“三路三點三力” 人工智能融合課程教學法探索

覃祖軍 鄭蘭梅

摘要：本文基于“音樂編程-人工智能探索”課程，借助音樂課、綜合課，以及校內托管課的課時，進行音樂編程融合教學實驗。作者在課堂教學實踐的基礎上，大膽探索“三路三點三力”教學法，致力于人工智能融合教育的嘗試，最終確認“三路三點三力”教學法適用于人工智能融合教學，其精髓是探索任務單管理下的小組合作學習和“做中學”方式。

關鍵詞：人工智能;融合課程;音樂編程;“三路三點三力”教學法

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2022）06-0000-03

● 引言

近幾年，人工智能賦能音樂藝術，涉及音樂、藝術、聽覺、心理學、聲學、計算機科學、人工智能、腦科學等多個學科領域。其中，恰當的音樂旋律，既能牽動人的大腦神經，又能調節人的情緒。在小學中低年級，基于智能可視化音樂編程模塊，探索引導學生在動手做的過程中自主進行個性化編程思維訓練和小組合作學習，同時讓學生在“做中學”過程中學會音樂旋律實物編程及其歌曲創作，是一種理論與實踐具體結合的教學模式創新。由此，筆者提出了“三路三點三力”人工智能融合課程教學法，與其配套的適用于小學中低年級的課程被命名為“音樂編程-人工智能探索”，目標是以人工智能機器人為媒介，在“做中學”的過程中，讓學生以循序漸進的方式在自主意識里種下音樂人工智能的種子。下面，筆者就構建人工智能融合課程“音樂編程-人工智能探索”所用的“三路三點三力”教學法展開研討。

● “三路三點三力”教學法核心概念

“三路三點三力”教學法是指在具體的教學實踐中，從思路、學路、教路三個方向逼近核心點、創新點、啟發點，從而喚醒學習者自主意識，促使其專注力、協同力和領導力的成長。

思路是指課程教材內容安排的邏輯路徑;學路是指學生學習與活動的路徑;教路是指教師展開教學的路徑。

核心點是指學生在探索學習任務中所關注的核心知識或問題;創新點是指學生在探索學習任務過程中的思考與行為的特別新穎之處;啟發點是指教師針對學生知識學習或問題的傳道、授業、解惑提供的教學支架。

學習者自主意識是指在知識學習或思維活動的建構中，由學習者動機激發的學習主動性。

專注力是指學生在認知活動中注意力指向及其持續性。協同力是指團隊精神的凝聚力和內部合作的推動力。領導力包括洞察力、感召力、控制力、決策力、影響力、協調能力和社交能力，是發出領導行為的內在力量，是實現群體或組織目標、確保領導過程順暢運行的動力。

● 教學法的理論依據

1.通用智能理論模型

鐘義信在《人工智能范式的革命與通用智能理論的創生》一文中提出：科學觀與方法論的有機整體稱為研究范式，簡稱范式。信息學科 （含人工智能） 范式革命對 （人工） 智能理論研究有著巨大作用和深刻意義，通用智能理論的功能模型如圖1所示。不難看出，通用智能理論模型不但全面體現了信息學科范式 （科學觀和方法論） 的理念，還體現了人類學、神經科學、認知科學、信息科學 （含智能科學）、系統科學、柔性邏輯理論、因素空間數學理論等科學精神，而且，也展現了人類智能的精髓。該模型特別體現了“物質變精神和精神變物質”的辯證法，以及“人類不斷地認識世界和改造世界，并在改造客觀世界的過程中改造自己”的人與環境相互作用的理論。

2.創造性問題解決教學模型

孫漢銀在《“創造性問題解決”課堂教學模式》一文中提出：創造性問題解決教學模型（Creative problem solving，簡稱 CPS） 是美國布法羅大學創造性研究中心的奧斯本 （Osborn） 教授于1953年最早提出，后經過該中心的Parnes、Treffinger、Isaksen等人60多年持續發展和完善的一種創造性教學模式（如圖2）。

該模式認為，學生的學習過程就是問題解決的過程，要以問題解決的過程作為課堂教學進展的依據，課堂教學以問題開始，結束于新的問題。將問題解決的過程劃分為不同階段，每一個階段都先有發散性思維（以免遺漏任何可能的答案），再有輻合性思維（以便從諸多可能的解答中找出最佳者），發散思維和輻合思維需要結合與交替使用。發散思維與輻合思維都需要遵循特定原則，并且有相應的工具和方法來幫助發散和輻合思維的順利進行，從而提高學生的問題解決能力和創造性。

3.“做中學”教學模式

關于做中學，杜威有句名言：“一盎司的經驗勝過一噸的理論。”“做中學”作為一種教學模式，有著深刻的理論基礎，這就是皮爾士、詹姆士、杜威等人努力構建的實用主義知識理論。吳士君在《“做中學”模式在計算機教學中的探索》一文中提出：“做中學”這種教學模式，其基本的和核心思想就是能夠把獲取知識和自己的實際生活緊密聯系，充分體現了“學”和“做”的有機結合。彭慶雯在《小學信息技術課堂上的“做中學”》一文中提出：美國教育家杜威主張通過“做中學”讓學生從經驗中學習，讓學生在活動中自己發現問題、解決問題，從而掌握知識和技能。杜威強調，兒童“要是看見人家做事，就要動手，最不愿意旁觀。——這些天性，做教師的應該利用它做有益的事件，隨機引導，讓它發展起來才對。”這即是“做中學”的真正涵義。

● 實踐案例

根據通用智能理論、課堂創造性理論和“做中學”模式有關理論，筆者提出了人工智能融合課程“音樂編程-人工智能探索”所用的“三路三點三力”教學法，強調“做起來”的合作、協同教學方式，并以“任務單”統籌整個教學過程。

在教學設計中運用了任務單、思維導圖、手操、兒歌口訣、教學口訣、演唱、合作表演、小組展示、歌曲創作、節目創編等多種學習形式激發學生學習興趣和調節用眼衛生，為營造生動活潑的課堂氛圍和啟迪思維提供支架。其中，任務單是教學設計中最大的創新點，不僅營造了培養兒童左右腦創新思維的教學環境，還步步落實“做”以及體驗協同、合作的學習過程，并具體明確每一步教學成果作為檢測學習和反饋互動的依據。

“音樂編程-人工智能探索”課程分為設備認出來、機器動起來、音階唱起來、譜子學起來、旋律組起來、歌曲做出來、節目演出來七大探索模塊，每個模塊都有探索任務單。為了驗證教學法的有效性，筆者開展了教學實踐，其中涉及音樂課教學、綜合課教學和托管課教學類型，解決了人工智能實驗教學在小學階段沒有專門課時的尷尬問題。筆者還組織了多次教師培訓和備課研討，信息技術學科教師和音樂學科教師參與教學和輔導，通過基線問卷調查、課堂實錄分析、課堂教學觀察、學生任務單完成情況反饋手段獲取反驗證信息。

下面，筆者以音樂程序編程中循環編程塊的教學細節為例，說明“三路三點三力”教學法解構與重構學生知識的實施過程。以循環編程塊為知識核心點（如圖3），其創新點是解構與重構順時針與逆時針，啟發點是小車與人偶接觸面的圖示;思路集中于順時針與逆時針的理解，學路薈萃于循環內涵的具象表現，教路聚焦于“取上定左右”。學生重新解構與建構順時針與逆時針的理解，通過小車機器人眼睛掌握了前面為上、定左轉右轉，并鋪墊了數學學科的相關知識。

● 結語

人工智能編程與音樂藝術的融合教學是人工智能教學創新理論的具體實踐，能同時促進學生的感性思維和理性思維發展，平衡訓練雙腦。通過落實探索任務單，融合發散思維匹配輻合思維、系統思維與逆向思維等于教學活動環節中，加之智能機器人輔助教學，能夠有效喚醒學生自主意識，小組合作學習方式促使學生專注力、協同力和領導力的快速成長。

參考文獻：

[1]覃祖軍.基于互聯課堂的創造性教學探索[M].長春：吉林人民出版社，2012，9。

[2]鐘義信.人工智能范式的革命與通用智能理論的創生[J].智能系統學報，2021（04）.

[3]徐國慶.何謂做中學[J].職教論壇，2015（06）.

[4]吳士君.“做中學”模式在計算機教學中的探索[J].通訊世界，2016（11）.

[5]彭慶雯.小學信息技術課堂上的“做中學”[J].教師教育，2020（09）.

基金項目：北京市教育學會“十四五”教育科研課題2021年度重點課題“基于學生創造能力發展的人工智能教育教學研究”;北京市教育技術應用研究課題“4-9歲兒童音樂人工智能探索與思維發展”。