基于“體驗學習圈”的小學人工智能教學實踐

摘要：作者在小學人工智能教學實踐中，以信息核心素養(yǎng)為目標，在“體驗學習圈”理論的基礎上，以《智能臺燈》為例，設計了四個層層遞進、螺旋上升的“人工智能學習圈”，實現(xiàn)了“體驗—思考—實踐—創(chuàng)新”的轉變過程，同時提出了“人工智能體驗學習圈”的框架，以期為更好地開展人工智能教學提供參考。關鍵詞：體驗學習圈，人工智能教學，核心素養(yǎng)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》《普通高中信息技術課程標準(2017年版)》和《教育信息化2.0行動計劃》等文件的相繼出臺，為我國人工智能教育的發(fā)展提供了新機遇，同時也對人工智能教學提出了更多挑戰(zhàn)。人工智能課程具有探究性、實踐性、綜合性的特點，注重學生親身參與、小組合作與分享。而“體驗學習圈”注重學習體驗的過程，強調從具體到抽象的思維方式。人工智能教育與體驗學習理念十分吻合，基于此，筆者把“體驗學習圈”運用到小學人工智能教學實踐中，設計了“人工智能學習圈”，創(chuàng)設貼近學生生活的情境，引導學生通過具體體驗來發(fā)現(xiàn)問題、探究交流、提出合適的問題解決方案、解決問題并歸納總結，并在此基礎上，基于新的情境展開新一輪的體驗學習，以培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，降低人工智能教學的難度，更好地開展人工智能教學實踐?！瘛绑w驗學習圈”簡介美國社會心理學家、教育家大衛(wèi)·庫伯教授在杜威的經(jīng)驗中心學習模式和皮亞杰的學習認知發(fā)展模式基礎上，創(chuàng)造性地提出了“體驗學習圈”的理論(如圖1)。這是一種注重學生實踐和體驗的學習模式，能夠引導學生主動建構并親身實踐。他認為，學習是一個不斷螺旋上升的過程，包括具體體驗、反思觀察、抽象概括、行動應用四個緊密聯(lián)系的環(huán)節(jié)，形成了“知識學習—知識建構—知識應用”的循環(huán)體系。具體體驗即感知，是指學生在具體情境體驗中獲得的直接經(jīng)驗，是整個學習過程的基礎。反思觀察是指對具體的體驗所獲得的直接經(jīng)驗加以思考、分析，提出問題的過程，為概念和規(guī)律的領悟和內化打好基礎。抽象概括即領悟，是指對直接經(jīng)驗進行分析和論證，繼而歸納總結、抽象出概念和理論，或者對問題進行思考，得出結論。行動應用是指把已經(jīng)建構的觀念應用到新的環(huán)境中，實現(xiàn)應用遷移的過程。若與新應用情境發(fā)生沖突，將開啟下一輪的體驗學習，實現(xiàn)螺旋上升。根據(jù)體驗方式的不同，可將其分為問題驅動、案例驅動和項目驅動。問題驅動是指運用一個個與教學內容緊密相關、層層推進的問題，引導學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，培養(yǎng)學生的問題解決能力和科學精神。案例驅動是指通過案例的分析解決過程，引導學生探究交流，從而培養(yǎng)學生解決實際問題的能力和遷移創(chuàng)新能力。項目驅動是以項目為主線，以循序漸進的方式引導學生探究實踐，以激發(fā)學生學習的內在動力和探索創(chuàng)新能力。●“體驗學習圈”在小學人工智能教學中的實踐1.基于“人工智能體驗學習圈”的學習模式目前，在中小學開展的人工智能教育存在側重基礎知識學習，缺乏體驗實踐和應用創(chuàng)新的問題，人工智能教育并不只是讓學生學會使用人工智能等設備或知識，更重要的是培養(yǎng)學生終身發(fā)展和適應未來社會的必備品格和關鍵能力(核心素養(yǎng))。而“體驗學習圈”注重體驗和從具體到抽象的學習方式，契合小學階段學生思維的發(fā)展特點，能很好地促進學生自主體驗、探究、合作的深度學習?；趯觳绑w驗學習圈”的分析，結合人工智能教學實踐，以培養(yǎng)學生信息核心素養(yǎng)(信息意識、計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新、信息社會責任)為目標，筆者設計了“人工智能學習圈”的框架(如圖2)。第一個環(huán)節(jié)是情境體驗。創(chuàng)設貼近學生生活的情境，激發(fā)學生積極學習的內在動力，關注人工智能的各種問題(信息社會責任)，注重學生的主體感受，培養(yǎng)學生對信息的敏感度(信息意識)。第二個環(huán)節(jié)是探究交流。以問題驅動或案例驅動，讓學生以小組為單位，通過共享信息、交流看法 (信息意識)、界定問題，形成問題解決的方案(計算思維)。第三個環(huán)節(jié)是抽象概括。綜合各種信息資源，抽象特征，建立結構模型，進行知識內化(計算思維)。最后一個環(huán)節(jié)是應用拓展。在掌握人工智能相關知識的基礎上，創(chuàng)新創(chuàng)造(數(shù)字化學習與創(chuàng)新)，總結解決問題的方法，并應用遷移到與之相關的問題解決中(計算思維)。2.基于“人工智能體驗學習圈”的小學人工智能教學實踐《智能臺燈》是華東師范大學出版社出版的《AI上智慧生活》叢書中的主題三的課程內容，其主要的知識和技能目標是：通過設計制作智能臺燈，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。在本課教學中，筆者設計了四個層層遞進、螺旋上升的“人工智能學習圈”(如上頁表)，為學生創(chuàng)設了探究智能燈的真實情境，通過螺旋上升的“人工智能學習圈”，引導學生在真實體驗中學習，在實踐中發(fā)現(xiàn)問題，概括出智能聲控燈的結構，歸納出條件判斷語句的使用場景和方法，應用所學編程知識，并根據(jù)響度，為智能聲控燈設置不同燈光效果，實現(xiàn)“體驗—思考—實踐—創(chuàng)新”的轉變過程?！瘛叭斯ぶ悄荏w驗圈”的教學思考①在小學人工智能教學實踐中，要把培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)作為一條暗線貫穿其中，人工智能教學的根本目的是培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，使其具備適應未來發(fā)展、終身發(fā)展所需要的必備品格和關鍵能力。②在小學人工智能教學實踐中，要充分把握“體驗學習圈”理論的深刻內涵。首先，“體驗學習圈”注重體驗，更強調學習的過程。其次，“體驗學習圈”理論強調處理好直接經(jīng)驗與間接經(jīng)驗的關系，把握好度，不能讓學生只學知識，也不能讓學生只是單純地觀察。③在小學人工智能教學實踐中，經(jīng)常應用問題驅動方式和案例驅動方式。也可以嘗試以項目為主線，歸類匯總相關的人工智能教學內容，運用循序漸進的方式引導學生進行綜合性的探究實踐，培養(yǎng)學生解決復雜問題的能力和創(chuàng)新精神。參考文獻：[1]陳小玲，吳剛.基于“體驗學習圈”理論的高中地理實踐活動設計[J].中學地理教學參考，2021(12)：24-2