機(jī)器學(xué)習(xí)正在重塑人類的勝任力(competence)，人工智能已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)一種非常重要的變革力量。國(guó)外針對(duì)K-12所做的人工智能教育指南中曾指出，在不久的將來(lái)，幾乎每個(gè)人都需要對(duì)支持機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能的技術(shù)有一個(gè)基本的了解。對(duì)于所有學(xué)生來(lái)說(shuō)，掌握在人工智能驅(qū)動(dòng)的世界中行走所需的基本知識(shí)是必不可少的。2017年，國(guó)務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中明確指出“人工智能成為國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的新焦點(diǎn)”，我國(guó)應(yīng)“實(shí)施全民智能教育項(xiàng)目，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育”“建設(shè)人工智能學(xué)科”[1]。2018年，教育部印發(fā)《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》，明確要求要完善課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)，使中小學(xué)人工智能和編程課程內(nèi)容能充分適應(yīng)信息時(shí)代、智能時(shí)代發(fā)展需要[2]。那么，人工智能大班額教學(xué)面臨什么樣的問(wèn)題?現(xiàn)有教材在哪些方面需要改進(jìn)?人工智能課程該如何普及和落地實(shí)施?

　　一、破解人工智能大班額教學(xué)難題 尋求變革之路

　　目前，許多學(xué)校都在人工智能裝備方面投入了大量資源，但在全面鋪開(kāi)人工智能課程方面，仍然面臨著許多實(shí)際問(wèn)題。

　　1.師資力量不足

　　目前，教授人工智能課程的教師主要為信息技術(shù)或綜合實(shí)踐教師，但這兩類教師都各自承擔(dān)著本學(xué)科的教學(xué)任務(wù)，要再擔(dān)起人工智能課程教學(xué)，不僅時(shí)間和精力上存在困難，更有諸多新的專業(yè)知識(shí)需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)。因此，學(xué)校需要建立起專門(mén)的人工智能教師團(tuán)隊(duì)，才能推動(dòng)人工智能普及課程的順利開(kāi)展。

　　2.課堂組織混亂

　　由于人工智能課程的動(dòng)手實(shí)踐環(huán)節(jié)相對(duì)復(fù)雜，動(dòng)手實(shí)踐時(shí)間較長(zhǎng)，一位教師要組織大班教學(xué)，帶領(lǐng)五十余名學(xué)生同時(shí)動(dòng)手實(shí)踐，具有很大的挑戰(zhàn)。一旦組織和管理不利，就會(huì)直接影響課程的教學(xué)效率。因此，學(xué)校要建立起人工智能普及課程的課堂組織機(jī)制，才能更好地推動(dòng)課程的深入開(kāi)展。

　　3.課程設(shè)計(jì)零散

　　現(xiàn)有人工智能教材存在的主要問(wèn)題：一是以技能目標(biāo)為主線進(jìn)行設(shè)計(jì)，弱化了情感與道德品質(zhì)的培養(yǎng);二是以多個(gè)單一小任務(wù)為學(xué)習(xí)主題，缺乏項(xiàng)目整體設(shè)計(jì);三是以信息技術(shù)學(xué)科為主，缺乏對(duì)學(xué)生多學(xué)科融合應(yīng)用能力的培養(yǎng);四是課程以案例呈現(xiàn)為主，缺乏應(yīng)用遷移與創(chuàng)新的培養(yǎng)。因此，學(xué)校要確定好每個(gè)年級(jí)的人工智能研究項(xiàng)目，才能推動(dòng)人工智能普及課程的系列化開(kāi)展。

　　4.學(xué)生差異較大

　　人工智能普及課程的開(kāi)展面臨的最大問(wèn)題就是學(xué)生間的差異。由于學(xué)生家庭背景和學(xué)習(xí)基礎(chǔ)不同，對(duì)人工智能的理解與學(xué)習(xí)存在很大的差異。如何讓存在認(rèn)知差異的學(xué)生在每節(jié)課中都能有所收獲、攜手進(jìn)步是教師面臨的一項(xiàng)巨大考驗(yàn)。因此，教師要探索人工智能普及課程教學(xué)模式，才能促進(jìn)其良好開(kāi)展。

　　5.作品分享形式化

　　在學(xué)生制作作品的過(guò)程中，教師一般都忙于解決學(xué)生的各種問(wèn)題，沒(méi)精力用照片或視頻記錄每組學(xué)生制作的過(guò)程。制作完成后，受時(shí)間和設(shè)備的限制，課堂上也無(wú)法讓每組學(xué)生都上臺(tái)分享，一般最多只有一至兩組學(xué)生可以展示，其他學(xué)生只能在不舍中拆掉作品。此外，有時(shí)候還會(huì)因?yàn)閷W(xué)生準(zhǔn)備不充分而導(dǎo)致分享的質(zhì)量和效率不佳，過(guò)程性評(píng)價(jià)落實(shí)不到位。因此，教師要優(yōu)化課堂評(píng)價(jià)模式，探索全員分享的途徑，才能推動(dòng)人工智能普及課程長(zhǎng)久開(kāi)展。

　　面對(duì)以上問(wèn)題，筆者迎難而上，探索推動(dòng)人工智能普及課程深入開(kāi)展的有效策略，在教材基礎(chǔ)上，結(jié)合校情學(xué)情，重構(gòu)優(yōu)化課程，開(kāi)發(fā)出適合大班額教學(xué)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)人工智能普及課程。筆者帶領(lǐng)學(xué)生放慢研究的腳步，加快實(shí)踐的節(jié)奏，開(kāi)展了基于學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的人工智能課程建設(shè)與實(shí)施。

　　二、小學(xué)人工智能普及課程設(shè)計(jì)

　　1.找準(zhǔn)課程目標(biāo) 提升學(xué)科核心素養(yǎng)

　　筆者所在學(xué)校開(kāi)設(shè)了AI課程?愛(ài)生活課程，其目標(biāo)定位為：通過(guò)主題探究活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生做智能社會(huì)的合格公民。課程旨在提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、綜合設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在直接經(jīng)驗(yàn)和親身經(jīng)歷的基礎(chǔ)上，通過(guò)直接體驗(yàn)人工智能技術(shù)的應(yīng)用獲得豐富的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生能夠在生活中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、在實(shí)踐中解決問(wèn)題、在活動(dòng)中獲得知識(shí)的能力。

　　2.重整課程內(nèi)容 建立項(xiàng)目主題

　　筆者基于華東師范大學(xué)出版的“AI上未來(lái)智造者”叢書(shū)進(jìn)行了人工智能課程項(xiàng)目的整合改進(jìn)，設(shè)置了每個(gè)學(xué)期開(kāi)展的項(xiàng)目，融入了主題探究與生活應(yīng)用，解決了原有教材重技能、輕研究的問(wèn)題，兼顧了學(xué)科融合與人文素養(yǎng)，并進(jìn)行了“長(zhǎng)程”設(shè)計(jì)，豐富了課程內(nèi)容。以第一冊(cè)《AI上神奇動(dòng)物》為例，在主題方面，將教材中原有的18個(gè)主題，壓縮為3個(gè)，將12種動(dòng)物的搭建和探究濃縮成3種，分別是鱷魚(yú)的大嘴巴、大象的長(zhǎng)鼻子、小鳥(niǎo)的翅膀;在技能方面，設(shè)計(jì)教學(xué)從設(shè)備的熟悉到舵機(jī)的深入探究再到傳感器的應(yīng)用，逐步推進(jìn);在計(jì)算思維方面，從單一程序到條件程序再到解決問(wèn)題的綜合編程，循序漸進(jìn)。此外，主題活動(dòng)還結(jié)合了動(dòng)物仿生學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)、科學(xué)原理的探究、家鄉(xiāng)動(dòng)物的考察等實(shí)踐體驗(yàn)活動(dòng)，豐富了項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的內(nèi)容，整合了語(yǔ)、數(shù)、英、音、體、美等學(xué)科知識(shí)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的有效落實(shí)。

　　三、小學(xué)人工智能普及課程的實(shí)施

　　1.組建“同心圓”智能團(tuán)隊(duì) 增強(qiáng)師資力量

　　教師團(tuán)隊(duì)是人工智能普及課程順利實(shí)施的重要條件，筆者以“同心圓”的方式建立了我校人工智能教師隊(duì)伍(見(jiàn)圖1)。以信息技術(shù)和綜合實(shí)踐兩學(xué)科的教師為圓心;以數(shù)學(xué)、科學(xué)兩學(xué)科的骨干教師以及人工智能相關(guān)企業(yè)的助教團(tuán)隊(duì)為第二環(huán)，通力協(xié)作;以語(yǔ)文、音樂(lè)、美術(shù)、道德與法治、心理健康等學(xué)科的年輕教師為第三環(huán)，定期開(kāi)展交流，研究如何應(yīng)用學(xué)科知識(shí)解決人工智能學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題，這是課程師資力量的重要補(bǔ)充，能有效推動(dòng)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的順利開(kāi)展。

　　2.巧設(shè)連堂課 保障探究時(shí)間

　　課時(shí)安排是人工智能普及課程順利實(shí)施的有力保障。開(kāi)學(xué)初，我校教務(wù)處優(yōu)先考慮人工智能普及課程的課時(shí)，安排為每周兩節(jié)連堂課，為學(xué)生深入探究提供了充足的時(shí)間，保障學(xué)生的項(xiàng)目實(shí)踐能深入開(kāi)展，而不是“走過(guò)場(chǎng)”。連堂課安排在上午的第三、四節(jié)，方便學(xué)生完成學(xué)習(xí)后，有充分的時(shí)間整理設(shè)備，并讓沒(méi)有完成的學(xué)生可以利用放學(xué)時(shí)間改進(jìn)，促進(jìn)學(xué)習(xí)效率的提升。

　　3.開(kāi)展項(xiàng)目式學(xué)習(xí) 促進(jìn)深入探究

　　項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是人工智能普及課程順利實(shí)施的催化劑。筆者采用了以學(xué)生為中心、項(xiàng)目式、能發(fā)揮學(xué)生主動(dòng)性、創(chuàng)造性和合作精神的學(xué)習(xí)方法。筆者設(shè)計(jì)的人工智能普及課程通過(guò)項(xiàng)目式活動(dòng)開(kāi)展，以項(xiàng)目的確定、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、制訂解決方案、實(shí)踐驗(yàn)證、再提出問(wèn)題、改進(jìn)方案、再實(shí)踐驗(yàn)證、解決問(wèn)題等為環(huán)節(jié)，全過(guò)程培養(yǎng)學(xué)生的工程思維，促進(jìn)實(shí)踐探究的深入開(kāi)展。以動(dòng)物仿生學(xué)探究大項(xiàng)目為例，開(kāi)展了“神奇的大象”和“與鳥(niǎo)交朋友”兩個(gè)項(xiàng)目推進(jìn)學(xué)習(xí)(見(jiàn)圖2)。學(xué)生從大象和鳥(niǎo)的仿生學(xué)知識(shí)起步，從大象和身邊的鳥(niǎo)類入手，將大象的鼻子和鳥(niǎo)的翅膀作為重點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)和功能改進(jìn)上進(jìn)行探究，通過(guò)搭建和編程實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意物化。

　　4.探索同課同構(gòu)教學(xué)法 推動(dòng)互助合作

　　同課同構(gòu)是人工智能普及課程實(shí)施的有效模式，即兩名(或兩名以上)教師共同備一節(jié)課，并在同一個(gè)班級(jí)同臺(tái)上課，發(fā)揮各自特長(zhǎng)[3]。我校的人工智能課堂上最常見(jiàn)的就是信息技術(shù)和綜合實(shí)踐兩個(gè)學(xué)科教師的同課同構(gòu)。這一方式很特別，在連堂課中，教師會(huì)根據(jù)自身特長(zhǎng)分工組織課堂教學(xué);當(dāng)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實(shí)踐中出現(xiàn)問(wèn)題需要及時(shí)反饋時(shí)，就直接上臺(tái)組織大家討論。信息、綜合、數(shù)學(xué)、科學(xué)四個(gè)學(xué)科的教師以及企業(yè)的助教團(tuán)隊(duì)每周會(huì)圍繞一個(gè)主題開(kāi)展研討活動(dòng)，根據(jù)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的推進(jìn)，確定相應(yīng)主題環(huán)節(jié)的任課教師。任課教師則針對(duì)同一個(gè)教學(xué)內(nèi)容共同備課，并根據(jù)各自特長(zhǎng)確定同課同構(gòu)的具體組合(見(jiàn)圖3)。

　　5.建立“5EX”教學(xué)模型 扎實(shí)課堂實(shí)施

　　華南師范大學(xué)教授李克東提出的“基于項(xiàng)目的跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)模型—5EX模型”[4]，為人工智能學(xué)習(xí)方式變革提供了方向和指引。筆者將其所涉及的知識(shí)通過(guò)創(chuàng)設(shè)真實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景引入課堂教學(xué)，通過(guò)小項(xiàng)目的方式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行體驗(yàn)與探究。如在“神奇的大象”項(xiàng)目中，項(xiàng)目組教師帶領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷了5個(gè)環(huán)節(jié)、10個(gè)任務(wù)，具體為：進(jìn)入情境與提出問(wèn)題(EQ)—尋找校園中的智能設(shè)備，提出設(shè)計(jì)智能大象模型中可能遇到的問(wèn)題;探究學(xué)習(xí)與數(shù)學(xué)應(yīng)用(EM)—探究學(xué)習(xí)大象模型的搭建和編程，應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)深入學(xué)習(xí)舵機(jī)角度的問(wèn)題;工程設(shè)計(jì)與技術(shù)制作(ET)——學(xué)生在實(shí)踐中梳理建立工程模型，為“大象”添加傳感器，應(yīng)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能大象的功能;創(chuàng)意設(shè)計(jì)與創(chuàng)新嘗試(EC)——鼓勵(lì)學(xué)生在大象模型功能設(shè)計(jì)上進(jìn)行創(chuàng)新，添加聲音、眼燈等執(zhí)行器，創(chuàng)新輸出效果，添加紅外、聲音等傳感器，實(shí)現(xiàn)多樣功能;多元評(píng)價(jià)與學(xué)習(xí)反思(ER)——鼓勵(lì)學(xué)生將自己的制作過(guò)程通過(guò)“人人通”空間介紹分享，并記錄改進(jìn)設(shè)想。

　　四、結(jié)語(yǔ)

　　2018年，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)《關(guān)于全面深化新時(shí)代教師隊(duì)伍建設(shè)改革的意見(jiàn)》，將“教師主動(dòng)適應(yīng)信息化、人工智能等新技術(shù)變革，積極有效開(kāi)展教育教學(xué)”寫(xiě)進(jìn)了改革的“目標(biāo)任務(wù)”[5]。學(xué)生智能素養(yǎng)的提升，人工智能普及課程的建設(shè)和發(fā)展，成為新時(shí)代中小學(xué)校和教師面臨的挑戰(zhàn)，人工智能普及課程建設(shè)應(yīng)更具有普遍性和前瞻性。教育主管部門(mén)和學(xué)校應(yīng)對(duì)人工智能普及課程的落地與實(shí)施提供保障與支持，新時(shí)代教師應(yīng)努力帶領(lǐng)學(xué)生在人工智能浪潮中奮勇向前。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)新-代人 工智能發(fā)展規(guī)劃的通知[.

　　[2]教育部關(guān)于印發(fā)《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》的通知[EB/0T.

　　[3]袁長(zhǎng)林,趙楓，卞紅,等《新時(shí)代同課異構(gòu)教研方式的繼承與創(chuàng)新》義務(wù)教育階段基礎(chǔ)模塊內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)解讀[J]基礎(chǔ)教育課程, 2020(13):53-58.

　　《小學(xué)人工智能普及課程建設(shè)與實(shí)施》來(lái)源：《中國(guó)現(xiàn)代教育裝備》，作者：鄭雅芬

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