情境融合，思維進階：探究人工智能教育新策略

當前，人工智能正深刻影響著我們的生產、生活方式和思維方式，而初中階段學生的思維能力正處于快速成長時期，教育者可以思考的一個重要課題是，如何有效利用人工智能技術來提升其學習效果、促進其思維能力的發展。人工智能領域的不斷進步本質上是通過不斷識別問題、提出假設、設計解決方案、實施并驗證這些解決方案，從而實現技術的迭代和發展，這一歷程強調的是深入探究問題的解決方案。為避免被人工智能所替代，我們在教學中更應重視人的主體性，培養學生深層次的問題解決能力。這不僅包括促使他們更好地發現和探索問題，還涉及對他們創新思維的培養。學生的問題解決能力通常在情境中被激發，當他們通過認知活動和技能運用，參與到實際問題的解決過程中時，能更有效地掌握知識。教育者應基于這樣的認識設計教學活動，培養學生的問題解決能力、發展其創新思維，從而增強其核心素養、滿足時代對創新人才的需求。

指向思維進階的人工智能課程體系

良好的情境融合教學能夠激發學生的學習動機，進而啟迪其思維、培養其核心素養。通過結合真實情境與問題鏈，圍繞大單元和大概念設計項目活動，我們不僅教授學生技術知識，更引導他們深入理解技術背后的原理，旨在讓他們領悟技術進步與問題解決的內在聯系，體會技術發展中的人類智慧，鼓勵他們持續地發現、探究和解決問題，從而培養學生的質疑和創新精神。基于學情分析，筆者結合“雙新”背景，分析并提煉了初中人工智能教學的核心內容與理念。結合單元教學與項目活動設計，依據學生的認知發展規律和個性特征，逐步開展了由淺入深、由點及面的課例研究，構建并完善了螺旋式上升的人工智能項目教學框架與課程體系，確保教學內容的連貫性和遞進性。

初步理解類課程。初中一年級學生對人工智能技術的了解有限，很多學生對人工智能的認知僅停留在一些智能家居的應用層面，他們對人工智能技術有不少疑問，也充滿了探究的好奇心。通過開展單元項目活動“暢‘享’生活中的人工智能”，筆者希望引導學生在真實情境中學會識別什么是人工智能，能夠描述人工智能設備的一些基本特點和工作過程，并能靈活使用Scratch編寫腳本，模擬人工智能設備的工作過程，實現他們腳本中的設計。這一活動不僅能激發學生對人工智能的探究興趣，幫助他們理解人工智能設備的基本工作原理，而且有利于他們基于問題情境體驗編寫程序，從而初步掌握相關技術。

深入探究類課程。學生在好奇心的驅使下認真學習初步理解類課程，逐漸對人工智能的概念、發展過程、典型應用和工作過程有了一定理解。此外，他們在生活中或多或少擁有一些應用人工智能及其相關產品的經驗。為使學生對人工智能技術背后的知識有更為深入的了解，筆者開展了“機器學習的奧秘”單元項目活動，引導學生運用人工智能技術，圍繞驅動性問題展開探究，并借助與他人的對話，尋求問題的解決方案。在這樣的過程中，體悟技術如何助力問題的解決，思考技術背后的創新智慧。

拓寬視野類課程。經過兩類項目的學習后，學生大多對人工智能技術及應用的基本原理和工作過程有了一定的了解和認知，之后教師可再通過“發現新技術——人工智能篇”的探究學習，引導他們發現身邊的人工智能技術的應用和發展，起到啟迪思維、拓寬視野的作用。此外，隨著人工智能技術的不斷進步，其應用領域日益廣泛，覆蓋數學、藝術等多個學科。在這樣的背景下，筆者通過創設情境和問題鏈，構建了一個跨學科的學習體系，旨在為學生提供學習支架，提高他們解決問題的能力，同時激發他們對科技的興趣和好奇心，增強他們自主學習和終身思考的能力。在這一教學過程中，還要特別關注人工智能的倫理問題，可發起對隱私保護、算法偏見等問題的討論，讓學生在思維碰撞中增強社會責任感。

以結構化的內容實施人工智能教學

在初中人工智能教學中，我們試圖通過創設真實的情境來引導學生發現問題，并以此問題情境驅動他們完成相應的實踐活動。接著引導他們實現知識的遷移應用，并逐漸形成創新意識。這一教學模式不僅能有效激發學生的主動思考意識和探究熱情，還能促進他們對知識的深入理解與實際應用。其要點主要包括以下四個方面——

清晰的教學設計。教師應注重根據學科知識特點，樹立教學內容與問題解決之間的聯系，找到促進學生思考和迭代學習的融合點，以情境化的方式呈現問題，引導他們不斷思考并深入探究。為此，在教學設計環節，教師就要挖掘人工智能技術在日常生活中的實際應用，把握真實情境、問題情境、任務設置三個重點。比如，在初步理解類的課程“初識人工智能”教學中，筆者通過模擬問題情境激發學生的思考：有學生在制作植物知識電腦小報時發現，因急于下載植物圖片而忽略了查看對這一植物的介紹，這時該怎么辦？學生們發現很難用文字描述下載的植物圖片，在教師的引導下進一步地體會到人工智能（如圖像識別技術）的實用價值。又如，在“機器學習的奧秘”項目活動的“語音識別”一課中，筆者通過兩個實際問題情境引入教學：某位同學因拼音基礎薄弱，在使用拼音輸入文字時效率較低；信息小組在Scratch編程中，因口語發音不準確，難以錄制滿意的英文配音。這樣的情境自然地引出了語音識別的課題，通過讓學生體驗語音識別技術、優化智能語音方案等活動，我們得以有效地實現教學目標。

激活思維的學生活動。在上述設計的基礎上，筆者緊密圍繞教學目標和重難點，組織體現目標性、自主性和結構性的學生活動，以此作為學生完成任務、開展創新探索的載體。系列活動有助于學生理解信息技術的多樣性、通用性和發展性，同時有助于他們提升計算思維。例如，在教授“暢‘享’生活中的人工智能”的“人工智能作品的完善”一課時，引導學生自主分析案例、形成對作品的評價標準，而后識別某一作品中暴露的問題、提出修改方案，最終通過不斷完善設計方案來提升作品質量。由此，促進學生思維能力的發展，培養他們自主思考、創新反思的習慣。

結構化的教學內容。在學生學習人工智能的初期，教學內容的結構化設計至關重要。教師應綜合考慮單元教學目標、學生學情以及信息科技課程的整體結構，做好知識關聯、經驗關聯、任務關聯三方面的融合，從而有效促進學生完成活動任務，并激發他們的探究興趣。以“發現新技術——人工智能篇”中的“北京冬奧會上的AI應用”為例，學生應在體會奧運精神的同時，發現其中應用的人工智能技術。筆者鼓勵學生們運用已掌握的人工智能知識，分析相應技術的工作過程和原理，就感興趣的AI技術生成研究課題，并通過小組合作開展深入研究。其間，一些學生運用圖形化編程等知識呈現研究成果，在體驗合作與探究學習的過程中，感受到學以致用的成就感，營造了積極的學習氛圍。

知識的遷移應用。情境融合下的問題解決教學，能夠使學生自然地將新舊知識聯結起來，從而實現知識的遷移與應用。以“發現新技術——人工智能篇”中的“手勢識別”一課為例，學生在學習后踴躍地表示要為上海博物館的新展臺設計一款手勢識別控制設備，專門為聾啞人提供展品介紹服務。在“機器學習的奧秘”課程中，學生嘗試運用相關知識為家中的長輩設計智能語音應用方案。在這類項目活動中，學生通過實踐深化了對新技術的理解和運用。

各類進階式的課程以及結構化的教學實際上均指向學生思維的發展，所堅持的原則始終是基于真實情境，激活學生的自主思考，使他們在問題解決的過程中加深對知識的理解與應用。畢竟，在技術迅猛發展的今天，只有善于發現問題并且能夠提出創造性解決方案的學生，才能適應變化的社會情境。唯有掌握高階思維的學生，才能更好地結合既有知識學習新技術、活用新技術，使技術更好地服務于我們的生活。