中職人工智能課程微課設(shè)計與應(yīng)用

謝逸可，秦嬋嬋，李凌云

（貴州師范大學(xué)，貴州 貴陽 550000）

0 引言

人工智能發(fā)展至今，已經(jīng)經(jīng)歷了三次發(fā)展熱潮。與前兩次熱潮不同，本次人工智能研究呈現(xiàn)新的特征，即人工智能技術(shù)走出實驗室，與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和工業(yè)緊密相連[1]。與此同時，在2020年初，中國國家教育處職成司也頒布了《中等職業(yè)院校信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》。在中職信息技術(shù)新課標(biāo)中，《人工智能初步》被納入中職學(xué)生信息技術(shù)課程的必修模塊。由此可見，我國也正在積極地推進中等職業(yè)教育人工智能人才的培養(yǎng)。相關(guān)文件的頒布也引領(lǐng)新時期人工智能技術(shù)在中職學(xué)校的發(fā)展方向和教育方向。這意味著也亟需一批優(yōu)質(zhì)的、適合中職學(xué)生的人工智能課程資源。

1 中職人工智能課程現(xiàn)狀分析

1.1 中職人工智能課堂問題及解決方法

在中職階段應(yīng)用的人工智能課程，需要充分的考慮中職學(xué)生的興趣、學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格等等因素，還需要綜合該學(xué)科所具有的特性，這樣才能更好地落實人工智能教育責(zé)任。

現(xiàn)在大部分中職開設(shè)的人工智能課程多以理論知識的講授為主，課堂較為枯燥，很難吸引學(xué)生注意力。由于在中職開展人工智能課程本身具有的難度以及人工智能課程的特點，大量的抽象的理論知識，使學(xué)生較難理解，教師的教學(xué)方法也比較單一，很難吸引學(xué)生的注意力，學(xué)生學(xué)習(xí)效率下降，形成惡性循環(huán)。這時就可以在課堂中引入微課，用視頻演示來讓學(xué)生較直觀的學(xué)習(xí)抽象的知識。變化的教學(xué)方式也可以提起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引入微課也可以減輕教師在課堂中的教學(xué)壓力。

傳統(tǒng)課堂信息較閉塞，學(xué)習(xí)資源有限。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中只能通過學(xué)校下發(fā)的課本和配套練習(xí)冊來學(xué)習(xí)知識。但是在教育信息化的今天，學(xué)生僅僅通過學(xué)習(xí)課本上的知識是遠遠不夠的。學(xué)校和老師要盡可能地為學(xué)生提供更廣泛的知識、更多樣的教學(xué)方法，盡量為學(xué)生拓寬知識的邊界。

1.2 中職人工智能課程微課資源的需求

如前文提到的，不僅僅是中職學(xué)生自身的學(xué)習(xí)風(fēng)格適合加入微課這一新的教學(xué)模式，微課也有助于教師對中職學(xué)生實施分層教學(xué)，由于中職學(xué)生知識技能掌握程度參差不齊，老師在課上也無法照顧到所有學(xué)生的學(xué)習(xí)進度，那么微課的可重復(fù)性，可以方便學(xué)習(xí)進度慢的學(xué)生通過對微課視頻的反復(fù)觀看來習(xí)得所需掌握的內(nèi)容；而對于學(xué)習(xí)成績較好且想要進一步提高的學(xué)生，可以在完成課上需要掌握的知識后，通過微課視頻學(xué)習(xí)拓展內(nèi)容。

在中職課堂中，傳統(tǒng)的教學(xué)模式、價值取向和教學(xué)目標(biāo)逐漸不能滿足中職生個性化的學(xué)習(xí)需求和當(dāng)前的時代需要，尤其是中職信息技術(shù)專業(yè)課課堂的教學(xué)面臨著極大挑戰(zhàn)，極大地影響了教學(xué)質(zhì)量與學(xué)習(xí)效果，而隨著信息技術(shù)發(fā)展誕生的微課教學(xué)模式，為中等職業(yè)學(xué)校的課程教學(xué)改革提供了新的契機，在中職課堂中注入一股新的活力，這對中職學(xué)生的知識掌握有很大的幫助。

2 中職人工智能課程微課的設(shè)計與應(yīng)用

課程前期準(zhǔn)備內(nèi)容主要有：充分了解學(xué)情、設(shè)計微課教案腳本、制作PPT、錄制微課并進行后期剪輯。一是充分了解學(xué)情，主要是了解中職生現(xiàn)在達到的學(xué)習(xí)水平，學(xué)習(xí)態(tài)度和對于人工智能課程學(xué)習(xí)的興趣，以及人工智能課程在中職的教學(xué)現(xiàn)狀。然后收集準(zhǔn)備教學(xué)用到的視頻素材、進行知識拓展所需的其他文件等。主要是微課教學(xué)要素，在準(zhǔn)備時需要充分考慮教學(xué)內(nèi)容、重點難點、教學(xué)方法以及課程思政的融入與實現(xiàn)等。

2.1 課程設(shè)計階段

2.1.1 微課設(shè)計原則

微課所需的時長一般較短，最長不宜超過十分鐘?？梢酝ㄟ^學(xué)習(xí)者的年齡特征，所讀年級和學(xué)科情況來確定微課所需時長；由于各個年齡段的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)專注時間有所不同，因此對于中職學(xué)習(xí)者，學(xué)時長度在5-8分鐘的微課視頻最為符合。另外，微課時長可以根據(jù)知識點的難易程度進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，針對課程關(guān)鍵點、重難點以及學(xué)生學(xué)習(xí)難度較大的部分知識，可適當(dāng)調(diào)整微課時長，但最長不宜超過十分鐘。

一個微課視頻應(yīng)只講授一個知識點或者技能點。因此每一節(jié)微課的內(nèi)容可以是碎片化的知識，并且每節(jié)微課與微課之間的知識點可以不形成連貫的知識體系。一節(jié)微課的主題內(nèi)容要圍繞某一知識點展開詳細(xì)講解，可以選擇與本節(jié)的重點、難點或者易錯點等等，但是不能將整堂課的知識全部濃縮到一個微課視頻中。

在微課視頻中設(shè)計添加交互。與一般課堂不同，微課更要求學(xué)生具有一定的自主學(xué)習(xí)的能力和自制力，這時可以通過以添加有效交互的方式來幫學(xué)生提高注意力[2]。

2.1.2 微課設(shè)計流程

微課與實際線下課堂教學(xué)一樣，都需要設(shè)計方案，但是流程與課堂教學(xué)設(shè)計流程有著較大的區(qū)別。首先我們需要進行學(xué)情分析，充分了解中職學(xué)生現(xiàn)有的學(xué)習(xí)水平，學(xué)習(xí)風(fēng)格以及對本門課程的意見等；然后進行教學(xué)內(nèi)容的分析，根據(jù)中職信息技術(shù)新課標(biāo)來選取合適的教學(xué)內(nèi)容，明確所選內(nèi)容的重難點，設(shè)置合理的教學(xué)目標(biāo)；接下來進行教案的編寫和設(shè)計腳本，微課腳本可以幫助老師在錄制微課視頻時規(guī)避一些口頭表達上的錯誤；至此微課的前期工作就已經(jīng)準(zhǔn)備完成了，接下來就可以開始進行微課的錄制，錄制完成后一些錄制中的問題以及微課需要添加的字幕等可以通過后期剪輯制作完成；最后就是反復(fù)觀看微課，找出問題，對微課進行修改和完善，此過程可以請其他老師觀看，詢問他們的意見。具體流程如圖1所示。

圖1 微課制作流程圖

2.1.3 微課制作方法

微課的拍攝及錄制方法多種多樣，這里主要選用的是屏幕錄制的方法來錄制微課視頻。目前市面上有多種可用于微課制作的電腦軟件，例如focusky、CamtasiaStudio、萬彩動畫大師和愛剪輯等軟件。其中 focusky可以做出3D縮放、旋轉(zhuǎn)的效果，也有很多精美的模板，可以美化我們的微課視頻同時有效吸引學(xué)生注意力，Camtasia Studio具備了屏幕錄制功能，受到大眾的認(rèn)可與廣泛應(yīng)用。這幾款軟件的功能完全能夠滿足我們微課制作的需求。

2.1.4 在微課中融入課程思政

思想政治工作是學(xué)校各項工作的生命線。陳寶生部長指出，全面推進高校課程思政建設(shè)，是落實習(xí)近平總書記關(guān)于教育的重要論述的關(guān)鍵舉措[3]。人工智能初步這門課程擁有理工科的共同學(xué)科價值觀，主要包括：科學(xué)理性、科學(xué)民主、求真求實、追求真理、尊重客觀規(guī)律、提倡團結(jié)協(xié)作等，而這些價值觀又與大部分的當(dāng)代社會主義核心價值觀有著天然吻合之處[4]。因此，在制作微課時，教師需要思考如何發(fā)掘課程知識點中可以融入課程思政建設(shè)的切入點。比如，在設(shè)計人工智能發(fā)展歷程的微課教案時，老師講授人工智能的發(fā)展史，通過向?qū)W生介紹各國為在人工智能領(lǐng)域搶占制高點頒布的政策，舉例中國在該領(lǐng)域取得的成就，來培養(yǎng)學(xué)生愛國精神并讓學(xué)生體會創(chuàng)新意識的重要性。

2.2 微課教學(xué)設(shè)計案例

微課類型：講授型。

制作方法：Camtasia，focusky PPT。

教學(xué)內(nèi)容：第一章什么是人工智能。

教學(xué)重點：了解人工智能的發(fā)展歷史。

教學(xué)難點：引導(dǎo)學(xué)生理解人工智能概念，了解人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域。

教學(xué)目標(biāo)：（1）知識與技能目標(biāo)。學(xué)生理解什么是人工智能，了解人工智能的發(fā)展歷史以及人工智能的應(yīng)用；

（2）過程與方法目標(biāo)。學(xué)生可以理順人工智能發(fā)展脈絡(luò)，了解其實踐運用價值；

（3）情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力；感受人工智能的神奇作用，激發(fā)學(xué)生對人工智能技術(shù)的求知欲；培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造意識和愛國精神。

教學(xué)過程：

導(dǎo)入：首先播放關(guān)于人工智能的電影《I Robot》，觀看完成后拋出問題：什么是人工智能？

【設(shè)計意圖】視頻導(dǎo)入，讓學(xué)生直觀的了解這節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，引起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。提出問題，以此引起學(xué)生注意和思考，引出新課題。

新知講解：首先對什么是人工智能這一問題進行提問，學(xué)生回答完畢后進行補充完善。接著給學(xué)生展示講授1997年“更深的藍”戰(zhàn)勝卡斯帕夫。展示完成后提出問題，“深藍”存儲了一萬多局棋局，下一步棋可以從很多方案中選出一個最佳方案，這些功能是他自身具備的嗎？然后打開中國象棋游戲，帶領(lǐng)學(xué)生體驗與計算機博弈。

【設(shè)計意圖】通過對“深藍”的學(xué)習(xí)，引起學(xué)生思考，樹立正確的科學(xué)技術(shù)體應(yīng)用觀，驗博弈樂趣。

拓展應(yīng)用：實際上人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，大家可以開動腦筋想一想，在我們?nèi)粘Ｉ钪校男┊a(chǎn)品應(yīng)用了人工智能技術(shù)呢？學(xué)生積極回答，老師進行補充。例如：機器翻譯、圖像識別和文字識別等。

【設(shè)計意圖】了解人工智能的研究和應(yīng)用領(lǐng)域。

小結(jié)：通過剛才的學(xué)習(xí)，我們對人工智能已經(jīng)有了一定的了解。人工智能還不能完全代替人類，隨著科技進步，未來會有什么樣的情景呢？

【設(shè)計意圖】進一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本課的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的想象力。

2.3 課程應(yīng)用階段

2.3.1 課前自主學(xué)習(xí)階段（課前預(yù)習(xí)型微課）

《人工智能初步》第一章以理論知識為主，主要包括人工智能的發(fā)展歷史、新一代人工智能和人工智能的應(yīng)用。此時教師可以采取翻轉(zhuǎn)課堂的形式來傳授給學(xué)生知識。因為本文理論知識較多，也較為簡單、好掌握，讓學(xué)生們在上課之前通過對理論知識的自主學(xué)習(xí)便可基本了解，然后再在課堂上測試他們對理論知識的熟悉度；課堂上根據(jù)教師安排的作業(yè)，學(xué)生及時查漏補缺，教師為他們答疑解惑。這不但大大提高學(xué)生課堂上學(xué)到的知識的質(zhì)量，還可以提高他們獨立閱讀的能力。而且，為了保證在課堂中應(yīng)用微課的有效性，也為了使學(xué)生們保持對微課這一學(xué)習(xí)模式的興趣。

每門課程的第一節(jié)課對學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的興趣至關(guān)重要。第一章節(jié)的微課設(shè)計更應(yīng)該突出微課短小精悍的特點，并著重設(shè)計內(nèi)容的趣味性?？梢栽谖⒄n視頻中加入《I Robot》等科幻電影片段，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，讓他們最直觀且快速的了解什么是人工智能。

2.3.2 課堂實施階段（課中重難點微課）

除了在課前應(yīng)用微課進行課前學(xué)習(xí)，微課還可以作為課上的輔助工具，幫助老師向?qū)W生直觀且簡潔的講授本節(jié)課重點或難點。例如，當(dāng)給學(xué)生們講述人臉識別技術(shù)和人工智能的運用時，教師便可利用微課視頻給同學(xué)們舉例機場安檢入口的人臉識別畫面，從而讓抽象性的知識更加形象化；當(dāng)學(xué)生們看到完微課影片后，指導(dǎo)他們找出自己的問題并表達自己的觀點認(rèn)識。相對于課前學(xué)習(xí)型微課，在本階段應(yīng)用的微課主要是發(fā)揮了課堂引導(dǎo)和課中教學(xué)的作用，并通過微課來保證展示內(nèi)容的高效性。在課堂中使用微課來提升課堂教學(xué)的多樣性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進而提高學(xué)生對于學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解與認(rèn)識。

2.3.3 課后認(rèn)知階段（課后鞏固型微課）

微課資料不同于傳統(tǒng)課堂教學(xué)，因為課堂教學(xué)時間有限，老師只能講述一次知識點，但微課資料卻是永遠有效的，可進行多次播放。在課后復(fù)習(xí)中，學(xué)習(xí)者還能夠繼續(xù)通過微課學(xué)習(xí)完成對模糊知識點的鞏固復(fù)習(xí)，或者對于課堂上還沒有了解的問題，在課后還能夠通過觀看微課教學(xué)而習(xí)得知識點。使用在本階段的微課也可以配套幾道練習(xí)題，讓學(xué)生在觀看完之后馬上進行對知識點的掌握程度做出反饋，這樣既可以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，也可以讓老師及時收到學(xué)生反饋，適當(dāng)調(diào)節(jié)教學(xué)進度。

3 結(jié)語

通過研究發(fā)現(xiàn)，微課這一教學(xué)模式比較符合中職學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，近年來，隨著教育信息化技術(shù)的普及，微課作為一種教學(xué)模式也受到了越來越多學(xué)校的重視，且這一教學(xué)模式也在發(fā)展中逐漸成熟。通過運用這一模式可以提高教師自身的專業(yè)素養(yǎng)和工作效率以及學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)技能和學(xué)習(xí)興趣。由于目前社會普遍對中職學(xué)生存在偏見以及中職學(xué)生本身的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)不佳，因此他們整體對于學(xué)習(xí)的自信心不足，導(dǎo)致無法對學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣。要消除這一問題還需要多方共同努力。中職教育作為國家教育體系中不可缺失的一個重要環(huán)節(jié)，為國家培養(yǎng)了眾多優(yōu)秀的實用型人才，可見學(xué)習(xí)成績并不是唯一的評判標(biāo)準(zhǔn)，我們也要加強中職學(xué)生的職業(yè)能力與崗位能力。通過變革教學(xué)模式，革新教學(xué)方法，來提高中職學(xué)生的獨立認(rèn)知意識和解題技能[5]。