人工智能校本課程的教學推進

周占美

摘要：開展人工智能教學的重要性不言而喻。開設人工智能課，在課時、設備、師資培訓等層面作出努力，同時嘗試篩選改編合適的教學內容，組建實力均衡的學習小組，針對不同的主題使用不同的學習單，結合虛擬情境設計學習活動，用展示平臺和量表優化評價，保證人工智能校本課程的推進。

關鍵詞：人工智能；教學內容；教學活動；評價方式

人工智能技術的發展水平已經成為衡量一個國家科技綜合實力的重要指標。早在2003年，教育部審核通過的高中信息技術教材就包含了《人工智能初步》選修分冊。2008年，這部分內容又被列入了必修模塊，其重要性不言而喻。筆者所在的學校從多方面進行嘗試：專門開設人工智能校本課程，保證課時；使用“未來小鎮”套裝、uCode軟件，配備平板電腦和筆記本電腦，滿足學生硬件、軟件方面的需要；邀請專業人員提供“一對一”長期上門培訓服務，確保每節課都有專業人員指導試上。教學推進層面，我們在篩選改編教學內容、組織學生高效率完成學習任務、合理設計教學活動、優化評價方式等方面做了嘗試。

一、 篩選改編教學內容

我們參考華東師范大學出版社出版的教材《AI在未來小鎮》，通過反復研討和試上，對其中的內容做了篩選改編，保留其中的7個主題，結合學校的系列活動，新增貼近學生生活的3個主題，初步形成了“1個簡介＋10個主題”的人工智能課程教學內容。

簡介部分的名稱為“初識AI”，安排1課時，選定設備為臺式機，主要讓學生了解、體驗、暢想人工智能。主題一的名稱為“方寸之間”，安排3課時，選定設備為臺式機、平板電腦、uApp軟件，主要讓學生熟悉uApp的設計界面及流程，了解其程序的編寫和調適，以及“我愛南京”App制作。主題二的名稱為“翻譯大師”，安排2課時，選定設備為臺式機、平板電腦、uApp軟件，主要讓學生熟悉“翻譯大師”App組件功能的介紹和界面設計，了解“翻譯大師”App程序的編寫和調試。主題三的名稱為“掌上繪畫板”，安排2課時，選定設備為臺式機、平板電腦、uApp軟件，主要是讓學生了解“掌上繪畫板”App組件功能的介紹和界面設計、“掌上繪畫板”App程序的編寫和調試。主題四的名稱為“智能燈光”，安排4課時，選定設備為臺式機、平板電腦、uKit Explore軟件、未來小鎮套裝盒，主要是讓學生了解智能燈光系統的相關硬件和軟件，燈光程序的編寫和調試，各類傳感器的介紹和使用、拼搭和展示。主題五的名稱為“活動展示”，安排3課時，選定設備為臺式機、平板電腦、uApp軟件、uKit軟件、未來小鎮套裝盒，主要是讓學生熟悉舵機的使用。主題六的名稱為“智能電燈”，安排3課時，選定設備為臺式機、平板電腦、uApp軟件、uKit軟件、未來小鎮套裝盒，主要是讓學生了解智能電燈App設計、Explore主板程序設計、藍牙組件和模塊的使用、造型設計。主題七的名稱為“遙控賽車”，安排3課時，選定設備為臺式機、平板電腦、uApp軟件、uKit軟件、未來小鎮套裝盒，主要是讓學生熟悉汽車模型搭建，了解“遙控賽車”App設計和Explore主板程序設計，藍牙連接控制小車運動，并在科技節展示作品，包括智能售賣機、智能停車場、自動感應車等。主題八的名稱為“猜年齡”，安排2課時，選定設備為臺式機、平板電腦、uApp軟件，主要是讓學生了解“人臉檢測”App所用組件和API的調用，程序的編寫及調試。主題九的名稱為“智能服務”，安排2課時，選定設備為臺式機、平板電腦、uApp軟件、未來小鎮套裝盒，主要是讓學生掌握導購機器人模型搭建、App界面設計及程序編寫調試的方法。主題十的名稱為“未來小鎮展示”，安排3課時，選定設備為臺式機、平板電腦、uApp軟件、uKit軟件、未來小鎮套裝盒，主要是讓學生展示期末作品，及時總結。

主題一到主題三是關于uApp軟件的使用，主要涉及App的界面設計和程序編寫。從“廣告牌”到“翻譯大師”再到“掌上繪畫板”，編程難度逐步增加。主題四中新增uKit Explore軟件和部分硬件設備，程序并不難，學生只需掌握其中的簡單編程和上傳操作，并學會使用傳感器。主題五是新增內容，屬于綜合活動課。因為臨近學期末，本主題主要是鞏固前面所學內容，同時給學生自由創作的空間。主題六也是新增內容，是在新學期起到承上啟下的作用。原來教材中的遙控賽車涉及大量的搭建工作，并且引入了藍牙模塊的連接，對學生學習和教師教學都有不小的挑戰。新增的智能電燈內容，只要求學生掌握藍牙組件和模塊的使用，不涉及結構搭建。主題七延續主題六藍牙模塊的使用，融入要求更為復雜的uKit Explore程序的編程和賽車的搭建。結合學校的科技節活動，學生容易生成各式各樣的創意。主題八和主題九涉及Web客戶端組件的應用和API的調用。主題十是新增的綜合活動課，作品作為期末考評的主要依據。

二、 組建實力均衡的學習小組

人工智能教學需使用未來小鎮套裝盒，包含外形搭建、App界面設計、編程等綜合性學習任務，具有一定的挑戰性。組建學習小組，讓學生分工合作，有助于取長補短，提高課堂活動效率。此外，學校提供的設備，不能滿足學生人手一份的需要，分組有利于資源的合理分配。

分組合作完成學習任務的方式有很多。筆者嘗試過按座位號就近分組和自由組合分組，效果不佳，總會出現一個小組中三個組員都不參與的現象。后來，筆者留意上課表現優秀的學生，最終挑選出了14位組長，讓他們發揮引領作用，帶動整個小組積極行動。一段時間后，筆者會根據學生的表現更換組長，調整組員，力爭做到每個小組實力均衡。這樣的分組合作方式，充分考慮了教師的上課需求和學生的自由意志，效果較好。

三、 針對不同的主題使用不同的學習單

為了保證教學的高效實施，筆者嘗試使用課堂學習任務單和設備管理清單推動和監測學生活動。

（一） 課堂學習任務單

課堂學習任務單大致有兩種類型。

一是個人學習任務單，主要包括學習目標（教師填寫）、App名稱、主要目的（功能）、界面設計、組件功能、其他說明、困難和收獲等內容。每人一份，下課前提交。

個人任務單主要在主題一、主題二、主題三、主題八、主題九使用uApp的過程中使用?？梢哉f，個人學習任務單就像是學生完成課堂任務的導航，先讓學生了解本節課的學習目標，進而確定App名稱，并對其進行規劃設計，最后在uApp中設計界面。

二是小組學習任務單，主要包括學習目標（教師填寫）、作品名稱、外形設計、功能說明、編程實現、其他說明、困難和收獲等內容。

小組學習任務單主要在主題四、主題五、主題六、主題七、主題十的活動展示課中使用，每個小組一份，合作完成，下課前提交。

小組學習任務單要特別標注各個部分的主要負責人，任務落實到個人，避免有的學生無所事事。如此，既能將小組具體分工及任務分配落到實處，實現小組深度協作，又能在課程內容上給予學生引導和幫助。

（二） 設備管理清單

人工智能課堂教學中，如何管理好大批設備和零件，保證下節課順利推進，是個難題。為此，筆者采用設備管理清單，把管理權下放給每個小組，讓每個小組長每節課前后清點設備然后上交。如在主題四的教學中，學生首次接觸未來小鎮套裝盒。教師讓學生依據設備管理清單（詳見圖1），認真記錄使用前領取設備和使用后歸還設備的情況，逐一核對打勾。這樣可以及時發現缺少的設備，追責到個人。

四、 結合虛擬情境設計學習活動

我們的人工智能教學都在虛擬的“未來小鎮”中開展。教師會結合虛擬背景，設計貼近學生生活的活動。例如，在主題一中，學生首次利用uApp軟件制作App。設備調試成功后，教師讓學生完善“我愛南京”App，界面設計的素材可以自己定，也可以設計其他自己

設備管理清單

月日星期第節初一班第組組長組員序號設備名稱使用前使用后序號設備名稱使用前使用后1開發板1個97pin線1根2保護板2片10USB線1根3電池1個11眼燈2個4藍牙1個12亮度傳感器1個5開關1個13紅外傳感器1個6直流電機1個14溫濕度傳感器1個73pin線20根15按壓傳感器6個圖1

感興趣的App。有一個學生說他要收集自己從小到大的照片，做一個“給媽媽的禮物”App，界面上有一個個按鈕，點擊后會出現照片和文字，且伴隨悅耳的音樂。我們還設計了和學校學習生活相融合的活動，如結合10個主題活動月，呼應不同的主題學科設計活動。每年五月份是科技月，按照教學進度，對應教學主題七。此時，我們會留出5個課時，鼓勵學生展示之前制作的App，再充分利用所學知識，以小組為單位，設計和制作人工智能創意作品，可以涵蓋智慧校園設計、智能家居設計、智趣生活設計等。每個小組針對自己選擇設計的作品，從開發背景、外形設計、功能說明、主要亮點等方面做介紹。此舉大大激發了學生的創作熱情，每個小組生成的作品五花八門，有智能售賣機、智能停車場、自動感應車、機器人、飛機、創意客廳設計等，科技感和創意感滿滿。

五、 利用展示平臺和量表優化評價

學校為人工智能課程搭建的展示平臺主要有學校官網、微信公眾號、櫥窗、優必選的“擎課堂”平臺等。每結束一個主題活動，教師都會把優秀作品放到學校官網展示，鼓勵學生再創佳作。比如，第一學期結束主題四和主題五的教學后，教師利用優必選的“擎課堂”平臺，上傳了所有小組的作品，積極組織學生和家長點贊。獲贊數前十名的學生，摘得最佳人氣獎；所有參與的個人和小組，都會獲得小禮品。這樣的展示評價方式，讓學生的參與熱情高漲，他們紛紛在微信朋友圈轉發，吸取他人建議，查漏補缺；給予他人建議，促進共同成長。對于小組合作完成的作品，師生、家長共同評選出最受歡迎獎，不僅在學校櫥窗展示作品，還對獲獎小組給予加分獎勵。每學期課程結束，學校還會推送兩期公眾號文章，著力宣傳優秀作品。

此外，教師會制作評價量表，細化評價標準，讓學生找到設計和優化的目標。例如，在主題一“方寸之間”第三課時，教師設計了“我愛南京”評價表，提醒學生設計時要觀照界面美觀、功能完善、創新創意三個方面。學生設計完畢，教師將評價一級指標設定為“界面美觀（45%）”“功能完善（45%）”“創意獨特（10%）”，要求作品做到：文字清晰、圖片美觀、組件布局合理；組件命名清晰、功能完全實現、項目保存規范；作品新穎、有創意。根據學生的表現，師生交流作出星級評價。評價過程中，同伴會分別從三個方面對作品提出建設性意見，以起到激勵、提醒的作用；小組評價，除了評價作品外，還會對組員的表現，如服從安排、合作精神、任務完成度等作出評價；教師評價，主要對學生操作過程中出現的有待優化完善的做法給予及時指點，引導學生設計出界面美觀、功能完善、創意十足的作品。

人工智能課程開設一年來，學生收獲了知識，收獲了快樂，在小組合作中提升了團隊合作精神，在一次次參與中發展了計算思維。接下來，我們嘗試在如下幾方面作出調整：課時方面，每周的信息課和人工智能課分單雙周輪流上；內容設置方面，前期的App內容設計和后面動手拼搭的主題穿插進行；課堂管理方面，采用“雙師課堂”模式，每節課也可以安排兩位志愿者協助；等等。我們期待通過更多積極探索，讓人工智能教育更為扎實地在初中常態課中落地生根，開花結果。