讓學習深度發生：初中校園人工智能項目教學實踐

金敏

摘要：本文結合教學實踐與探索，從“深度起點”“深度浸潤”“深度建構”“深度反思”幾方面來探討深度學習理念下校園人工智能項目的實施模式及實施過程中應注意的問題，讓學習深度發生。

關鍵詞：深度學習;人工智能;初中

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2022）12-0049-03

目前，人工智能教育才剛剛起步，在技術、工具、師資、資源等方面都還存在種種局限性，課堂呈現負面化：①教學模式簡單化，學習內容枯燥乏味;②教學過程灌裝化，學生無法理解學習;③教學知識碎片化，學生缺乏系統學習;④學習注重功利化，學生失去學習樂趣。那么，如何將這門新興的前沿技術通俗易懂地介紹給學生，讓學生能夠理解基礎知識，掌握基本技能，又能在現實生活中靈活應用？筆者以深度學習為切入點，以初中校園人工智能項目為例，探索深度學習的過程，回歸學生主體，回歸深度體驗，回歸自主建構，讓學生經歷真學、指向真學、收獲真學。

● 起點：延展思維多樣與深度學習的無界融合

所謂深度學習，是指在教師引領下，學生圍繞具有挑戰性的學習主題，全身心積極參與、體驗成功、獲得發展的有意義的學習過程。在這個過程中，克服知識學習與思維實踐的割裂狀況，幫助學生不僅“知”，還要體驗如何“行”。

1.弱化知識，符合認知

目前的人工智能課程有兩種教學思路，一條“橫向”，一條“縱向”?！翱v向”重在知識的講授，如對“知識表示”“機器學習”等基本理論和方法的剖析。“橫向”重在宏觀概念的建立，如對“什么是AI”“AI能解決什么問題”等人工智能知識體系全貌進行介紹。實際上，教師要站在初中生的視角進行設計，充分考慮學生的認知特點和思維規律，以“橫向”為主、“縱向”為輔，結合AI應用場景，找到切入點，梳理一條知識演繹的線索，讓學生自然而然地去理解其中的含義。

2.真實情境，真實需求

結合學生的學習、生活經驗，選擇學生感興趣的、看得見摸得著的人工智能實際應用問題，應用于實踐，并對其有效性進行檢驗。筆者曾問學生是否知道“機器學習”這個概念，得到的回答都是不了解，而一旦提到小程序“猜畫小歌”，則紛紛表示玩過。通過猜畫游戲，學生可以很好地理解“小歌”看似能識別畫作，其實它無法真的理解畫的內容，而是在做分類任務，讓計算機從數據中自行學習，尋找規律，而這就是“機器學習”。

3.AI研學，創造思維

注重知識講解和動手實踐并舉。學生在AI研學實踐活動中，鞏固知識。教師則需要注意活動設置的層次性和梯度性，引導學生在課程內容基礎上吸收創新，產生更多有創意的AI作品。注重開發學生創意計算能力（包括算法思維、系統思維和設計思維），提倡應用與建構主義學習觀念相呼應的四個教學原則（創作、個性化、分享、反思）。

● 實踐：實現課程內容與學習視域的無縫對接

深度學習是基于高階思維活動的學習，注重學生情感、認知、思維等的融入。筆者結合校園人工智能項目“小蘭精靈”提出“深度浸潤”“深度建構”“深度反思”人工智能課程教學范式?！靶√m精靈”是指依托人工智能技術（阿里AI實驗室BeeBot），學生自主設計、開發，打造個性化的校園人工智能客服，用于采集學校信息進行智能語音及文字的交流與反饋。

1.情境：讓學生獲得深度浸潤

（1）AI感知，奠定AI學習基調

無論是無人駕駛汽車、盲人眼鏡，還是工業機器人、家用機器人，這些熱點科技都能激發學生的好奇心和興趣，引發對人工智能相關技術的關注和思考。因此，教師可以結合生活展開話題討論，如針對AI醫生設問“為什么需要AI醫生？它會取代人類醫生嗎？”

（2）AI體驗，完成認知順利內化

日常生活中有很多人工智能的功能學生是可以接觸到的，如“天貓精靈”的語音交互、“美顏相機”的美化圖片等。教師可以讓學生學會使用這些AI功能，感受AI帶來的變化，初步理解AI的基本思想，能對這些AI背后的原理作簡單的解釋。

（3）AI設計，實現情感多元滲透

通過前期人工智能典型案例的探索與體驗，學生逐步理解科技解決問題的方式和過程。這時，教師就可以引導學生自我提問：這次的設計目標是什么？要為什么樣的人解決什么樣的問題？如何解決？進而激發學生多角度思考理解問題，多途徑尋找設計思路。

（4）AI梳理，呈現自由個性表達

教師引導學生按照服務場景來梳理知識結構，學生通過設定的“聲音形象”寫出符合形象的對白，并針對不同服務類型的對應狀況，以對話內容來進行引導，如：

場景：咨詢教室位置。

：小蘭，《創新與專利》課程的上課教室在什么位置？

：3號樓3樓809教室。

2.孵化：讓學生展開深度建構

（1）語聊測試，揭開神秘面紗

教師在阿里云訪問控制中為學生建立機器人，需要注意的是，這里的機器人不是實物機器人，而是云端機器人。教師可以查看并管理所有機器人，學生僅可以查看并管理自己的機器人。語聊為內置功能，學生只需開啟語聊插件即可直接進行測試。在和“機器人”的互動交流中，學生獲得第一次直觀感受，激起強烈的探究愿望。

（2）知識問答，精準定位對白

學生根據前期梳理的機器人服務指向來設定個性化的問答，答案較穩定，如“學校地址、傳達室電話”等。在知識庫錄入的過程中，學生不僅可以看到自己的知識，還能夠參與編輯其他同學的知識，甚至跨越年級、跨越班級，共同打造知識庫。在這樣的環境下，學生的表現更主動，樂于協作交流，知識庫的打造也更精準，一位學生發布一條知識后，其余學生可以修改，“歷史”也會記錄下歷次修改時間及內容，方便進行最終的定稿。

（3）對話工廠，呈現計算思維

很多人機對話并非固定答案，往往需要進行2輪或2輪以上的對話來解決用戶問題，對于初識算法的學生來說可以從問題識別與分解、方案實現和問題遷移幾個步驟來有效展現細節分解和過程演繹。

①問題識別與分解。使用自然語言這一描述方式將實際問題的算法描述清楚，這是思維過程的體現。所說即所想，所寫即所說，可以幫助學生克服對程序設計的陌生感，縮小程序與學生思維的差距，從而提高學生學習的興趣，如：

場景：心理治療室預約流程。

詢問班級、姓名、學號。

詢問預約服務類型（情緒調節椅、沙盤、一對一等）。

根據回答出示可預約時間。

選擇后回復進行確認（如有誤則從“1”開始重復）。

②方案實現與問題遷移?！皩υ捁S”用不同形式的結點表示各種操作，可以形象化表達計算思維，結構清晰、直觀。在自然語言描述的基礎上，再用“對話工廠”表達，減少對編程語言和語法的關注，幫助學生理清思路，找到方法，將設計聚焦在解決問題的過程中，實現系統開發，如“預訂校服”實例：

對話——

：幫我預訂一套秋季校服。

：好的，請問您要多大的尺碼？

：M碼。

：ok，已經為您預訂。

分析——

第一句話清晰地表達了預訂校服的意圖，里面包含關鍵信息 “秋季”，這表示的是校服的類別。在收到信息后，會對比預設好的預訂校服邏輯，發現還缺失了一個關鍵信息“尺碼”，此時，自動反問，直到收集齊所有關鍵信息，再真正執行這個任務。將復雜對話高度抽象結點，簡單高效易用，降低了難度。

形成——

在準備好各節點后，學生便可以用連線組裝起來，形成對話流。對話流看似簡單，實則既有流程圖的至簡之風，又有自然語言的所見即所得。學生在處理過程中，會把自己模擬成機器人的思維方式，便于對話呈現。

（4）數據看板，提升數據素養

學生可以查看機器人的“數據”，包括接待概況、知識分析、對話工廠分析、服務能力、會話歷史等，不斷提升自己的數據素養，進而獲取數據、解讀數據、應用數據。

3.發布：讓學生進行深度反思

（1）展示評價，反思汲取調節

綜合運用多種方法進行評價，要結合過程性評價和總結性評價，除了采用傳統的以師評為主的作品評價方式，還鼓勵學生評價。

①我評我改，自主評改。學生對自己制作的“小蘭精靈”進行自我評價，并進行檢查、測試、反思、矯正。自評可以讓學生正視自己的作品，學會自我表達和與人交往，有利于增強學生的自信心和自主性。同時，自評能讓學生養成留心觀察周圍事物的習慣，有意識地拓寬自己的視野，能根據內容表達的需要，用流程圖描述，能編寫簡單的程序代碼，修改自己的作品，并主動與他人交流分享。

②你評我改，互助合作。評價中很重要的一個環節就是“同伴互評，你評我改”。讓學生當小老師進行互相評價、指導，互相學習對方的作品，這對于學生來說，也是提高能力的過程，在評改同伴的作品時，也容易發現自己的錯誤和問題，而且以學生的視角提出建議，同伴也特別容易接受。這既利于取長補短，也利于建立和諧的同學關系。

（2）拓展延伸，創意創新創造

鼓勵學生開展人工智能創新設計活動，解決具有現實價值的問題，創作個性化的作品。開發過程是從頭腦風暴獲得創意起步，經歷設計和創作，再到分享反思改進，在這一過程中，加強計算實踐，發展設計思維、計算思維。學有余力的學生還可以嘗試連通API（應用程序開發接口），探索更豐富的功能。

● 結語

深度學習的成效取決于教師的教學能力、教學行為，更取決于學生主體作用的發揮，如思維的深度、認識的高度以及反思的效度。因此，只有師生傾情投入，深度學習才能真正發生，深度學習活動才能成為學生高階的思維活動。

參考文獻：

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