人文情懷涵養(yǎng)的初中人工智能教學(xué)策略

【摘 要】以新課程標(biāo)準(zhǔn)為導(dǎo)向，筆者與課題組成員圍繞“人文情懷涵養(yǎng)下的人工智能教學(xué)”這一主題，從課程構(gòu)建、教學(xué)策略、教學(xué)模式、教學(xué)評(píng)價(jià)等方面展開研究。本文從設(shè)境、啟智、創(chuàng)新和培德等方面闡述如何在初中階段開展人工智能教學(xué)實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)，滲透人文情懷涵養(yǎng)教育。

【關(guān)鍵詞】人文情懷涵養(yǎng)；人工智能教學(xué)策略；學(xué)科核心素養(yǎng)

【中圖分類號(hào)】G434" "【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【論文編號(hào)】1671-7384（2023）010-051-02

隨著信息科技的深入發(fā)展，新一輪科技革命呈現(xiàn)出數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的特征，人工智能成為當(dāng)代科技發(fā)展的重要研究領(lǐng)域。《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》提出，信息科技課程肩負(fù)著全面貫徹黨的教育方針、落實(shí)立德樹人根本任務(wù)、推動(dòng)人的全面發(fā)展的時(shí)代重任。以人文情懷涵養(yǎng)為導(dǎo)向，筆者在初中階段開展人工智能教學(xué)實(shí)踐，凝練了指向?qū)W生學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)、滲透人文情懷涵養(yǎng)教育理念的人工智能教學(xué)策略。

以情設(shè)境，創(chuàng)設(shè)人工智能應(yīng)用情境

對(duì)于大部分初中學(xué)生而言，人工智能技術(shù)有趣但卻高深，教師在呈現(xiàn)人工智能技術(shù)時(shí)，需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)人工智能應(yīng)用情境，讓學(xué)生直觀感受人工智能應(yīng)用帶來的影響，從而引發(fā)學(xué)生的深度思考，以智能思維分析問題。這種思維方式是智能社會(huì)下學(xué)生信息意識(shí)所體現(xiàn)出來的新特征。筆者在開展人工智能教學(xué)時(shí)，注重運(yùn)用問題情境教學(xué)法，開啟學(xué)生一節(jié)課或一個(gè)單元的學(xué)習(xí)之旅。筆者在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，如果課堂創(chuàng)設(shè)的問題情境蘊(yùn)含人文情懷，更容易觸動(dòng)學(xué)生心靈，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的驅(qū)動(dòng)力。如筆者在教學(xué)“生物特征分析之人臉識(shí)別”一課時(shí)，創(chuàng)設(shè)了這樣的情境：“有些同學(xué)畢業(yè)后可能難以再見面，時(shí)光會(huì)改變?nèi)蓊仯洃洠芊褡屓斯ぶ悄軒臀覀冇涀≡?jīng)的同窗呢？”這一真摯而又富含情感的需求，一下就觸動(dòng)了學(xué)生的心靈。在單元主題教學(xué)中，筆者也有意識(shí)地選擇不同的切入點(diǎn)，在“大問題情境”之下創(chuàng)設(shè)“環(huán)節(jié)問題情境”。如在“圖像識(shí)別”一課中，筆者讓學(xué)生觀看視頻短片“你是我的眼”——微軟盲人工程師Saqib Shaikh開發(fā)“Seeing AI”的故事，啟迪學(xué)生關(guān)注殘障人士的特殊需求。有了這些真實(shí)問題情境的鋪墊以及人文情懷的涵養(yǎng)，學(xué)生便能更深刻地體會(huì)人工智能帶來的美好，也更能自然而然地形成應(yīng)用人工智能創(chuàng)造美好生活的意識(shí)。

以真啟智，探索人工智能實(shí)現(xiàn)方式

信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)提出要從信息科技實(shí)踐應(yīng)用出發(fā)，幫助學(xué)生理解學(xué)科基本概念和原理，提升學(xué)生知識(shí)遷移能力和學(xué)科思維水平，體現(xiàn)“科”與“技”并重。“人工智能的實(shí)現(xiàn)方式”是“人工智能與智慧社會(huì)”模塊的重要內(nèi)容，人工智能的原理和算法復(fù)雜度高，如何將晦澀的理論內(nèi)容轉(zhuǎn)化為初中生能理解的內(nèi)容，往往是教師備課、上課的難點(diǎn)。在教學(xué)實(shí)踐中，筆者發(fā)現(xiàn)用具體可感的事物類比抽象的事物，便能避免純粹的概念和枯燥的邏輯帶來的學(xué)生厭學(xué)和畏難問題。如筆者在教學(xué)人臉識(shí)別的內(nèi)容時(shí)，先讓學(xué)生玩“猜人臉”游戲，讓學(xué)生通過臉形、五官等特征進(jìn)行人臉識(shí)別，以此類比人工智能實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別的方式。該方式讓學(xué)生從自身感知和知識(shí)經(jīng)驗(yàn)積累出發(fā)，直觀感受原理雛形，較好地消除了學(xué)生的畏難心理。

讓學(xué)生直觀感受人工智能的實(shí)現(xiàn)與人類的相通之處并不是教學(xué)的終點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑、求真——機(jī)器和人的智能有何不同？教學(xué)時(shí)，筆者繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深度思考和實(shí)驗(yàn)，了解計(jì)算機(jī)如何將事物以計(jì)算的方式進(jìn)行抽象和數(shù)字化表達(dá)。筆者讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中打開人臉識(shí)別應(yīng)用程序進(jìn)行體驗(yàn)，了解計(jì)算機(jī)進(jìn)行人臉識(shí)別需要將人臉圖像進(jìn)一步抽象，通過一系列人臉特征點(diǎn)的定位和記錄，用數(shù)學(xué)計(jì)算的方式記住人臉，同時(shí)通過特征點(diǎn)的相對(duì)位置，判斷人臉對(duì)應(yīng)的身份，乃至識(shí)別人的性別、年齡、表情等。最后，筆者再提供學(xué)習(xí)資源讓學(xué)生概括方法，舉一反三，遷移知識(shí)，嘗試分析指紋、虹膜等生物特征識(shí)別的原理，學(xué)會(huì)分析相關(guān)技術(shù)的原理。在以上教學(xué)過程中，筆者以求真的精神激勵(lì)學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生通過人機(jī)對(duì)比，從相同到差異，從表象到本質(zhì)，層層推進(jìn)，由淺入深進(jìn)行原理探究，讓學(xué)生不斷求證、建構(gòu)人工智能的抽象問題，通過計(jì)算實(shí)現(xiàn)預(yù)測和推理，使學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)落到實(shí)處。

以美創(chuàng)新，實(shí)踐人工智能創(chuàng)新應(yīng)用

馬克思曾說過，“社會(huì)的進(jìn)步，就是人類對(duì)美的追求的結(jié)晶”。追求美、創(chuàng)造美是一個(gè)創(chuàng)新的過程。我們的學(xué)生是未來的創(chuàng)造者，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維能力、自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，不僅關(guān)系著學(xué)生個(gè)人的成長，更關(guān)系著國家的發(fā)展，“數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新”這一學(xué)科核心素養(yǎng)，正體現(xiàn)了這一時(shí)代要求。筆者在教學(xué)中，以臻美的情懷為引領(lǐng)，以教學(xué)資源為支撐，引導(dǎo)學(xué)生開展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，創(chuàng)新人工智能應(yīng)用、暢想人工智能的發(fā)展，以此培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力核心素養(yǎng)。

如在教學(xué)人工智能自然語言處理相關(guān)知識(shí)時(shí)，筆者以“數(shù)字人”的廣泛應(yīng)用創(chuàng)設(shè)項(xiàng)目背景：如何應(yīng)用自然語言處理技術(shù)、語音識(shí)別技術(shù)、語音合成技術(shù)設(shè)計(jì)“數(shù)字人”助手，協(xié)助人們工作？在項(xiàng)目選題環(huán)節(jié)，筆者通過展示“數(shù)字人”主持、“數(shù)字人”導(dǎo)游、“數(shù)字人”醫(yī)生等美好而富有創(chuàng)意的應(yīng)用范例，開闊學(xué)生的創(chuàng)新視角，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作欲望，激活學(xué)生的創(chuàng)新思維。在項(xiàng)目分析環(huán)節(jié)，筆者引導(dǎo)各小組分析導(dǎo)游、主持、接待等場景各有什么工作內(nèi)容、哪些工作可由人工智能代替；再細(xì)化“數(shù)字人”形象設(shè)計(jì)、表達(dá)的內(nèi)容等，以完全開放的任務(wù)，讓不同層次的學(xué)生在作品中綻放個(gè)性。在項(xiàng)目實(shí)施環(huán)節(jié)，筆者指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)人工智能學(xué)習(xí)平臺(tái)上關(guān)于智能問答、翻譯、語音識(shí)別、語音合成等的操作并編程進(jìn)行作品創(chuàng)作，鼓勵(lì)學(xué)生優(yōu)化迭代，精益求精。在項(xiàng)目評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，筆者著重引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注作品的創(chuàng)新度及藝術(shù)效果；引導(dǎo)學(xué)生聽取評(píng)價(jià)，確定作品優(yōu)化方向，以使作品至善臻美；肯定學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐成果，強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

以善培德，培養(yǎng)智慧社會(huì)責(zé)任意識(shí)

信息社會(huì)責(zé)任就是培養(yǎng)學(xué)生形成正確的價(jià)值觀。技術(shù)帶來什么樣的影響，究其根本在于人。“與己為善”的人在使用技術(shù)時(shí)，能增強(qiáng)自我判斷意識(shí)，合理地與人工智能開展互動(dòng)，提升自我保護(hù)意識(shí)和能力；“與人為善”的人在開發(fā)、應(yīng)用技術(shù)時(shí)，能遵循科技倫理規(guī)范和法律法規(guī)，善用技術(shù)帶來種種美好。反之，未能“善”用技術(shù)的人，可能在新技術(shù)中迷失自我，也可能由于欲望的驅(qū)使讓技術(shù)變成災(zāi)難。筆者在人工智能教學(xué)中，將“與己為善”“與人為善”的觀念以案例分析、討論交流的方式滲透于課堂，培養(yǎng)學(xué)生的信息社會(huì)責(zé)任，引領(lǐng)學(xué)生價(jià)值觀的發(fā)展。如在“探秘AI數(shù)字人”的項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中，在學(xué)生利用虛擬數(shù)字人平臺(tái)創(chuàng)作數(shù)字人視頻之后，筆者通過某網(wǎng)站利用某位歌手形象制作虛假廣告的案例，讓學(xué)生思考與討論，辨清虛實(shí)，同時(shí)增強(qiáng)自我認(rèn)知意識(shí)，懂得處理好虛擬與現(xiàn)實(shí)的關(guān)系，不在虛擬世界中迷失自我。又如在自然語言處理項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中，筆者展現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上有關(guān)ChatGPT問答的測試視頻，讓學(xué)生討論為何ChatGPT對(duì)英語表述的問題回答更精確，為何對(duì)有關(guān)中國文化的個(gè)別問題答非所問，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)高新技術(shù)自主可控對(duì)國家文化傳承與信息安全的重要意義，以此引領(lǐng)學(xué)生樹立自立自強(qiáng)的意識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生為國家實(shí)現(xiàn)科技自主可控而奮斗，實(shí)現(xiàn)更高的人生價(jià)值。

以人文情懷涵養(yǎng)為導(dǎo)向的初中人工智能教學(xué)策略，以信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任四個(gè)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)為主線，在“情境創(chuàng)設(shè)—探究新知—實(shí)踐創(chuàng)新—拓展延伸”的人工智能教學(xué)流程中滲透人文情懷的涵養(yǎng)，契合“以人為本”的新課程理念，從而發(fā)揮信息科技課程的育人價(jià)值。筆者將該教學(xué)策略多次應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行檢驗(yàn)與優(yōu)化，并應(yīng)用該策略進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施，均取得良好的教學(xué)效果。

注：本文系廣東省中小學(xué)教師教育科研能力提升計(jì)劃重點(diǎn)課題“人文情懷涵養(yǎng)的中學(xué)人工智能教學(xué)實(shí)踐研究”（課題編號(hào)：2022ZQJK133）研究成果

編" "輯：馮艷艷