基于“体验学习圈”的小学人工智能教学实践

摘要：作者在小学人工智能教学实践中，以信息核心素养为目标，在“体验学习圈”理论的基础上，以《智能台灯》为例，设计了四个层层递进、螺旋上升的“人工智能学习圈”，实现了“体验—思考—实践—创新”的转变过程，同时提出了“人工智能体验学习圈”的框架，以期为更好地开展人工智能教学提供参考。关键词：体验学习圈，人工智能教学，核心素养《新一代人工智能发展规划》《普通高中信息技术课程标准(2017年版)》和《教育信息化2.0行动计划》等文件的相继出台，为我国人工智能教育的发展提供了新机遇，同时也对人工智能教学提出了更多挑战。人工智能课程具有探究性、实践性、综合性的特点，注重学生亲身参与、小组合作与分享。而“体验学习圈”注重学习体验的过程，强调从具体到抽象的思维方式。人工智能教育与体验学习理念十分吻合，基于此，笔者把“体验学习圈”运用到小学人工智能教学实践中，设计了“人工智能学习圈”，创设贴近学生生活的情境，引导学生通过具体体验来发现问题、探究交流、提出合适的问题解决方案、解决问题并归纳总结，并在此基础上，基于新的情境展开新一轮的体验学习，以培养学生的核心素养，降低人工智能教学的难度，更好地开展人工智能教学实践。●“体验学习圈”简介美国社会心理学家、教育家大卫·库伯教授在杜威的经验中心学习模式和皮亚杰的学习认知发展模式基础上，创造性地提出了“体验学习圈”的理论(如图1)。这是一种注重学生实践和体验的学习模式，能够引导学生主动建构并亲身实践。他认为，学习是一个不断螺旋上升的过程，包括具体体验、反思观察、抽象概括、行动应用四个紧密联系的环节，形成了“知识学习—知识建构—知识应用”的循环体系。具体体验即感知，是指学生在具体情境体验中获得的直接经验，是整个学习过程的基础。反思观察是指对具体的体验所获得的直接经验加以思考、分析，提出问题的过程，为概念和规律的领悟和内化打好基础。抽象概括即领悟，是指对直接经验进行分析和论证，继而归纳总结、抽象出概念和理论，或者对问题进行思考，得出结论。行动应用是指把已经建构的观念应用到新的环境中，实现应用迁移的过程。若与新应用情境发生冲突，将开启下一轮的体验学习，实现螺旋上升。根据体验方式的不同，可将其分为问题驱动、案例驱动和项目驱动。问题驱动是指运用一个个与教学内容紧密相关、层层推进的问题，引导学生发现问题、解决问题，培养学生的问题解决能力和科学精神。案例驱动是指通过案例的分析解决过程，引导学生探究交流，从而培养学生解决实际问题的能力和迁移创新能力。项目驱动是以项目为主线，以循序渐进的方式引导学生探究实践，以激发学生学习的内在动力和探索创新能力。●“体验学习圈”在小学人工智能教学中的实践1.基于“人工智能体验学习圈”的学习模式目前，在中小学开展的人工智能教育存在侧重基础知识学习，缺乏体验实践和应用创新的问题，人工智能教育并不只是让学生学会使用人工智能等设备或知识，更重要的是培养学生终身发展和适应未来社会的必备品格和关键能力(核心素养)。而“体验学习圈”注重体验和从具体到抽象的学习方式，契合小学阶段学生思维的发展特点，能很好地促进学生自主体验、探究、合作的深度学习。基于对库伯“体验学习圈”的分析，结合人工智能教学实践，以培养学生信息核心素养(信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任)为目标，笔者设计了“人工智能学习圈”的框架(如图2)。第一个环节是情境体验。创设贴近学生生活的情境，激发学生积极学习的内在动力，关注人工智能的各种问题(信息社会责任)，注重学生的主体感受，培养学生对信息的敏感度(信息意识)。第二个环节是探究交流。以问题驱动或案例驱动，让学生以小组为单位，通过共享信息、交流看法 (信息意识)、界定问题，形成问题解决的方案(计算思维)。第三个环节是抽象概括。综合各种信息资源，抽象特征，建立结构模型，进行知识内化(计算思维)。最后一个环节是应用拓展。在掌握人工智能相关知识的基础上，创新创造(数字化学习与创新)，总结解决问题的方法，并应用迁移到与之相关的问题解决中(计算思维)。2.基于“人工智能体验学习圈”的小学人工智能教学实践《智能台灯》是华东师范大学出版社出版的《AI上智慧生活》丛书中的主题三的课程内容，其主要的知识和技能目标是：通过设计制作智能台灯，了解声音传感器的特性和LED灯的工作原理，掌握程序中条件判断的程序编写。在本课教学中，笔者设计了四个层层递进、螺旋上升的“人工智能学习圈”(如上页表)，为学生创设了探究智能灯的真实情境，通过螺旋上升的“人工智能学习圈”，引导学生在真实体验中学习，在实践中发现问题，概括出智能声控灯的结构，归纳出条件判断语句的使用场景和方法，应用所学编程知识，并根据响度，为智能声控灯设置不同灯光效果，实现“体验—思考—实践—创新”的转变过程。●“人工智能体验圈”的教学思考①在小学人工智能教学实践中，要把培养学生的核心素养作为一条暗线贯穿其中，人工智能教学的根本目的是培养学生的核心素养，使其具备适应未来发展、终身发展所需要的必备品格和关键能力。②在小学人工智能教学实践中，要充分把握“体验学习圈”理论的深刻内涵。首先，“体验学习圈”注重体验，更强调学习的过程。其次，“体验学习圈”理论强调处理好直接经验与间接经验的关系，把握好度，不能让学生只学知识，也不能让学生只是单纯地观察。③在小学人工智能教学实践中，经常应用问题驱动方式和案例驱动方式。也可以尝试以项目为主线，归类汇总相关的人工智能教学内容，运用循序渐进的方式引导学生进行综合性的探究实践，培养学生解决复杂问题的能力和创新精神。参考文献：[1]陈小玲，吴刚.基于“体验学习圈”理论的高中地理实践活动设计[J].中学地理教学参考，2021(12)：24-2