蘇凰文 福建省廈門市湖里第二實(shí)驗(yàn)小學(xué)

隨著《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》的頒布，人工智能模塊的教學(xué)迅速受到高度關(guān)注。但是，目前在信息科技課堂開展人工智能教育尚缺乏行之有效的教學(xué)模式，課堂容易分化為硬件認(rèn)識與編程學(xué)習(xí)，忽視了“人”的培養(yǎng)，不利于促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。因此，筆者嘗試將設(shè)計思維的EDIPT模型融入人工智能單元整體教學(xué)中，意圖尋得有效開展人工智能教育的教學(xué)模式。

● 基于設(shè)計思維的人工智能單元整體教學(xué)意義

核心素養(yǎng)的培養(yǎng)需借助臺階才能實(shí)現(xiàn)，設(shè)計思維就是臺階之一。設(shè)計思維是一種創(chuàng)造性解決問題的方案與思路，強(qiáng)調(diào)以人為本，基于真實(shí)情境，力求創(chuàng)造性解決真實(shí)問題。目前，設(shè)計思維經(jīng)典實(shí)施流程廣泛采用斯坦福大學(xué)設(shè)計學(xué)院開發(fā)的EDIPT模型，它包括共情（empathize）、定義（define）、創(chuàng)想（ideate）、原型化（prototype）、測試（test）五個階段。[1]筆者對比設(shè)計思維與單元整體教學(xué)，發(fā)現(xiàn)兩者在教學(xué)價值取向上有頗多相似之處：第一，以人為本。設(shè)計思維強(qiáng)調(diào)以“用戶”為中心，學(xué)生自主解決真實(shí)問題。而單元整體教學(xué)以學(xué)生為中心，鼓勵“做中學(xué)”“用中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”，凸顯學(xué)生的主體性。第二，以主題情境為牽引。單元整體教學(xué)注重創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，而設(shè)計思維往往用于解決現(xiàn)實(shí)問題，兩者都與新課標(biāo)倡導(dǎo)的真實(shí)性學(xué)習(xí)遙相呼應(yīng)。第三，開展持續(xù)性評價。設(shè)計思維的EDIPT模型雖是按順序展開，但在實(shí)際教學(xué)活動中是迭代循環(huán)，強(qiáng)調(diào)在“用戶”的持續(xù)評價中，不斷升級迭代作品，這與單元整體教學(xué)倡導(dǎo)的持續(xù)性評價有異曲同工之妙。

在單元實(shí)施環(huán)節(jié)，設(shè)計思維經(jīng)典的EDIPT實(shí)施流程能為人工智能單元整體教學(xué)開展提供有跡可循的教學(xué)模式。在真實(shí)情境的共情下，教師鼓勵學(xué)生通過小組合作、頭腦風(fēng)暴等方式進(jìn)行思維碰撞，借助問卷網(wǎng)等可視化平臺使得思維清晰外顯。此外，教師提供充足的時間實(shí)現(xiàn)設(shè)計和作品的迭代優(yōu)化，提供豐富多樣、支持個性化選擇的學(xué)習(xí)資源和支架幫助實(shí)現(xiàn)技術(shù)零門檻或低門檻[2]，有效促進(jìn)單元整體教學(xué)的開展。因此，融入設(shè)計思維的人工智能單元整體教學(xué)是整合課程內(nèi)容、實(shí)施深度教學(xué)、發(fā)展核心素養(yǎng)、落實(shí)學(xué)科育人目標(biāo)的有效途徑。[3]

● 基于設(shè)計思維的人工智能單元整體教學(xué)模式設(shè)計

基于EDIPT的人工智能單元教學(xué)模式如下圖所示。

基于EDIPT的人工智能單元教學(xué)模式

1.以學(xué)為基點(diǎn)的單元設(shè)計

單元學(xué)習(xí)主題的確定有多個依據(jù)，可以從學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)科教材內(nèi)容、核心素養(yǎng)、學(xué)情等方面入手。以學(xué)為基點(diǎn)的單元設(shè)計，倡導(dǎo)以學(xué)生為中心、以學(xué)生的學(xué)習(xí)為中心、以學(xué)生會學(xué)習(xí)為中心。因此，在確定單元學(xué)習(xí)主題之前，利用問卷網(wǎng)等數(shù)據(jù)收集平臺，探索、分析、選取學(xué)生感興趣的研究內(nèi)容，并結(jié)合學(xué)生的知識儲備、課程標(biāo)準(zhǔn)、核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)等積極構(gòu)建學(xué)生與真實(shí)世界聯(lián)系的單元學(xué)習(xí)主題。

此外，在主題情境創(chuàng)設(shè)方面，為了提升學(xué)生的共情力，應(yīng)盡量避免通過言語簡單描述情境的方式，積極使用數(shù)字化工具創(chuàng)設(shè)情境視頻資源，鼓勵學(xué)生自編、自導(dǎo)、自演與主題相關(guān)的故事情境，力求在撰寫腳本、表演、欣賞視頻中幫助學(xué)生“親身經(jīng)歷”用戶生活，為后續(xù)的用戶需求定義構(gòu)建良好的情感積淀。

2.基于EDIPT的單元實(shí)施

在單元實(shí)施環(huán)節(jié)，筆者采用EDIPT模型開展人工智能單元整體教學(xué)。下面，以《我來設(shè)計汽車防兒童窒息系統(tǒng)》單元為例展開闡述（如下頁表）。

（1）共情——定制情境，促進(jìn)共情

課前，教師利用課余時間與學(xué)生一起撰寫故事腳本、布置故事場景，組織學(xué)生角色扮演并拍攝成短視頻，學(xué)生在撰寫腳本及角色扮演中初步體驗(yàn)汽車“密閉”狀況下的兒童內(nèi)心感受，促進(jìn)學(xué)生共情體驗(yàn)。課中，教師通過播放短視頻與利用固定句提問，如“從視頻中你看到了什么現(xiàn)象？造成這種現(xiàn)象的主要原因是什么？”增強(qiáng)學(xué)生共情設(shè)計思維強(qiáng)調(diào)“以人為本”，對教師言語創(chuàng)設(shè)的情境學(xué)生常常無法感同身受，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確把握用戶痛點(diǎn)和需求，所創(chuàng)作的作品適配度及實(shí)用性不足。因此，本研究提倡將主題情境可視化呈現(xiàn)，并將角色扮演的過程拍攝成視頻用于課堂授課。引導(dǎo)學(xué)生在撰寫腳本、角色扮演中以體驗(yàn)促進(jìn)共情，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為教學(xué)單元的實(shí)施打下基礎(chǔ)。

（2）定義——合作探究，定義條件

在課堂中，學(xué)生通過合作探究回溯情境細(xì)節(jié)，分析造成汽車窒息事故的必要條件，包含司機(jī)長時間離開汽車將兒童留在車內(nèi)，而汽車處于停止?fàn)顟B(tài)且空間密閉。教師則在巡視環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生思考什么操作會造成汽車密閉、可以使用哪些傳感器檢測司機(jī)及兒童是否離開汽車等情況。當(dāng)學(xué)生的知識及生活經(jīng)驗(yàn)儲備不足時，教師引導(dǎo)學(xué)生借助移動終端自主上網(wǎng)獲取相應(yīng)的信息，提升數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新的能力。在定義環(huán)節(jié)，學(xué)生由于缺乏汽車駕駛經(jīng)驗(yàn)，很難憑借已有的生活經(jīng)驗(yàn)透徹分析項(xiàng)目，進(jìn)而精確定義核心問題和造成這類事故的條件。因此，教師組織學(xué)生通過回溯情境視頻，在探究與合作中確定核心問題和造成事故的條件。當(dāng)學(xué)生遇到困難時，應(yīng)為學(xué)生提供多元支持，通過教師的指導(dǎo)、數(shù)字化學(xué)習(xí)及學(xué)生的合作探究，提升學(xué)生自主分析問題的能力。

基于設(shè)計思維的單元整體設(shè)計案例：我來設(shè)計汽車防兒童窒息系統(tǒng)

（3）創(chuàng)想——問卷助力，創(chuàng)意迸發(fā)

教師搭建基于問卷網(wǎng)平臺的項(xiàng)目設(shè)計單，以問卷為支架引導(dǎo)學(xué)生全面思考問題，在交流合作中學(xué)會自我診斷想法的合理性和可行性。學(xué)生在經(jīng)過“共情”“定義”環(huán)節(jié)后，在問卷的牽引下進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，創(chuàng)想解決問題的多種措施，在合作交流中論證各種措施的可行性和響應(yīng)順序。在創(chuàng)想環(huán)節(jié)中，傳統(tǒng)課堂中的學(xué)生在構(gòu)思時容易受到其他小組的言語影響。以問卷網(wǎng)為支撐的創(chuàng)意收集與分享方式，更有利于學(xué)生集思廣益，遴選出最優(yōu)的問題解決方案，并將創(chuàng)意可視化。此外，問卷網(wǎng)后臺的數(shù)據(jù)能夠幫助教師更加全面地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，教師還可利用問卷數(shù)據(jù)診斷學(xué)情，更好地發(fā)揮教師的引導(dǎo)作用，助力學(xué)生的創(chuàng)想與制作。

（4）原型化——微課支架，原型實(shí)現(xiàn)

舵機(jī)是本單元的新知識，學(xué)生希望使用舵機(jī)實(shí)現(xiàn)汽車門和天窗的開關(guān)。但在實(shí)際使用和編程時學(xué)生容易陷入困境。因此，教師事先提供以二維碼形式呈現(xiàn)的微課支架，鼓勵學(xué)生自主使用移動終端掃碼獲取微課資源，掌握舵機(jī)的使用方法。在原型化環(huán)節(jié)，學(xué)生需要將創(chuàng)想環(huán)節(jié)提出的解決方案原型化，制作出簡單的模型作品。但在將設(shè)計思路、模型及程序一體化時，學(xué)生常常會遇到超出能力范圍的挑戰(zhàn)。此時，教師應(yīng)引入多元數(shù)字資源，營造易于學(xué)生自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)造的學(xué)習(xí)場景，幫助學(xué)生擺脫依賴，自主解決問題。學(xué)生則在運(yùn)用數(shù)字化工具學(xué)習(xí)過程中，主動構(gòu)建知識體系，提升自我規(guī)劃、自我管理、自我評價和問題解決的能力。

（5）測試——多元評價，迭代升級

在課堂中，教師通過作品展示環(huán)節(jié)模擬“用戶”測試。有的學(xué)生質(zhì)疑僅有自動撥打電話功能存在漏洞，萬一出現(xiàn)司機(jī)手機(jī)沒電的情況就會造成悲劇。此時，教師不急于評價，而是引導(dǎo)學(xué)生廣泛交流。有的學(xué)生提出，為了安全可以增加多種預(yù)防措施，如可以增加自動開啟車內(nèi)空氣外循環(huán)系統(tǒng)及空調(diào)功能，讓新鮮空氣進(jìn)入車內(nèi)；有的學(xué)生則提出可以增加自動破窗功能。最后，教師組織學(xué)生對多種措施的先后順序及科學(xué)性、可行性進(jìn)行批判質(zhì)疑，學(xué)生在交流中逐步了解解決問題過程中應(yīng)遵守的道德規(guī)范和科技倫理，形成正確的世界觀、人生觀、價值觀。在作品測試環(huán)節(jié)，受到課堂條件的約束，教師將學(xué)生設(shè)定為“用戶”進(jìn)行評價反饋。此時，創(chuàng)作者將設(shè)計思路及創(chuàng)意物化作品進(jìn)行分享。教師與其他學(xué)生作為“用戶”，就問題是否得到解決以及項(xiàng)目設(shè)計思路與實(shí)物作品的一致性、可行性、科學(xué)性進(jìn)行評價反饋。在這個過程中，教師創(chuàng)造開放、民主的學(xué)習(xí)空間，鼓勵學(xué)生自由辯論，在與“用戶”的交流和評價中，學(xué)生不斷深化批判思維，獲取有價值的反饋意見，促進(jìn)作品迭代升級。

3.基于家校社聯(lián)動的單元評價

課后，教師將學(xué)生的設(shè)計思路及作品展示環(huán)節(jié)，拍攝成視頻并以美篇形式分享給家長，鼓勵學(xué)生帶著項(xiàng)目設(shè)計理念，同擁有駕駛經(jīng)驗(yàn)的家長或汽車相關(guān)領(lǐng)域的專家分享，引導(dǎo)家長與學(xué)生用設(shè)計的眼光重新認(rèn)識這些事物。此時，家長作為“用戶”，帶領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)真實(shí)汽車，探索產(chǎn)品的價值與實(shí)用性、創(chuàng)新性等，給予學(xué)生真實(shí)的用戶反饋，提出可行性建議。美篇的應(yīng)用，架起了家校社聯(lián)動的橋梁，為學(xué)生的成長提供助力。

2021年7月，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步減輕義務(wù)教育階段學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)和校外培訓(xùn)負(fù)擔(dān)的意見》，意見提出：“進(jìn)一步明晰家校育人責(zé)任，密切家校溝通，創(chuàng)新協(xié)同方式，推進(jìn)協(xié)同育人共同體建設(shè)?！币庖娋裣Ｍ茉鰪?qiáng)學(xué)生體驗(yàn)，擴(kuò)展學(xué)生視野，促進(jìn)其成長為德智體美勞全面發(fā)展的人。在經(jīng)歷了課堂測試環(huán)節(jié)后，本研究倡導(dǎo)教師根據(jù)主題組織基于家校社聯(lián)動的單元評價，延伸測試的時間和空間，營造更加專業(yè)、真實(shí)的“用戶”評價環(huán)節(jié)，促進(jìn)作品再次迭代。

● 結(jié)束語

基于設(shè)計思維的人工智能單元整體教學(xué)，充分發(fā)揮了兩種教學(xué)理念的特點(diǎn)和優(yōu)勢，使得學(xué)生更加關(guān)注社會、關(guān)注生活、關(guān)注“用戶”，使得教師從關(guān)注“教學(xué)目標(biāo)”轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)注“學(xué)習(xí)目標(biāo)”，使得學(xué)習(xí)活動更加真實(shí)有效，使得課堂從“學(xué)科教學(xué)”轉(zhuǎn)向“課程育人”，從而更好地落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)，培養(yǎng)高速發(fā)展的信息科技時代所需的時代新人。但人工智能教學(xué)進(jìn)入信息科技課堂的時間還不長，教學(xué)模式還需要繼續(xù)探索與創(chuàng)新，需要教師對設(shè)計思維和單元整體教學(xué)有更深入的理解和認(rèn)識，并能依據(jù)學(xué)校的實(shí)際教學(xué)環(huán)境和學(xué)生的情況進(jìn)行創(chuàng)新與實(shí)踐，從而促進(jìn)人工智能教育的有效推進(jìn)。