人文情懷涵養的高中人工智能大單元教學探究

【摘 要】本文從在人工智能教學中弘揚求真、在人工智能教學中引導向善、在人工智能教學中涵養臻美、以學科大概念重構教學內容和以大任務重構教學活動等方面，探索人文情懷涵養的人工智能大單元教學，從而讓學生學習“先進而有溫度的技術”。

【關鍵詞】人文情懷涵養；人工智能教學；大單元教學

【中圖分類號】G434" "【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2023）010-049-02

隨著以ChatGPT為代表的人工智能工具的發布，人工智能技術從“能聽、會看、會說”跨越到“會思考”，人類正在以超出預期的速度進入人工智能社會。新技術在帶來高效便利的同時，也帶來了安全風險及倫理挑戰。信息科技教學應何去何從，才能讓學生順應時代的發展與變遷呢？近年來，筆者以人文情懷涵養教學，開展人工智能大單元教學實踐的探索，努力讓學生學習“先進而有溫度的技術”，取得了較好的教學效果。

人文情懷是建立在“以人為對象、以人為中心”的基礎上，對人類生存意義和價值的關懷。人文情懷，遷移到教學上就變成一種自在的教學境界，這一境界便是向善、求真、臻美，即人性、理性和超越性[1]。人文情懷涵養的人工智能教學就是要在教學人工智能技術的同時，促進學生真善美全面發展，使學生成長為富有人文底蘊又兼具科學精神的勇于創新的人。

在人工智能教學中弘揚求真

求真是在培養批判精神、邏輯思維、計算思維的過程中涵養學生認知世界的新視角。這一過程既注重邏輯訓練，追求真知，也崇尚涵養真實。筆者在教學實踐中發現，具備批判精神和計算思維的學生能更好地理解現實世界和虛擬世界之間的聯系，能更好地利用計算機科學的概念、原理、思想，高效、創造性地解決問題，這將使學生更有能力適應趨于高度數字化、人工智能化的社會并創造豐富多樣的社會價值[2]。

在教學普通高中信息技術必修一《數據與計算》第一章“數據與信息”時，筆者以“我的數字人”為主題，引導學生重新認識“真我”，對真實的“我”，即學生自己的聲音、圖像等個人信息進行數字化，裝進電腦，形成自己的數字身份。在把“我”裝進電腦的探究過程中，學生更真切地掌握了“數據及其特征”“數據編碼”“信息及其特征”等知識與技能。同時，在探究過程中學生充分認識數字身份的“真實”，充分理解數字空間也存在“真我”，從而更懂得珍惜自己的數字身份。在單元任務中，筆者要求學生利用數字人技術，生成個人自我介紹視頻。學生在體驗這一虛實結合的人工智能技術的過程中，進一步認識到“求真”的重要性。在人工智能社會中，人工智能、虛擬現實、混合現實、元宇宙等技術的運用，使物理空間和數字空間更加融合，虛實之間的界限逐漸消失，每個人將同時生活在物理與數字雙空間中，而求真精神讓學生在智能時代保持理性頭腦，擁有創造未來的能力。

在人工智能教學中引導向善

信息技術是一把雙刃劍，人工智能技術更是如此。學生是未來智能時代的主人，他們不僅是技術的使用者，更是技術的創造者。在人工智能教學中引導學生“向善”，即在教學中對學生進行價值觀的引領，讓學生學會技術向善，既在應用技術時“善”用技術，也在開發技術時創造有溫度的技術。如在教學“如何優雅的開鎖——算法及其描述”一課時，為突出“關愛你智能家居設計”這一大單元主題，在導入這節課時，筆者通過真實問題情境“開鎖難”引導學生學會換位思考，關注用戶需求，從一開始就讓技術向善有了邏輯起點。在后續的教學過程中，筆者指導學生圍繞如何幫助用戶更輕松、更優雅、更安全開鎖進門設計有溫度的算法，從而把“善”的基因注入技術，把技術向善落到實處。

在人工智能教學中涵養臻美

美是教育的磁石，美能使學生產生愉悅的情緒，進而使學生產生主動學習的動力。臻美精神涵養下的課堂，往往能讓人工智能技術迸發出新的魅力，從而激發學生學習的動力[3]。如在“機智如我——人工智能學寫詩”一課的教學中，筆者以詩歌為載體，以美好的詩歌文化滋養課堂。筆者在課前通過播放虛擬數字人演唱的《明月幾時有》，將詩詞、音樂與人工智能美好交織，給予學生美的感受；在課中通過“寫詩”創設真實問題情境，引導學生探究人工智能寫詩的原理，讓學生在詩情畫意中學習算法，掌握技術與原理。因為想讓自己的人工智能程序寫出美好的詩歌，整個學習過程，學生思維高度集中，即使難懂的算法也能潛心探究、領悟，最終寫出自己的程序，為聽課的教師送上最美好的詩歌。臻美的涵養更有利于引導學生善用技術。善用技術包含兩個層面的意思，一是善于使用技術，二是“善意”使用技術。

以學科大概念重構教學內容

信息技術學科大概念有數據、算法、信息系統、信息社會，而人工智能技術的三要素是數據、算法、算力。人工智能的技術要素與信息技術學科核心大概念（數據、算法）高度重疊，這為開展大單元重構的人工智能教學創造了條件。

筆者首先遴選出適合本地學生學習的人工智能知識，然后根據教學目標，通過設計主題、設計活動、選擇教學載體，將人工智能知識重新整合到數據、算法、信息系統、信息社會等學科大概念體系中，形成概念網絡映射下新的知識圖譜。這樣，人工智能知識便不是獨立的模塊或內容，而是基于信息技術基礎的再學習，成為培養學科大概念的又一學習路徑，這也是適應時代所需和文化內涵的一種解決問題的方式，指向核心素養[4]。

如在教學“算法基礎”時，筆者以“關愛你智能家居設計”為單元主題，緊緊圍繞學科大概念“算法”進行基于大單元的項目式設計，學生在教師指導下開展人工智能真實應用場景“智能家居”項目學習，體驗應用人工智能技術創造性解決問題、強化信息社會責任的學習過程，使學科核心素養的培養得以落實。

以大任務重構教學活動

在大單元教學中，“大”既是對單元本身的知識體量、活動框架、持續時間等程度的描述，更是對學生能力的描繪，如理解概念的高度、分析視野的廣度、思辨問題的深度、技術情意的厚度等[5]。這些“大能力”需要在大任務中培養。筆者在實踐過程中，以人工智能應用場景為單元情境進行任務設計，每一單元都對應一個大任務，完成一個大項目。如在面對“程序設計基礎”這一教學內容時，筆者結合人工智能機器學習的相關知識，以“智從何來——Python人工智能初探”為主題進行大單元教學設計，單元內容通過重構分為四個模塊，即“神機妙算——變量、運算符、人工智能中的數據”“人機交互——輸入輸出之AI有話說”“有‘機’可循——在循環中選擇，人工智能的典型算法”“機智如我——人工智能學寫詩”。這四個模塊共同構成一個學習人工智能機器學習基礎知識和程序設計基礎知識的大任務、大項目。通過這樣的教學實踐，筆者發現只要合理安排教學內容，通過大任務、大項目的活動，學生信息意識的培養更有效，計算思維訓練更到位，數字化學習與創新能力得到了提升，信息社會責任得到了更好的涵養。

人文情懷涵養的中學人工智能大單元教學能夠有效提高學生的學科核心素養，促使學生成長為智能社會合格的數字公民，這也是筆者堅持“做有情懷的教育，教有溫度的科技”的動力所在。在未盡的教育時光，筆者愿繼續堅持立德樹人，做好學科育人工作，讓人工智能教學成果成為學生迎向未來的美好基石。

注：本文系廣東省中小學教師教育科研能力提升計劃重點課題“人文情懷涵養的中學人工智能教學實踐研究”（課題編號：2022ZQJK133）研究成果

參考文獻

【１】[2] [3] 方少芹. 人文情懷涵養——信息技術學科學生高階思維培養實踐研究[M]. 南昌：百花洲文藝出版社，2020.

【４】[5] 何聚厚，李天宇，何秀青. 中小學人工智能教育大單元設計的意蘊、困境和路徑[J]. 中國電化教育，2022（2）.