實施大單元主題教學 促進核心素養發展

曾結婷

摘 要：在教學中，文章以單元教學核心素養為旨歸，設計了“AI程序我體驗”“AI程序我設計”和“AI程序我創編”三個活動，通過問題引領、任務分解、情景遷移等方法，引導學生借助數字資源和數字設備進行探究學習，逐步掌握中英文語音識別程序的編寫原理和方法，提高數字化合作與探究能力，發揚創新精神。

關鍵詞：大單元教學；人工智能技術；核心素養

一、案例背景

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》的修訂，重在育人導向，強調“構建邏輯關聯的課程結構”“學科原理與實踐應用并重”的重要性。這些關鍵詞都指向一個教育熱點詞——“大單元教學”。而提煉大主題是單元教學的核心，學習的目標與內容、任務與活動、過程與評價等都圍繞大主題開展，構建單元主題使整個教學形成向心結構，有效促進信息意識、計算思維、數字化學習和信息責任四個重要素養有機融合，共同促進學生數字素養與技能的提升。

“語音點餐機器人”是對人工智能三年級上冊第5課“讓電腦聽話”的教學內容重組，圍繞“AI智慧餐廳”大單元主題，設計“語音點餐機器人”學習子主題，以“點餐活動”為活動主線展開“編寫中英文語音識別程序”的學習。本單元的目標是“理解人工智能技術的工作原理及應用價值”，著眼于培養學生的信息意識和計算思維。

二、案例描述

（一）創設情境，引出課題

通過觀看迎賓機器人攬客的情景，回顧本單元“AI智慧餐廳”第4課的學習內容，讓學生感受迎賓機器人的強大語音識別和合成功能，為本課設計語音點餐機器人的學習埋下伏筆。本環節中以“你最欣賞這個機器人的哪些表現？”和“你還希望它有什么本領，使這家餐廳更加智能化？”兩個關鍵問題，激發學生的奇思妙想，發揚創新思維，讓學生調用已有的智能生活經驗進行思考，形成整體意識。

（二）體驗感知，理解原理（AI程序我體驗）

本環節以“做中學”為指導思想，先讓學生體驗點餐程序的工作流程，幫助學生初步感知語音識別技術的應用，激發學生的探究欲和學習興趣。然后結合學生豐富具體的操作經驗提煉出語音識別的工作原理，讓學生對語音識別技術有了更深入的理解，為后面的應用原理編程程序的學習做好鋪墊。

（三）實驗操作，驗證原理（AI程序我設計）

本環節中圍繞“電腦是如何運用語音識別技術來識別中文的？”這一研學問題設計兩個編程任務，第一個任務是“編寫中文語音點餐程序，讓電腦識別你說的食物名稱”，第二個任務是“設計一個中英文語音識別程序，實現用不同的按鍵來選擇用中文或英文點餐”，由淺入深，逐步推進，突破中英文語音識別程序編寫這一難點。

在任務一中，引導學生利用在線平臺發布的微課、參考指南等數字資源，進行探究學習，學生通過自學初步掌握了中文語音識別程序的編寫方法和編寫原理。為加深學生對語音識別原理的理解，及時追問學生：“語音點餐程序能否識別家鄉的方言？”并引導學生對照黑板板書分析是哪個步驟出了問題？學生通過猜想與驗證，發現是“比對模型”這一步驟出錯了，從而得出“因為目前還沒編寫出方言的語音模型，所以不能比對出方言語言對應的文字”這一結論。本環節能有效培養學生獲取有用信息解決問題的意識，學生的計算思維得到一定的發展。

為順利過渡到任務二的學習，依據新課標“倡導真實性學習”的課程理念。

筆者在教學中創設了這樣一個真實問題情景：“餐廳客人來自五湖四海，說的不止是一種語言，但我們設計的這個點餐程序只能用一種語言來點餐，怎么辦好呢？”

學生發現語音點餐機器人的不足并激發學生想到要為點餐機器人設置多種點餐語言的學習需求，自然過渡到“使用按鍵來切換點餐語言的程序編寫”的任務學習。學生通過小組合作，借助流程圖很快設計出中英文語音識別程序的算法，并依據流程圖原理編寫出對應的代碼。最后學生能聯系生活實際，運用所學知識進一步完善語音點餐機器人的功能，發揚創新精神。在這樣一個“設計—實踐—反思—改進”的循環迭代教學中不斷優化教學，深化應用，促進學生核心素養發展。

（四）全課總結，智能測評

新課標強調對學生的評價要與新技術深度融合，本環節借助數字化設備——智能學伴對學生進行課堂檢測和自我評價，學生通過搶答和自評，教師依托大數據分析，及時了解學生答題進程、掌握得好與不好的地方、答對率和低分率以及學生對自己表現的滿意度，有針對性地講解，反饋質疑，充分調動學生學習的積極性，促進課堂教學的有效性，落實教學評一體化的要求。

1. 課例片段1：運用語音識別原理編寫中文點餐程序。

師：根據這個原理，自己動手編寫一個語音點餐程序，編寫之前我們先來思考一個研學問題：電腦如何運用語音識別技術來識別中文的？為了解決這個研學問題，我們先來完成基礎任務。

師：老師發現大部分同學都已經把這個程序完成了，誰愿意和大家分享你設計的點餐程序？說說你用了什么積木來讓電腦識別你說的中文？

生1：我用了一個“詢問，開始中文語音識別”積木來識別中文，還用了一個“運行被點擊”積木讓程序開始工作。

生2：我設計了一個英文點餐程序。因為餐廳會有外國客人，把語音識別積木中的中文語言改為英文語言就可以了。

……

師：同學們，老師發現這個語音識別積木能識別中文、英文和粵語等語言，想一想，能不能識別家鄉的方言呢？請你說一句方言來點餐，看看我們的語音識別程序能否識別出來？

生1：不能。

師：請問您來自哪里？請你上臺說一句方言來點餐，好嗎？

生：大家好，現在我用一句湖南話來點餐。

師：為什么電腦不能識別她說的方言？是語音識別過程中的哪一步出現問題了？

生：比對模型。

師：由于工程師還沒成功編寫出除粵語外的其他方言語音模型程序，所以暫時不能識別出對應方言的語言文字。如果你想把家鄉話發揚光大，將來可以由你編寫家鄉方言的語言模型。

2. 課例片段2：編寫中英文語音識別程序，實現用不同的按鍵來選擇用中文或英文點餐。

師：小程序員們，餐廳客人來自五湖四海，說的不止是一種語言，但我們設計的這個點餐程序只能用一種語言來點餐，怎么辦好呢？

生：增加英文點餐功能。

師：你很聰明哦，能想到把兩種點餐功能結合起來。老師有一個好辦法，我們可以用鍵盤上的按鍵實現語言切換。當客人想用中文點餐，就按c鍵。當客人想用英文點餐，就按e鍵。這個中英文點餐程序你會設計嗎？不急，我們先用一個流程圖來梳理設計思路。請小組合作學習，討論如何讓電腦根據客人按下的按鍵來做對應語言的語音識別？把討論結果填在流程圖上。

……

師：部分同學還沒編寫成功，是遇到什么困難了嗎？

生：重復執行不知道放哪里/按下按鍵不能點餐。

師：哪位同學能幫幫她？

生：要把重復執行代碼放在最外面。

師：原來我們到這里只是編好中文和英文語音識別程序。要想反復地點餐，還需使用“重復執行”積木，這樣電腦才能一直收到我們的指令。

三、案例反思

1. 教材重組結構化。本課以核心素養為導向，充分發揮課程育人價值。采用大單元主題教學，緊密圍繞“AI智慧餐廳”單元主題，創設“語音點餐”這一子主題，實現教材內容重組和二度開發，用點餐這一真實生活情景為主題，巧妙地完成“中文”到“英文”語音識別的學習過渡，自然而流暢，內容連貫、層層遞進、優化設計，有效教學。主題新穎有趣，貼近生活，學生經歷從體驗到理解和創編的真實過程，充分發揮學習小主人的魅力，讓課堂不僅僅是傳授知識，更多的是學生核心素養的提升。

2. 教學方法多樣化。為讓學生更好地掌握用編程的方法來調用語音識別積木從而實現語音識別技術，本課采用情境教學、任務驅動、范例教學、小組合作多種教學方法組織教學，在教學過程中堅持以生為本，教師為輔的原則，為學生提供微課、研學案、參考指南等腳手架，讓學生經歷自主學習、合作探究的過程，掌握語音點餐程序的編寫原理和方法，發展計算思維。

3. 學習方式創新化。本課融通多種技術和在線平臺開展教學，為學生打造數字化學習環境。在教學過程中師生依托人工智能在線平臺開展任務發布、獲取學習資源、創造作品和提交任務等數字化學習活動，創新學生的學習方式，培養學生有效利用數字設備解決問題的能力和創新意識。

4. 作品創作數字化。人工智能是信息科技課的分支，也是有產出的，就是學生作品，學生運用所學編程知識，借助數字平臺創編程序，創造出了獨具特色、功能完善的數字化作品。在創造過程中本人給予學生充分的創作時間和展示機會，并通過自我評價、小組互評、教師點評多元化評價，綜合評定學生各方面的表現，提高學生學習的積極性。

本課能很好地落實融合五育、融通技術、融匯四評、培養學生核心素養的課標要求，構建學生樂學的課堂教學新樣態。但本課也有一些不足，比如教師演示時偶爾忘記控屏，二是思維性點播可以更深入。雖然三年級的人工智能課以通識教育、體驗為主，但在課堂中適當對問題進行追問，滲透思維提升也是有必要的，總的來說大單元教學在提升教學效益、落實課程核心素養的同時，能達成培養學生發展核心素養的目的。