基于新課標的人工智能教學案例研究

蔡純霞

一、項目背景

新課標強調信息科技以素養導向為主，堅持立德樹人的目標，鼓勵“跨學科主題”課程設計，實現技術學習與技術應用之間的整合。為了創新人工智能教學課堂，本案例以體驗智能臺燈為主題，通過創設合理的教學情境，運用信息科技手段，有效進行跨學科融合教學，將人工智能、科學、思政、美術等多個學科進行有效融合，讓學生通過課程學習，充分認識和體驗智能臺燈，發揮人工智能教學的教育價值和育人功能，深入探尋人工智能教學模式。

二、學情分析

在知識層面上，三年級的學生已經了解人工智能的含義與技術應用，知道利用圖形化編程工具完成語音識別等。在第一課時，他們已經掌握了智能臺燈的搭建和開燈程序的編寫，并具有強烈的學習興趣和學習熱情。在能力層面上，三年級的學生的計算機能力水平差異較大，程序思維較弱，因此要采用流程圖分析、小組合作交流的學習方式，培養學生分析需求、利用計算思維解決問題的能力，同時確保每一位學生都能參與學習。

三、學科核心素養

（一）信息意識

1. 認識到編程是人工智能的基礎。

2. 能描述出智能臺燈的工作原理、應用場景和發展方向。

（二）計算思維

1. 知道如何下載程序和測試智能臺燈。

2. 體驗語音識別智能臺燈的知識與應用。

3. 通過合作探究編寫出智能臺燈的關燈程序。

4. 通過小組合作，能自主設計個性化智能臺燈。

（三）數字化學習與創新

通過自主學習任務單、小組交流合作和請教老師的學習方式，激發學生持續探究智能臺燈的思維活動和學習熱情。

（四）智慧社會責任

通過學習，增強探究和應用人工智能技術改善學習與生活的責任意識。

四、教學總體思路與策略

本案例重點側重于第2課時，以“體驗智能臺燈”為主線，通過體驗、實驗、應用三個層次的活動了解智能臺燈的工作原理及制作。以學習內容模塊化、學習過程活動化和學習活動情景化為原則，以做中學和構建主義理論為指導思想，遵循“一主三環”的課堂教學范式，培育學生信息科技素養和探索創新精神，助力課程實現立德樹人的目標。落實此目標，結合科學、思政、美術學科進行跨學科融合，達成多個學科核心素養的提升。

五、學歷案

（一）主題與課時

教材選自廣州市人工智能三年級上冊第6課“體驗智能臺燈”（第2課時）。

（二）課標要求

1. 了解數據的作用與價值。列舉數字設備對社會發展和人們生活的影響。

2. 知道數據編碼的作用與意義，理解數據編碼是保持信息社會組織與秩序的科學基礎。

3. 在網絡應用過程中，合理使用數字身份，知道數字身份對個人日常學習與生活的作用和意義，規范地進行網絡信息交流。

（三）學習目標

本課是廣州市人工智能三年級上冊第6課第二課時內容，承接第一課時已經學習了解語音識別的工作原理和運用，搭建智能臺燈機器人和語音識別技術開燈的程序編寫，繼續學習編寫語音識別技術關燈的程序編寫，體驗智能臺燈的使用。并且能夠在此基礎上，根據需求優化語音識別應用的情境，通過流程圖分析需求，能使用圖形化編程工具編寫簡單的程序，實現更豐富的語音識別效果。

（四）資源與建議

1. 教學環境：多媒體電腦室、云課堂平臺、101教育PPT系統、mind＋軟件、問卷星。

2. 教學工具：智能臺燈套件、麥克風、彩泥、塑料瓶子、紙碟、無痕膠。

3. 教學資源：課件、板書、微課、學習任務單、學生編程素材包、個性化燈光編程素材包。

4. 學習建議：（1）可通過閱讀教材和學習任務單輔助學習。（2）課堂上可以根據教師的指引，通過自主上機操作、小組討論、觀看微課、全班交流分享等方式開展學習。（3）在學習過程中，總結歸納，梳理知識，進行課后反思，完成反饋調查表。

（五）學習過程

1. 創設情境，激活課堂

學習任務一：觀看微課：醒目仔家里的智能臺燈應用情境。（檢測目標1）活動1：學生觀看視頻。

2. 學習新知，共同探究

學習任務二：觀察并體驗智能臺燈。（檢測目標1）活動2：學生體驗智能臺燈的功能。

學習任務三：學習智能臺燈工作原理。（檢測目標1）活動3：思考問題：為什么智能臺燈能聽懂人的話？活動4：回顧梳理智能臺燈的工作原理。

學習任務四：懂得程序賦予了智能臺燈像人類的智能行為。（檢測目標2）活動5：觀察沒有下載程序的智能臺燈套件進行對比。活動6：觀看微課，將程序下載到智能臺燈中。

學習任務五：探究活動一：編寫智能臺燈關燈的程序。（檢測目標2、目標4）活動7：復習開燈程序的編寫?；顒?：編寫關燈程序。活動9：匯報、分享學習成果，歸納總結，回顧流程圖，鞏固知識。

3. 個性創作，成果交流

學習任務六：探究活動二：自主設計個性臺燈。（檢測目標1、目標2、目標3、目標4）活動10：欣賞微課智能臺燈燈光秀。活動11：小組合作，設計個性化臺燈。

學習任務七：匯報成果，分享經驗，點評交流。（檢測目標4、目標5）活動12：個性展示，拓寬視野?；顒?3：歸納總結深化提高。

4. 歸納總結，深化提高

學習任務八：課堂反思。（檢測目標3、目標4、目標5）活動14：發散思維，提升能力，將課堂延伸到課外?；顒?5：完成課堂反饋調查表。

（六）檢測與練習

1. 探究活動一：編寫智能臺燈關燈的程序。（檢測目標2、目標4）

2. 探究活動二：自主設計個性臺燈。（檢測目標1、目標2、目標3、目標4）

3. 展示自己小組的個性臺燈。（檢測目標4、目標5）

4. 點評作品和提出意見與建議。（檢測目標1、目標3、目標4、目標5）

六、案例反思

本節課以智能臺燈為主線，結合時政熱點，進行跨學科設計，符合現階段基礎教育改革的趨勢。內容營造數字化時代的學習氛圍，對培養學生的信息素養、創新能力和關心時事起到引導作用，落實立德樹人和信息科技的核心素養任務。

（一）遵循“一主三環”教學范式，打造生態課堂

人工智能普及教育應以通識學習為主，從體驗、實驗、應用三個層次來開展教學，讓學生從經歷體驗、親自試驗到最后升華應用。

（二）巧設課堂情境，突破重難點

本節課以語音識別為教學主線，在課堂導入設計了醒目仔做作業時使用智能臺燈的動畫，創設情境，吸引學生的興趣。在整堂課，筆者設計了由學生體驗測試教師的智能臺燈的活動，在探究活動一，學生實驗測試自己設計的開關燈程序，再到探究活動二，通過小組合作應用設計智能臺燈，并測試，層層遞進，讓學生輕松掌握知識點。

（三）多元化評價，激發學生的創作激情

在課堂上，無論是讓學生匯報自己的個性化智能臺燈，創作作品時充當小老師，還是讓學生在教師的引導下評價作品，談感受和收獲，都不同程度地提升他們的技能，鍛煉了他們的口頭表達能力，增強他們的自信心，培養他們的團隊精神。通過課堂問卷反饋中可以看出經過堂上的學習，學生對本節課的重難點知識掌握較好，能達到預期的效果，形成完整的“教—學—評”一致性。

不足之處是由于智能臺燈套件有限，每個小組五到六個人只能配套一臺，這樣導致學生沒辦法及時檢測作品的成果，并且由于語音識別對環境要求很高，這樣對測試效果影響很大。個性創作環節，由于時間的限制，大部分只能完成基礎的操作，只有少數學有余力的學生在完成任務的基礎上進行創新，拓展功能。