基于大單元設計的初中人工智能教學實踐探究

宋紅

摘? ?要：依托核心素養，進行大單元設計，設定大單元目標，創設單元問題，整合資源，以促成學習目標的達成和學生核心素養的提升為目標的七年級《人工智能》課教學實踐與探究。

關鍵詞：大單元;初中人工智能;核心素養;教學實踐

1? 引言

1.1? 大單元設計的背景

教育部在2016年發布《中國學生發展核心素養》研究成果，提出學生發展的核心素養為：學生應具備的，能夠適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力。在初中階段開設人工智能課，能很好地落實素質教育，有助于培育計算思維、提升動手能力，與時代發展接軌，可以在課堂教學中實現學生核心素養的養成。在七年級如何上好人工智能課對于教師來說，是一項挑戰，既要讓孩子能夠了解人工智能的前沿以及相關的科技概念，又要讓孩子在課程中感受編程理念，培養程序設計興趣，鍛煉邏輯思維能力和創新創意思維，教材重難點把握、活動環節設置是教學過程中最大的難點。

1.2? 大單元設計的目標

為了更好地培養學生的計算思維，提升學生的核心素養，我們以大單元設計的模式開展人工智能課程教學。不局限于以課本的單個知識點或單個章節為單位，而是站在一個大單元的高度，每個課時教學中，在解決一個個具體問題中達成課時目標; 通過單元總結，解決中心問題，達成單元目標;通過大單元總結，最終解決大問題，達成大單元目標[ 1 ]。落實學生的核心素養為目的，立足于單元主題，讓學生以“自主、合作、探究”為常態學習模式，完成深度學習。

2? 大單元設計關鍵在“整合”

要設計一個好的大單元先要宏觀了解教材的編輯思路、結構布局，做好知識點的“整合”，形成合理的大單元。我們的人工智能實驗室采用的是優必選教學平臺，配套教材“AI上超級工程師”，每節課都是一個獨立的小任務，如：點亮智慧之燈、空氣吉他、我的音樂生活等，教材的知識點較為碎片化，若按照知識點講解，每節課關注的視野都僅僅在某一課里，知識沒有連貫性，掌握的知識很難系統化。這種碎片化的內容組織還造成了深度學習的缺位，影響核心素養的形成[ 2 ]。嘗試以核心素養為目標，借助學科知識點為載體，立足大單元主題，將零散的學科知識轉變為大單元，實現教學設計與素養目標的有效對接。

2.1? 教材內部知識點整合

在大單元設計之前，先熟讀教材，對教材內容有一個清晰的整體輪廓。我們的人工智能課選用的教材是“AI上超級工程師”。一共八個任務，每個任務為2課時。課本中第一個課時任務為“點亮智慧之燈”，知識點主要有：（1）觀看一段關于智能生活的視頻，對科技的發展與應用產生初步的認知;（2）使用Explore主板點亮LED燈，初步了解Explore主板與Blockly軟件的使用。第二個課時任務為“五彩世界”，知識點主要有：（1）一盞燈如何發出不同顏色的光;（2）學習RGB燈的組成，了解RGB顏色模式，編寫程序控制RGB燈亮不同的顏色。教材中這兩課時是完全獨立的，但實際上兩課在能力點訓練上有很多共同之處，我們把這兩個關于點燈的實驗歸屬于一個大單元。通過線路的連接、程序主體模塊的搭建、燈的開關設置等，將兩課的重難點進行梳理、整合，確定大單元目標，完成一個以燈為活動主題的大單元設計，更好地鞏固和強化能力點。

2.2? 與其他學科知識點整合

人工智能課與信息技術課知識點有很多重疊之處，也有很多知識點可以相輔相成。若能將兩門課有機融合，可以產生1+1大于2的教學效果?！癆I上超級工程師”中所有的任務都是單機實現，如果利用網絡控制機器人又會是怎樣的呢？學生對此興趣濃厚。于是我們將七年級上冊第一單元“組裝計算機與組建局域網”與人工智能優必選平臺的yanshee機器人相結合設計大單元任務。大單元任務涵蓋了有線局域網的搭建、無線局域網的搭建、利用網絡指令控制yanshee機器人體驗局域網的作用。該大單元活動以合作學習、自主學習、體驗探究性學習為主要學習方式，通過跨學科知識點的整合，大單元任務的驅動，學生學習興趣濃厚，達到理想的建構主義學習環境。

3? 大單元設計目標是解決真實問題

“中國學生發展核心素養”提到學科核心素養注重宏觀層面終身發展要求，不是知識點的堆砌，而是具備在什么情境下運用什么知識，能做什么事，愿意并且能把事做到正確的關鍵能力。核心素養關注人們在社會生存普適、穩定、基本的能力，也就是解決真實問題的能力。解決真實問題的大單元設計，通過情境的設置，將知識點轉化為驅動性問題，將驅動性問題設置在學生更熟悉更有興趣的情境中，這樣的大單元設計，立足于解決真實問題，可以提高學生理解知識的能力和運用知識技能的意識。

指向素養的學習必須是真實學習，真實學習必須要有真實情境與任務的介入。只有在真實情境下運用某種或多種知識完成特定的任務，才能評估關鍵能力、必備品格與價值觀念[ 3 ]。

大單元的任務設計中的真實問題，并不是要求活動中每個要素、環節都是真實的，而是能夠達到學生可以在學習活動中看到知識和世界的聯系，能夠將知識遷移到生活世界中，是真實情境下的學習。

人工智能課程設計的靈魂就是創設解決真實問題的情境，觸動學生解決實際問題的欲求，在真實情境中產生完成任務的熱情和解決任務的驅動力。在七年級上冊我們將信息技術第一單元“組裝計算機與組建局域網”與人工智能整合的大單元設計中，我們創設的任務是“解救yanshee機器人闖關游戲”。在游戲中，同學們先要制作完成一條網絡，網絡連接成功后，可獲取密碼解鎖加密電腦，通過局域網共享獲取yanshee機器人拯救指令，最后通過無線橋接的方式在小組內連接自己的熱點達到拯救yanshee機器人的目的。學生為了達到最終解救yanshee機器人的目的，就必須完成前面一系列的關卡，各個關卡緊密結合知識點，邏輯性和連貫性強，大單元設計的目標、任務、過程，以及最終目的的達成都很自然流暢，銜接緊密。這樣的大單元設計符合教學的本質屬性，觸動學生欲求的任務和解決真實問題的實踐情境，不再局限于單一的學科，中心任務是解決真實存在的問題，把學科知識落實到了學生的實踐活動中。10480C47-A9EB-428F-A2D5-B93D1845E2F7

大單元設計的真實情境選擇，既要符合核心素養的培育，又要是可以完成的大任務，大單元設計的最終目標是提升學生核心素養，在具體的教學實施中又要有物化的詳細的學習成果。

4? 大單元設計的實踐反思

美國教育學家格蘭特·威斯金說：“現代課程的基本單位是‘問題，課程改革的主要任務是‘重新組織問題，并通過問題設計來組織課程內容?！?這正是大單元設計的理念。人工智能課“ucode游樂場”這一章節，我們設計的大單元是體驗游樂場，圍繞的問題是編制程序，并利用AR技術和傳感器制作投籃機。分解的小任務有：編程建立投籃機框架、利用ucode及按壓傳感器制作可操作籃球左右方向的游戲手柄、通過ucode的視頻偵測模塊，制作AR投籃的效果。每一個學習任務都具有一定難度，但是形成大單元之后，學習過程是深度學習的進階過程，每一步都有非常清楚的目標，為了達到最終游樂場的建設，學習很容易就進入到專業的視角并深入實際問題的研究之中。圖形化編程、運用按壓傳感器模塊、調用攝像頭、運用AR的基本功能，這幾個較大難度的知識點通過情境設置，自然貫穿于大單元設計中，通過小組配合、團隊協作最終完成游樂場的建設，大大激發學生的學習興趣，促成學生多項能力的提升，在積累與運用中完成了知識的學習和拓展應用，提高了課堂效率，很好的完成教學目的。

基于大單元設計教學模式的人工智能課，可以更好地將現實的物理世界和虛擬的數字世界聯系起來。大單元教學是以學習事件為單位，這對于人工智能課來說是極其適合的。設計核心任務后，可以順勢圍繞核心任務列出子任務或活動[ 4 ]。在教學實踐中，要將一個大單元的素養目標分解到各個小單元，小單元素養目標再分解到各課時，通過整個活動來達成素養目標。

“大單元教學”思想的萌生源于課堂教學改革之初課時的不夠用，在課改多年后的今天，我們對基于大單元設計的教學已經有了更深的理解和更廣的應用，大單元教學管理指向整體，將知識點有效捆綁，強弱組合，無縫隙合作。大單元教學是從“大教育觀”出發，遵循系統論、整體論原則概括出來的。榮獲“中國好校長”的胡志民校長將大單元教學概括為三大特點：大整合、大遷移、大貫通。指向學科核心素養的大單元設計是落實立德樹人、發展素質教育、深化課程改革的必然要求?；诖髥卧O計的人工智能課還有很多問題值得我們在接下去的教學實踐中深入探討。

參考文獻：

[1] 黃晶， 陳煙蘭. 大問題統領的大單元教學[J].生物學教學，2021，46（6）：12-14.

[2] 盧明.大單元設計背景下的“單元導學”的設計策略[J].中學教研（數學），2021（6）：1-4.

[3] 崔允漷.學科核心素養呼喚大單元教學設計[J].上海教育科研，2019（4）：1.

[4] 林榮湊. 大單元設計的操作步驟和技術要領[J].語文教學，2020（10）：9-14.10480C47-A9EB-428F-A2D5-B93D1845E2F7