“和AI 一起認識負數”教學實踐與思考

文|丁亞光

【教學內容】

蘇教版五年級上冊第一單元。

【課前思考】

最近，聊天機器人ChatGPT火熱出圈。作為一款預訓練生成式人工智能軟件，ChatGPT 可以就任何議題生成文本，完成包括回答問題、寫文章、做翻譯、寫代碼、出方案等工作。

ChatGPT 的出現將給教育帶來什么樣的機遇與變化？ChatGPT可以作為一名“教師”進行授課，即使目前它在知識以及能力方面還存在一些缺陷和不準確之處，但是只需要對ChatGPT 進行相應的訓練，它一定能做得更好。

可以說，教育與AI 的深度融合時代已經到來。作為教師，如何調整自己的角色定位？如何借助新技術提升教育的深度和廣度？

本節課利用某人工智能軟件和學生一起認識負數，對人工智能環境下的教學進行了一定的探索。

【教學重難點】

利用人工智能探索問題的方法。對信息的理解和辨別。

【教學準備】

某人工智能軟件、希沃易課堂、平板電腦。

【教學過程】

一、介紹語言處理模型

師：同學們知道最近爆火的人工智能是什么嗎？

生：ChatGPT。

師：說一說你對它的了解。

生：ChatGPT 是一個人工智能，你問它問題，它都可以回答。

師：你真是一個科技小達人！下面通過一段短片，來進一步了解它。

（播放ChatGPT 的短視頻）

師：今天，我們請來了某人工智能軟件，我們就叫它小A 吧！由它和我們一起來認識負數。

（揭示課題：和AI 一起認識負數）

【思考：通過對ChatGPT 的介紹，讓學生了解當前自然語言處理模型發展的水平，激發學生運用人工智能探索新知的興趣。】

二、了解學習方式

師：我們通過什么方式跟人工智能打交道？

生：可以打字。

生：還可以用語音。

師：也就是用這些方式跟AI進行對話。那么，對話要注意什么？

生：語言要清晰，意思要明確。

【思考：引導學生明確，運用人工智能首先要學會如何與它進行對話。表達越清晰、明確，得到的反饋越精準。】

三、探究概念

1.提出問題

師：關于負數，你想知道什么？課前已經請同學們進行了思考，下面請在學習小組內交流，概括出最想知道的問題，待會兒和小文進行對話。

生：什么是負數？

生：兩個負數的和大于零嗎？

生：負數在生活中有什么應用？

生：負數是誰發明的？

……

教師歸納：負數的意義、應用、運算、起源……

【思考：研究從問題開始。圍繞“認識負數”這一主題，學生討論并提出感興趣的問題，教師適當進行歸納，明確研究的方向，以便和某人工智能軟件對話交流。】

2.角色定位

師：既然有小A，是不是不需要老師了？為什么？

生：說到深奧的東西，老師要給我們翻譯一下。

生：我們在跟AI 對話的時候，有時需要老師的幫助。

師：今天課堂的主角一定是你們和小A，老師就當一個助手吧。

【思考：《義務教育數學課程標準（2022 年版）》指出，有效的教學活動是學生學和教師教的統一，學生是學習的主體，教師是學習的組織者、引導者與合作者。有了人工智能的參與，學習過程中各對象的關系必然會作出相應的調整。教師要弱化知識傳授的角色，同時又要發揮人工智能無法替代的作用。】

3.負數的意義

學生跟小A 對話，提問：“什么是負數？”

師：說一說，你從小A 的回答中讀懂了什么？

生：負數是比0 小的數。

生：負數與正數表示的意義相反。

生：正數前面加上負號便成了負數。

師：那0 是正數還是負數呢？為什么？

生：0 是正數，因為它的前面沒有負號。

生：0 既不是正數也不是負數，因為它是正數和負數的分界點。

師：0 到底是正數還是負數呢？怎么辦？

生：（齊）問小A。

【思考：學生初次體驗與人工智能軟件對話，感到很驚奇。教師指導他們學習的方法，對于人工智能的回答，從能讀懂的開始認識。對于“0 是正數還是負數”的疑惑，學生自然而然想到了請教人工智能軟件。】

4.負數的應用

師：有同學想知道，負數在生活中有什么應用？也來問一問小A。

師：誰來簡單介紹一下，負數在生活中的應用？

生：負數可以應用在溫度、建筑、海拔、金融等方面。

5.深入理解

師：通過和小A 的對話，我們已經初步知道什么是負數、負數的應用。但是，這些負數在生活中究竟表示什么意義呢？還需要進一步理解。畫圖是理解知識的好方法。小A 也可以畫圖，想不想讓它來畫一畫負數？

師：和你想的一樣嗎？

生：不一樣。

師：看來，人工智能也不能完全滿足我們的要求，有時展示的信息可能不是我們所需要的。

師：在課前預學中，老師已經讓同學們自己嘗試用畫圖的方法解釋在生活中看到的負數。下面請將你的作品用平板拍照上傳，一起來分享。

學生拍照上傳作品。教師挑選兩幅作品，請學生來解釋負數的意義。

生：-1 表示地面以下第1 層，-2 表示地面以下第2 層，一般是地下停車場。

師：那1 和2 表示的是什么？

生：表示地面以上第1 層、第2 層。

師：0 在哪里？

生：（手指圖中的長線）0 指的是地面。

生：-10℃指的是零下10℃，-20℃指的是零下20℃。

師：10℃和-10℃里面都有10，這兩個10 有什么相同和不同？

生：它們都表示和0℃相差10℃。但是10℃表示的是比0℃高10℃，-10℃表示的是比0℃低10℃。

（教師介紹用正、負數表示海拔高度）

小結：正、負數可以用來表示一組具有相反意義的量。

師：現在再來看一看小A 回答的“什么是負數”，是不是理解得更深一點？

生：是的。

生：我發現“如2，代表的就是2 的相反數”這句話是錯誤的，應該是“-2 代表的就是2 的相反數”。

師：這說明什么？

生：人工智能有時候也會出錯。

師：是的，所以一定要對信息進行仔細地辨別，這個例子就是特別好的提醒。

【思考：只有真正理解了人工智能的語言，才能將知識內化。學生通過畫圖、展示交流，對負數意義的理解更清晰、更深入。在過程中，學生發現人工智能不是萬能的，甚至會提供錯誤的信息，所以需要進行仔細辨別、修正。進而，學生對人工智能有了更客觀的認識。】

6.負數的運算

師：剛才有一些同學想了解負數的運算。負數的運算并不是小學里需要掌握的技能。有這樣的想法很好！特別是有了小A，感興趣可以自己探索，包括剛才小A 的回答中提到的“絕對值”，都可以自己去了解。

【思考：人工智能為個性化學習提供了有利條件。對于感興趣的問題，學生完全可以通過與人工智能對話，自己去探索。】

7.負數的起源

師：負數是如何產生的？繼續問一問小A。

人工智能軟件回答。（略）

四、鞏固練習

師：小A 不僅可以帶我們去探索知識，也可以檢測我們學習得怎么樣。

人工智能軟件給出關于負數的練習題。（略）

師：老師課前選擇了幾道題，大家來挑戰一下。

（學生在平板上完成，大屏即時反饋練習情況，學生評講）

【思考：人工智能軟件可以回答問題，也可以設計問題。這個環節一方面展示了人工智能的檢測功能，另一方面學生在平板上答題并對練習情況即時反饋，可以讓教師和學生更好地了解學習的效果。】

五、拓展應用

師：今天小A 和同學們對話學習非常愉快，它準備再給大家展示一個絕活——寫一首贊美負數的詩。

小A 朗誦這首詩。

【思考：通過“寫一首贊美負數的詩”，讓學生從不同的角度對負數有了進一步的認識。同時，學生也體驗到大語言模型的重要功能——文本生成。】

六、回顧總結

師：通過今天的學習，你有什么收獲？

生：我知道了什么是負數，負數在生活中的應用很廣泛。

生：我還知道了負數的起源。

師：今天我們通過和AI 對話，收獲了這些新知識。對于這樣一種新的學習方式，你有什么感受呢？

生：小A 很厲害，問的問題都能答出來。

生：我們中國的科技很強大。

生：知道了AI 的優點與缺點。

生：時代在發展，教育方式也在改變，我們和AI 一起學習，不僅認識了負數，也體驗了人工智能帶來的幫助。

師：今天，我們在和AI 一起探索新知識的過程中，知道了學會對話很重要，而且在對話中還要深入理解，同時對信息進行仔細地辨別。我們發現，人工智能在很多方面確實比人類要“能”。但是，人工智能終究是人類創造的，我們一定要運用自己的智慧，和人工智能一起去創造更美好的未來。

【思考：學生在“和AI 一起認識負數”的過程中，不僅掌握了負數的相關知識，更重要的是對人工智能有了更深的體驗和認識。特別是通過和人工智能軟件的對話，學生內心產生了人機交流的好奇心，也進一步激發了學生利用新技術探索、創新的愿望。】