì)：傳統(tǒng)教學(xué)方式與智能化虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)方式的差別。

學(xué)習(xí)任務(wù)單設(shè)計(jì)：思一思—AR智能眼鏡、AR普通眼鏡、普通眼鏡三者的異同點(diǎn)。

階段二：

教學(xué)情境：AR虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)手段的展示（旋轉(zhuǎn)虛擬3D地球，探究月球、太陽和月球的關(guān)系，通過3D分子結(jié)構(gòu)建立結(jié)構(gòu)模型認(rèn)識(shí)化學(xué)元素等）。

任務(wù)設(shè)計(jì)：虛擬現(xiàn)實(shí)是如何工作的？

學(xué)習(xí)任務(wù)單設(shè)計(jì)：猜一猜—AR智能眼鏡的基本框架是什么？

階段三：

教學(xué)情境：通過已有AR工具（Z Space、Metaio等）完成上述某案例的AR展示。

任務(wù)設(shè)計(jì)：搭建一個(gè)簡單的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備。

學(xué)習(xí)任務(wù)單設(shè)計(jì)：做一做—用現(xiàn)有材料能組裝出AR智能眼鏡嗎？能組裝出AR智能眼鏡中的哪些部分？還缺哪些材料？

階段四：

教學(xué)情境：更多學(xué)科內(nèi)容的AR展示暢想。

任務(wù)設(shè)計(jì)：虛擬現(xiàn)實(shí)我們還能做些什么？

學(xué)習(xí)任務(wù)單設(shè)計(jì)：聊一聊—AR智能眼鏡還能有哪些發(fā)展？

階段一，教師引導(dǎo)學(xué)生思考如何將學(xué)科知識(shí)具體化，從問題出發(fā)，激發(fā)了學(xué)生的思考。階段二，教師分析并展示若干教學(xué)場景，如通過虛擬3D地球工具來展示地球、月球位置關(guān)系等，引導(dǎo)學(xué)生思考類似技術(shù)應(yīng)該如何實(shí)現(xiàn)。階段三，教師通過搭建簡單的設(shè)備來組裝AR眼鏡，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)際操作，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生的興趣。階段四，讓學(xué)生暢想更多的可能，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思想。

另外，筆者設(shè)計(jì)了學(xué)習(xí)任務(wù)單（如上頁圖），通過任務(wù)單教師能夠了解學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，以便對問題解決過程中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)引導(dǎo)。

2.教學(xué)評(píng)價(jià)

筆者將教學(xué)評(píng)價(jià)量表分為兩部分：

一部分供學(xué)生在教學(xué)過程中使用，如上頁表1所示，通過評(píng)價(jià)量表中的評(píng)價(jià)目標(biāo)反向規(guī)劃學(xué)生的學(xué)習(xí)路徑，如通過“可以通過自行組織關(guān)鍵字來查詢所需資源”以及“可以準(zhǔn)確描述AR眼鏡的外部和內(nèi)部構(gòu)成”，來判斷學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對技術(shù)的掌握情況。

另一部分內(nèi)容可以供學(xué)生在課堂結(jié)束后使用，如上頁表2所示，用來評(píng)估教師的教學(xué)目標(biāo)設(shè)定是否合適，以及學(xué)生的達(dá)成度如何，如“了解智能化設(shè)備的基本框架及其與普通設(shè)備之間的區(qū)別”以及“學(xué)會(huì)初步分析并制作一個(gè)AR智能眼鏡”，都能在課后判斷教學(xué)目標(biāo)是否已經(jīng)達(dá)成。

同時(shí)，評(píng)價(jià)量表的制訂要滿足以下原則：①評(píng)價(jià)人要明白評(píng)價(jià)的目的和意義；②通過評(píng)價(jià)引導(dǎo)學(xué)生客觀地看待自己和他人的不足；③評(píng)價(jià)量規(guī)要能夠幫助學(xué)生更準(zhǔn)確地達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

教學(xué)效果分析

在教學(xué)中，筆者選取了80名學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，40名學(xué)生采用基于OBE模式的小學(xué)人工智能教學(xué)模式，另外40名學(xué)生采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，并在8學(xué)時(shí)后進(jìn)行課程效果對比，分別從知識(shí)點(diǎn)掌握情況、學(xué)習(xí)積極性等方面進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。數(shù)據(jù)顯示，在掌握知識(shí)點(diǎn)方面無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而在學(xué)習(xí)積極性提升、計(jì)算機(jī)思維應(yīng)用能力上，實(shí)驗(yàn)組均優(yōu)于對照組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（p<0.05）。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國中央人民政府.國務(wù)院關(guān)于印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知（國發(fā)[2017]35號(hào)）[DB/OL].https：//www.gov.cn/zhengce/content/2017-07/20/content_5211996.htm.

[2]張坤穎，張家年.人工智能教育應(yīng)用與研究中的新區(qū)、誤區(qū)、盲區(qū)與禁區(qū)[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2017（05）：54-63.

[3]周美云.機(jī)遇、挑戰(zhàn)與對策：人工智能時(shí)代的教學(xué)變革[J].現(xiàn)代教育管理，2020（03）：110-116.

[4]呂愷悅，孫眾.“人工智能+教師教育”的現(xiàn)狀、動(dòng)態(tài)與問題[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2019，29（11）：114-120.

本文系2022年蘇州市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃課題“義務(wù)教育階段信息科技課程教評(píng)測一體化研究”的階段性研究成果。