新課標(biāo)下初中信息科技課程教學(xué)任務(wù)的設(shè)計(jì)策略
——以 “人工智能模塊” 為例

季佳奇，王海燕，張 偉

（1.吉林師范大學(xué)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院 吉林 四平 136000 2.長春大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院 吉林 長春 130022）

對成長在新時代的學(xué)生而言，信息科技課程的重要性毋庸置疑，其中的人工智能模塊更是幫助其了解和適應(yīng)未來智慧社會的基礎(chǔ)。根據(jù)新課標(biāo)中信息科技課程人工智能模塊的邏輯主線，人工智能內(nèi)容在前三個學(xué)段是以鋪墊為主，無明確的教學(xué)要求；在初中學(xué)段則正式開始教學(xué)，學(xué)生逐漸理解機(jī)器計(jì)算與人工計(jì)算的異同（計(jì)算思維），具有將創(chuàng)新理念融入自身學(xué)習(xí)、生活的意識（信息意識），能積極主動地應(yīng)用信息科技高效地解決問題（數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新），能反思如何正確對待人工智能所帶來的倫理與安全挑戰(zhàn)（信息社會責(zé)任）[1]。為了更好地達(dá)到以上教學(xué)要求，初中信息科技課程采用項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)較為合適。

項(xiàng)目學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)科的綜合，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者之間的合作，主張讓學(xué)生在真實(shí)情境中主動探索，培養(yǎng)學(xué)生的搜集處理信息能力、跨學(xué)科知識學(xué)習(xí)運(yùn)用能力、解決問題能力以及交流合作能力[2]。在此模式下，本文針對初中信息科技課程中的人工智能模塊的教學(xué)任務(wù)提出一些設(shè)計(jì)策略。

1 任務(wù)背景：真實(shí)性與趣味性

2022 年版義務(wù)教育新課標(biāo)明確了信息科技課程理念，倡導(dǎo)真實(shí)性學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)情境創(chuàng)設(shè)，注重學(xué)生參與度。學(xué)生的課堂狀態(tài)直接影響著教學(xué)效果，因此，設(shè)置任務(wù)背景時，應(yīng)關(guān)注任務(wù)的趣味性，注意選取學(xué)生喜歡和好奇的活動任務(wù)，吸引學(xué)生的注意力，為學(xué)生提供豐富有趣的活動體驗(yàn)，給學(xué)生留下深刻的印象，促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)和參與活動，營造出輕松愉快的學(xué)習(xí)氛圍，進(jìn)而提高信息科技課程的教學(xué)效果。

例如，在了解人工智能中圖像識別功能的實(shí)現(xiàn)方式的學(xué)習(xí)中，經(jīng)常出現(xiàn) “手寫板數(shù)字識別” 主題學(xué)習(xí)，但學(xué)生對識別普通數(shù)字的興趣不高，他們感覺不 “酷” ，研究勁頭不足。若將主題換成 “ShadowPlay：AI 皮影戲” ，則形態(tài)各異的人物皮影、動態(tài)的戲劇情節(jié)，能使學(xué)生的興趣有很大的提高。教師先向?qū)W生展示傳統(tǒng)皮影戲的圖片等資料，詢問學(xué)生 “這是什么？它是怎樣操作表演的？” 學(xué)生由此先對傳統(tǒng)皮影戲有初步了解，知道它們是由藝人們操縱；教師進(jìn)一步提出AI 皮影戲的存在，給出上海龍美術(shù)館AI 體驗(yàn)展的相關(guān)視頻以及其他AI 皮影戲相關(guān)圖片等資料，提出 “如何實(shí)現(xiàn)AI皮影戲” 的問題，從而展開本節(jié)課的探究學(xué)習(xí)。同樣是識別圖像，傳統(tǒng)皮影與前沿的AI 技術(shù)相融合，會讓學(xué)生感到新奇，自發(fā)地想要探究其實(shí)現(xiàn)的原理和方法，自然開始相應(yīng)知識內(nèi)容的探索學(xué)習(xí)。選擇 “ShadowPlay:AI 皮影戲” 作為任務(wù)背景，既展示了我國傳統(tǒng)文化，又讓學(xué)生了解了AI 體驗(yàn)展會的存在，并感受到人工智能的魅力以及人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境要遵循學(xué)生學(xué)習(xí)的心理規(guī)律，從學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)、生活經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)環(huán)境出發(fā)，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)、科學(xué)地進(jìn)行，并做到過渡自然、恰到好處[3]。因此，任務(wù)背景的選擇和設(shè)置是開展好教學(xué)活動的重要開端，一個真實(shí)有趣的任務(wù)情境能吸引學(xué)生的注意，提高學(xué)生的探索欲和學(xué)習(xí)參與度，讓學(xué)生主動開展學(xué)習(xí)研究，從而提高教學(xué)效果。

2 任務(wù)設(shè)計(jì)：結(jié)構(gòu)化與靈活化

在項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)中，任務(wù)設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。通過拋出問題或設(shè)立小環(huán)節(jié)等方式，輔助學(xué)生將項(xiàng)目問題分解、抽象，引導(dǎo)學(xué)生逐漸構(gòu)建起解決問題的思維路徑。教師把握整個項(xiàng)目的完成過程，將任務(wù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化。例如，對于 “ShadowPlay:AI皮影戲” 項(xiàng)目，在實(shí)現(xiàn)過程中首先將視頻每一幀存為圖片并使用檢測圖片人物骨骼關(guān)鍵點(diǎn)的模型，然后把皮影素材映射到人體姿態(tài)，再合并所有的圖像形成皮影動態(tài)視頻。教師引導(dǎo)學(xué)生思考AI 皮影戲的操作步驟和顯示內(nèi)容是什么，得出操作和顯示過程：①輸入人物動態(tài)視頻；②顯示皮影姿勢圖片；③播放皮影動態(tài)視頻。針對以上三個部分拋出相應(yīng)問題：輸入的人物動態(tài)視頻要進(jìn)行怎樣的處理？如何顯示出皮影姿勢圖片？怎樣形成皮影的動態(tài)視頻？通過問題引導(dǎo)學(xué)生思考，幫助學(xué)生將AI 皮影戲問題分解成三個結(jié)構(gòu)模塊，學(xué)生經(jīng)過討論思考，結(jié)合教師給出的相關(guān)材料，得出三個問題的答案。同時，學(xué)生也明白了AI 皮影戲?qū)崿F(xiàn)的流程：將視頻每一幀存為圖片，使用檢測圖片人物骨骼關(guān)鍵點(diǎn)的模型，皮影素材映射到人體，合并圖像形成皮影動態(tài)視頻。

在任務(wù)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)框架中，要同時重視學(xué)生的主體性，發(fā)展學(xué)生的獨(dú)立思考能力，分解出的各個最小問題不宜強(qiáng)硬固定順序。例如，在AI 皮影戲的實(shí)現(xiàn)過程中有使用檢測圖片人物骨骼關(guān)鍵點(diǎn)模型的環(huán)節(jié)，這要求學(xué)生了解人體骨骼關(guān)鍵點(diǎn)檢測模型的工作包含什么內(nèi)容。人體骨骼關(guān)鍵點(diǎn)檢測模型要進(jìn)行的主要工作：行人檢測（查找輸入的圖像中是否含有人體圖像）、圖像預(yù)處理、人體骨骼關(guān)鍵點(diǎn)特征提取、人體骨骼關(guān)鍵點(diǎn)檢測。若任務(wù)設(shè)計(jì)時直接按以上四個步驟規(guī)定好，給出四個空白答案區(qū)域，學(xué)生則被動接受了問題答案是四個步驟，缺少思考—發(fā)現(xiàn)問題—反思這一過程，不利于培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。在設(shè)計(jì)任務(wù)時應(yīng)該更加靈活，將答案區(qū)域設(shè)計(jì)為一塊空白，同時將提供給學(xué)生的與四個步驟相關(guān)的資源打亂順序，要學(xué)生按照自己的思路搜尋所需資料連成一條線。而為避免出現(xiàn)因?qū)W生思考不夠周全，只有少數(shù)學(xué)生得出正確答案的情況，則在相關(guān)資料后面增加 “小助手” 部分。比如，學(xué)生拿到相關(guān)資料后，一般直接去看題目為人體骨骼關(guān)鍵點(diǎn)檢測的內(nèi)容，而這部分只是最后一個環(huán)節(jié)，是模型已經(jīng)完成特征提取后，開始對照檢測的部分。學(xué)生通過閱讀注釋了解模型功能后會想到特征提取，再去查找特征提取的資料，而在特征提取相關(guān)內(nèi)容下關(guān)聯(lián)上 “提取過程中常遇到的問題” ——提示學(xué)生存在提供圖片中不含人體或圖像噪聲大的情況，學(xué)生就會意識到檢測過程中需要先對輸入的圖像作技能型檢查和處理。這種方式可側(cè)面引導(dǎo)學(xué)生思考，從而將整個過程漸漸完善，在資料下可以附上相關(guān)內(nèi)容的具體頁碼或位置，方便學(xué)生快速查找。

3 任務(wù)過程：自主學(xué)習(xí)與協(xié)作探究

2022 年版義務(wù)教育新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)教學(xué)要充分重視培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識和能力，支持學(xué)生在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境下進(jìn)行自我規(guī)劃、自我管理和自我評價，鼓勵 “做中學(xué)” “用中學(xué)” “創(chuàng)中學(xué)” ，凸顯學(xué)生的主體性[4]。義務(wù)教育新課標(biāo)總目標(biāo)提出，要提高學(xué)生數(shù)字化合作與探究的能力。在協(xié)作探究中，學(xué)生會看到不同思考和解決問題的方法，能受到啟發(fā)，提高完善自己的學(xué)習(xí)方法，并通過相互探討，更快速解決遇到的問題，提高效率，認(rèn)識到互幫互助的重要性，培養(yǎng)合作意識。

促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)生參與度，需要采用先個人學(xué)習(xí)，再帶著問題和成果團(tuán)體探究的模式，這需要分別設(shè)計(jì)個人和小組的結(jié)果匯報書。例如，在 “ShadowPlay:AI皮影戲” 項(xiàng)目中，學(xué)生分析項(xiàng)目后將其劃分成三個模塊來逐一實(shí)現(xiàn)。教師針對三個模塊給出不同的計(jì)劃書，模塊一中要探究檢測圖片人物骨骼關(guān)鍵點(diǎn)的模型設(shè)計(jì)問題。首先，教師結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)水平與能力進(jìn)行分組，保證小組內(nèi)有2 名以上能力較強(qiáng)的學(xué)生，確保協(xié)作探究的質(zhì)量，每組人數(shù)在4 人到6 人，人數(shù)過多會導(dǎo)致小組的組織難度較大。然后，教師給每個小組提供一份 “小組設(shè)計(jì)書” ，再給每個學(xué)生提供一份 “我的設(shè)計(jì)書” 。學(xué)生首先通過自主學(xué)習(xí)，了解人工智能模型建立的大體步驟，完成 “我的計(jì)劃書” ，同時將學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)的問題記錄下來，標(biāo)注是否解決。然后，小組開始協(xié)作探究，每個成員分別講述自己的設(shè)計(jì)，其他成員邊聽邊對比自己的內(nèi)容，找出不同之處，一起探究最佳的結(jié)果。小組成員在討論過程中，逐一提出在自主學(xué)習(xí)時遇到的問題，總結(jié)出最佳的結(jié)果后共同完成 “小組設(shè)計(jì)書” 。在這個過程中，每個學(xué)生都有自己的學(xué)習(xí)與思考，不同的學(xué)生發(fā)現(xiàn)的問題也各不相同，能夠給彼此提供新的發(fā)現(xiàn)或產(chǎn)生新的思路，這更能提高學(xué)生合作的意愿，形成合作意識，發(fā)展創(chuàng)新精神，使整個任務(wù)過程處于不斷思考和積極交流的氛圍中。

4 任務(wù)評價：過程性評價與素養(yǎng)導(dǎo)向

義務(wù)教育新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)要改進(jìn)教學(xué)評價，以評價促進(jìn)核心素養(yǎng)的落實(shí)，明確提出要強(qiáng)化素養(yǎng)導(dǎo)向的多元評價，以評促教、以評促學(xué)，保證 “教—學(xué)—評” 一致性[5]。因此在課程中，教師要重視過程性評價，把握好學(xué)生小組的學(xué)習(xí)狀況，及時給予有效反饋。例如，學(xué)生使用的數(shù)字化設(shè)備出現(xiàn)問題或遇到網(wǎng)絡(luò)安全問題時，教師要及時指導(dǎo)。在 “Shadow-Play:AI 皮影戲” 主題學(xué)習(xí)中，教師組織小組在每一個探究環(huán)節(jié)結(jié)束后進(jìn)行匯報，其內(nèi)容也不能局限在簡單地展示當(dāng)前成果上，更要匯報探究的過程，包括搜尋了哪些資料、發(fā)現(xiàn)了什么問題、解決問題的方法等。這個匯報屬于表現(xiàn)性任務(wù)，要求學(xué)生將以上內(nèi)容進(jìn)行整合，形成一份表述書，通過寫表述書對整個探究學(xué)習(xí)的過程進(jìn)行回顧和梳理。這樣的匯報材料能夠更加清晰地展現(xiàn)出學(xué)生在完成任務(wù)時的思維過程，教師可以根據(jù)探究軌跡深入了解學(xué)生的思路，便于給出精確的點(diǎn)撥指導(dǎo)，同時，通過對比各個小組的表述書，分析學(xué)生各自遇到的問題，教師也能掌握整個探究學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)和易錯點(diǎn)。這也能用來比較不同學(xué)生的思維過程，直觀地展示出各個學(xué)生的探究能力水平，教師也可以據(jù)此適當(dāng)調(diào)整人員分組，布置更適合學(xué)生能力水平的任務(wù)。

學(xué)生評價并非簡單自評和對其他小組匯報成果進(jìn)行評價，而是對自己在自主學(xué)習(xí)、小組合作探究的表現(xiàn)及對其他小組的成果、解決問題的思維過程進(jìn)行評價。首先，在學(xué)習(xí)探究結(jié)束后，教師提供評價表，給出評價細(xì)則，不同表現(xiàn)對應(yīng)不同分值。然后，學(xué)生對自主學(xué)習(xí)和協(xié)作解決問題中自己和隊(duì)友的表現(xiàn)評分；小組匯報結(jié)束后，學(xué)生再依據(jù)其他小組對探究過程的匯報，評價其解決問題的思路方法。如此，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了課程知識，還在評價過程了解和學(xué)習(xí)解決問題的不同思考方式，拓寬思路；通過評價其他小組的解決過程，在對照比較和反思中提高自身解決問題的能力，實(shí)現(xiàn)以評促學(xué)。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著信息科技逐步深入社會各個領(lǐng)域，信息社會發(fā)展需要具有科學(xué)技術(shù)素養(yǎng)的人才，對青少年進(jìn)行信息科技教育愈發(fā)重要。課堂教學(xué)中的任務(wù)設(shè)計(jì)要重視背景、結(jié)構(gòu)、過程和評價四個方面，以學(xué)生為主體，設(shè)置真實(shí)有趣的任務(wù)背景，設(shè)計(jì)靈活性與結(jié)構(gòu)化并重的任務(wù)，進(jìn)行素養(yǎng)導(dǎo)向和過程性評價?，F(xiàn)今義務(wù)教育新課標(biāo)對初中信息科技課程人工智能模塊內(nèi)容進(jìn)行了新的設(shè)計(jì)與組織，對應(yīng)的課程設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)踐尚有很大探索空間，如何更好地設(shè)計(jì)課程，選擇合適的教學(xué)模式與方法，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，讓我國新一代少年能安全、積極地融入信息社會，還需要教師不斷思考與研究。