基于新課標的小學(xué)人工智能教學(xué)設(shè)計探微

《義務(wù)教育階段信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）的施行帶來許多新的教育教學(xué)理念，給近年來備受重視的人工智能教學(xué)提供了改革契機，同時也對教師提出了新的挑戰(zhàn)。筆者在調(diào)查分析小學(xué)人工智能教學(xué)現(xiàn)狀并指出其存在的主要問題的基礎(chǔ)上，重點就新課標理念下如何做好小學(xué)人工智能教學(xué)設(shè)計這一關(guān)鍵問題展開探究。一、新課標內(nèi)涵：“科”與“技”并重強調(diào)育人功能新課標強調(diào)：“科”與“技”并重，實現(xiàn)育人價值，著重從信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習與創(chuàng)新、信息社會責任四大學(xué)科核心素養(yǎng)來確定教學(xué)目標，并以六條學(xué)科邏輯主線安排各學(xué)段課程內(nèi)容，從而培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字素養(yǎng)與技能。它特別倡導(dǎo)真實性學(xué)習、跨學(xué)科融合、素養(yǎng)導(dǎo)向的多元評價等教學(xué)理念。面對新課程、新理念、新教材，如何有效開展人工智能教學(xué)，已經(jīng)成為信息科技教師必須思考、研究和解決的迫切問題。教學(xué)設(shè)計是達成教學(xué)目標的重要保證，它作為連接教學(xué)理念和教學(xué)實踐的橋梁，既是教學(xué)理念的載體又是教學(xué)實踐的依據(jù)，在教學(xué)過程中起著舉足輕重的作用。教師應(yīng)根據(jù)新課標內(nèi)涵和具體要求，高質(zhì)量地做好教學(xué)設(shè)計，進而為全面提高學(xué)生素養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。二、小學(xué)人工智能教學(xué)現(xiàn)狀調(diào)查與分析：存在四點不足對于信息科技中的人工智能的教學(xué)，教師應(yīng)以發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)為導(dǎo)向來確定教學(xué)目標，合理地組織教學(xué)內(nèi)容、多元化開展教學(xué)評價。按照新課標的理念，廣東省中山市將人工智能作為一門重要課程來開設(shè)，并在自編教材中設(shè)置了人工智能單元。為了掌握中山市小學(xué)人工智能教學(xué)現(xiàn)狀，有的放矢改進教學(xué)設(shè)計，2023年10月，筆者采取線上問卷、面談與課堂觀察相結(jié)合的方式，從中山市小學(xué)信息科技教師中匿名抽取126人進行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)存在以下不足。（一）學(xué)情分析不到位筆者調(diào)查發(fā)現(xiàn)：“人工智能教學(xué)模塊學(xué)情分析的內(nèi)容和方法單一”占比高達50.8%，“小學(xué)人工智能教學(xué)模塊的學(xué)情分析很到位及較到位”分別占比卻低至23.8%、25.4%，這說明過半的教師在做相關(guān)學(xué)情分析過程中，僅關(guān)注已有知識經(jīng)驗、學(xué)習需求、學(xué)習興趣等方面中的個別情況，或者在相關(guān)學(xué)情分析的方法上只滿足于觀察法、問卷法、實驗法中的某一種。再者，筆者調(diào)研發(fā)現(xiàn)，許多教師對人工智能教學(xué)模塊學(xué)情分析，不重視、欠全面或流于形式。學(xué)情分析不到位導(dǎo)致教師盲目施教、學(xué)生主體性不明顯、學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)效果不理想。（二）教學(xué)目標欠明確“教學(xué)目標定位偏差大”占62.7%，而“教學(xué)目標定位明確或較明確”累計占比37.3%。筆者通過面談、課堂觀察等方式發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)教師更多地注重知識與技能的傳授，不太注重對信息意識、計算思維、人工智能倫理道德等核心素養(yǎng)的滲透和培養(yǎng)。教師設(shè)計小學(xué)人工智能教學(xué)目標的水平有待提高，教師的教學(xué)理念普遍比較陳舊，未能做到以新課程理念為導(dǎo)向?qū)φn堂教學(xué)進行有效設(shè)計、反思及優(yōu)化。這也是導(dǎo)致人工智能教學(xué)整體效果不佳的原因。（三）內(nèi)容選擇欠靈活教學(xué)內(nèi)容“能尊重差異性”“難易得當”分別占比43.7%、38.9%，兩者所占比例也較接近，由此反映出兩者存在一定的“關(guān)聯(lián)”。再者，“缺乏跨學(xué)科融合”占比高達55.6%。教師設(shè)計教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該“有的放矢”，要在差異性、難度、學(xué)科融合方面下功夫，保持一定的靈活性，為有效開展課堂教學(xué)奠定基礎(chǔ)。（四）教學(xué)評價較單一從調(diào)查數(shù)據(jù)和考察情況來看，教學(xué)評價方面存在三個問題：一是教師普遍偏重終結(jié)性評價而忽視過程性評價，缺乏對教學(xué)過程中學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)、解決問題能力的及時判斷和評價；二是重實踐輕知識，這與新課標倡導(dǎo)的“‘科學(xué)原理與‘實踐運用并重”的理念是相悖的；三是評價方式單一，教師評價占多數(shù)。究其原因，主要是教師的課程評價觀念未得到及時更新。三、基于新課標的小學(xué)人工智能教學(xué)設(shè)計：四項優(yōu)化策略如何彌補小學(xué)人工智能教學(xué)的不足？筆者以六年級“能看會認辨”一課的教學(xué)設(shè)計為例，針對問卷調(diào)查中發(fā)現(xiàn)的主要問題，提出優(yōu)化策略。（一）多角度分析學(xué)情學(xué)情分析指教師在教學(xué)之前了解學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)、學(xué)習基礎(chǔ)、學(xué)習風格、思維方式、學(xué)習需求、學(xué)習動機等基本特征并加以分析，以便科學(xué)設(shè)計教學(xué)任務(wù)。然而，在傳統(tǒng)教學(xué)中教師往往容易忽略或者僅從單一角度去了解學(xué)生和分析學(xué)情。例如，一些教師主要采取“師講生練”的方式教學(xué)，為全班學(xué)生設(shè)計一樣的問題，教授同樣的知識等，這些做法有悖于新課標理念，往往會導(dǎo)致學(xué)生被動學(xué)習。在分析學(xué)情過程中，教師一定要基于新課標理念和學(xué)生的實際，以發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)為目標，多角度、多層面觀察學(xué)生，了解學(xué)情，分析學(xué)生，進而因材施教，更好地助力人工智能教學(xué)。在“能看會認辨”一課的教學(xué)中，筆者設(shè)計前置問卷，用以了解學(xué)生的預(yù)習情況，從而為他們學(xué)習新課做鋪墊。（二）精準確定教學(xué)目標教學(xué)目標是教學(xué)設(shè)計的核心，它為教學(xué)活動提供方向指引，既是預(yù)期結(jié)果又是一切教學(xué)活動的出發(fā)點及歸宿。筆者在新課標理念下設(shè)計小學(xué)人工智能教學(xué)目標，從學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)視角進行精準深入闡述，不僅注重顯性目標，而且重視學(xué)習動機、思維能力等要素。1.信息意識學(xué)生學(xué)習人工智能模塊的知識，應(yīng)能認識到生活中的某些情境就是人工智能應(yīng)用案例?；诎咐膶W(xué)習，理解人工智能的計算方式，這是人工智能模塊對學(xué)生信息意識培養(yǎng)的要求。2.計算思維學(xué)生在學(xué)習本模塊知識的過程中其計算思維應(yīng)得以具體體現(xiàn)和應(yīng)用。學(xué)生對人工智能應(yīng)用的理解和探索行為包括：在解決問題過程中涉及的抽象、分解、建模、算法設(shè)計等活動。3.數(shù)字化學(xué)習與創(chuàng)新在教師的組織引導(dǎo)下，學(xué)生用信息技術(shù)手段尋找人工智能應(yīng)用案例，在網(wǎng)絡(luò)上搜索并了解這些人工智能應(yīng)用的組成結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計、工作原理。4.信息社會責任以人工智能和智慧社會安全問題為例，學(xué)生認識到控制系統(tǒng)是存在安全風險的，采用自主可控技術(shù)實現(xiàn)人工智能的應(yīng)用能更有效抵御外部入侵，降低安全風險。以上四個維度的分析，可作為精準確定教學(xué)目標的主要參考。（三）靈活選擇教學(xué)內(nèi)容1.以新課標為指引，做到真實有趣新課標倡導(dǎo)真實性學(xué)習，注重創(chuàng)設(shè)真實有趣的情境。這也是人工智能教學(xué)內(nèi)容設(shè)計的關(guān)鍵之處。只有所選教學(xué)內(nèi)容貼近學(xué)生生活實際且充滿趣味性，才能極大地激發(fā)學(xué)生主動獲取知識、探索實踐，同時增強學(xué)生對人工智能課程本身的學(xué)習興趣[1]。例如，在“能看會認辨”一課教學(xué)設(shè)計中，為做到教學(xué)內(nèi)容的真實、有趣，筆者選取“學(xué)校人臉識別門禁”“智能導(dǎo)游”等貼近學(xué)生生活的項目作為教學(xué)內(nèi)容，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣。2.以新課標為基準，關(guān)注跨學(xué)科融合新課標倡導(dǎo)跨學(xué)科主題學(xué)習，它是育人方式轉(zhuǎn)變的重要突破口，也是促進學(xué)生“自主、探究、合作”學(xué)習的途徑，更是全面培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)、跨學(xué)科能力的重要手段。因此，教師設(shè)計和選擇人工智能教學(xué)內(nèi)容時要更多地關(guān)注跨學(xué)科知識的有效應(yīng)用和融入。例如，在“能看會認辨”一課的教學(xué)設(shè)計中，筆者設(shè)置了“運用智能平臺體驗人臉識別”“借助流程圖描述人臉識別系統(tǒng)的算法并編程”“拓展了解人臉識別的原理”等學(xué)習任務(wù)，便于在教學(xué)過程中“潤物細無聲”地融入信息科技、數(shù)學(xué)等學(xué)科的知識。3.以新課標為指導(dǎo)，尊重個體差異新課標強調(diào)，注重學(xué)生的個體差異和不同需求，確保每個學(xué)生都受益。然而，目前小學(xué)人工智能教學(xué)尚處在摸索階段，尚無統(tǒng)編教材，教學(xué)內(nèi)容選擇上存在很大的彈性空間，容易出現(xiàn)所選內(nèi)容太難、太簡單、太隨意、過于單一、缺乏層次性等問題。在教學(xué)內(nèi)容的選擇上，教師要因地制宜，因材施教，充分考慮學(xué)生的差異性。對同一所學(xué)校不同年級段的學(xué)生，可以適當設(shè)置不同層次的教學(xué)內(nèi)容；對同一區(qū)域的城區(qū)學(xué)校和農(nóng)村學(xué)校，如果學(xué)生存在比較大的差異，在內(nèi)容選擇上也要有所區(qū)別。具體來說，對于零基礎(chǔ)的學(xué)生，筆者從人工智能啟蒙課程（如人工智能的歷史、常識等）中選擇最基礎(chǔ)的內(nèi)容；對于已有一定基礎(chǔ)的學(xué)生，適當增加難度，選擇語音識別、人臉簽到等需要編程實現(xiàn)的內(nèi)容；對基礎(chǔ)較好的學(xué)生，選擇“車牌識別閘門”等綜合性項目開展教學(xué)。就同一節(jié)課的內(nèi)容而言，也會依據(jù)不同學(xué)校班級的學(xué)情適度調(diào)節(jié)（刪減或拓展）。（四）多元化實施教學(xué)評價新課標理念下的小學(xué)人工智能教學(xué)評價應(yīng)具有多元化的特征，并堅持以發(fā)展學(xué)生信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向。筆者從以下三個方面實施教學(xué)評價：一是堅持過程性評價和終結(jié)性評價相結(jié)合，全方位、多角度收集學(xué)生的過程性學(xué)習數(shù)據(jù)，全面而客觀有效地開展過程性評價（如前置性評價、教學(xué)過程中學(xué)生情感態(tài)度及問題策略等方面的評價、學(xué)習任務(wù)評價、練習評價等），將教、學(xué)、評深度融合，同時加強對學(xué)生學(xué)習結(jié)果的評估和應(yīng)用，針對性開展終結(jié)性評價（如成績評價、作品評價、教師總體評論等）；二是堅持基本知識考核與實踐應(yīng)用考核相結(jié)合，綜合運用筆試、操作實踐、作品創(chuàng)作等方法，全面考評學(xué)生的學(xué)習情況