曾結(jié)婷

摘 要：在教學中，文章以單元教學核心素養(yǎng)為旨歸，設計了“AI程序我體驗”“AI程序我設計”和“AI程序我創(chuàng)編”三個活動，通過問題引領、任務分解、情景遷移等方法，引導學生借助數(shù)字資源和數(shù)字設備進行探究學習，逐步掌握中英文語音識別程序的編寫原理和方法，提高數(shù)字化合作與探究能力，發(fā)揚創(chuàng)新精神。

關(guān)鍵詞：大單元教學；人工智能技術(shù)；核心素養(yǎng)

一、案例背景

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》的修訂，重在育人導向，強調(diào)“構(gòu)建邏輯關(guān)聯(lián)的課程結(jié)構(gòu)”“學科原理與實踐應用并重”的重要性。這些關(guān)鍵詞都指向一個教育熱點詞——“大單元教學”。而提煉大主題是單元教學的核心，學習的目標與內(nèi)容、任務與活動、過程與評價等都圍繞大主題開展，構(gòu)建單元主題使整個教學形成向心結(jié)構(gòu)，有效促進信息意識、計算思維、數(shù)字化學習和信息責任四個重要素養(yǎng)有機融合，共同促進學生數(shù)字素養(yǎng)與技能的提升。

“語音點餐機器人”是對人工智能三年級上冊第5課“讓電腦聽話”的教學內(nèi)容重組，圍繞“AI智慧餐廳”大單元主題，設計“語音點餐機器人”學習子主題，以“點餐活動”為活動主線展開“編寫中英文語音識別程序”的學習。本單元的目標是“理解人工智能技術(shù)的工作原理及應用價值”，著眼于培養(yǎng)學生的信息意識和計算思維。

二、案例描述

（一）創(chuàng)設情境，引出課題

通過觀看迎賓機器人攬客的情景，回顧本單元“AI智慧餐廳”第4課的學習內(nèi)容，讓學生感受迎賓機器人的強大語音識別和合成功能，為本課設計語音點餐機器人的學習埋下伏筆。本環(huán)節(jié)中以“你最欣賞這個機器人的哪些表現(xiàn)？”和“你還希望它有什么本領，使這家餐廳更加智能化？”兩個關(guān)鍵問題，激發(fā)學生的奇思妙想，發(fā)揚創(chuàng)新思維，讓學生調(diào)用已有的智能生活經(jīng)驗進行思考，形成整體意識。

（二）體驗感知，理解原理（AI程序我體驗）

本環(huán)節(jié)以“做中學”為指導思想，先讓學生體驗點餐程序的工作流程，幫助學生初步感知語音識別技術(shù)的應用，激發(fā)學生的探究欲和學習興趣。然后結(jié)合學生豐富具體的操作經(jīng)驗提煉出語音識別的工作原理，讓學生對語音識別技術(shù)有了更深入的理解，為后面的應用原理編程程序的學習做好鋪墊。

（三）實驗操作，驗證原理（AI程序我設計）

本環(huán)節(jié)中圍繞“電腦是如何運用語音識別技術(shù)來識別中文的？”這一研學問題設計兩個編程任務，第一個任務是“編寫中文語音點餐程序，讓電腦識別你說的食物名稱”，第二個任務是“設計一個中英文語音識別程序，實現(xiàn)用不同的按鍵來選擇用中文或英文點餐”，由淺入深，逐步推進，突破中英文語音識別程序編寫這一難點。

在任務一中，引導學生利用在線平臺發(fā)布的微課、參考指南等數(shù)字資源，進行探究學習，學生通過自學初步掌握了中文語音識別程序的編寫方法和編寫原理。為加深學生對語音識別原理的理解，及時追問學生：“語音點餐程序能否識別家鄉(xiāng)的方言？”并引導學生對照黑板板書分析是哪個步驟出了問題？學生通過猜想與驗證，發(fā)現(xiàn)是“比對模型”這一步驟出錯了，從而得出“因為目前還沒編寫出方言的語音模型，所以不能比對出方言語言對應的文字”這一結(jié)論。本環(huán)節(jié)能有效培養(yǎng)學生獲取有用信息解決問題的意識，學生的計算思維得到一定的發(fā)展。

為順利過渡到任務二的學習，依據(jù)新課標“倡導真實性學習”的課程理念。

筆者在教學中創(chuàng)設了這樣一個真實問題情景：“餐廳客人來自五湖四海，說的不止是一種語言，但我們設計的這個點餐程序只能用一種語言來點餐，怎么辦好呢？”

學生發(fā)現(xiàn)語音點餐機器人的不足并激發(fā)學生想到要為點餐機器人設置多種點餐語言的學習需求，自然過渡到“使用按鍵來切換點餐語言的程序編寫”的任務學習。學生通過小組合作，借助流程圖很快設計出中英文語音識別程序的算法，并依據(jù)流程圖原理編寫出對應的代碼。最后學生能聯(lián)系生活實際，運用所學知識進一步完善語音點餐機器人的功能，發(fā)揚創(chuàng)新精神。在這樣一個“設計—實踐—反思—改進”的循環(huán)迭代教學中不斷優(yōu)化教學，深化應用，促進學生核心素養(yǎng)發(fā)展。

（四）全課總結(jié)，智能測評

新課標強調(diào)對學生的評價要與新技術(shù)深度融合，本環(huán)節(jié)借助數(shù)字化設備——智能學伴對學生進行課堂檢測和自我評價，學生通過搶答和自評，教師依托大數(shù)據(jù)分析，及時了解學生答題進程、掌握得好與不好的地方、答對率和低分率以及學生對自己表現(xiàn)的滿意度，有針對性地講解，反饋質(zhì)疑，充分調(diào)動學生學習的積極性，促進課堂教學的有效性，落實教學評一體化的要求。

1. 課例片段1：運用語音識別原理編寫中文點餐程序。

師：根據(jù)這個原理，自己動手編寫一個語音點餐程序，編寫之前我們先來思考一個研學問題：電腦如何運用語音識別技術(shù)來識別中文的？為了解決這個研學問題，我們先來完成基礎任務。

師：老師發(fā)現(xiàn)大部分同學都已經(jīng)把這個程序完成了，誰愿意和大家分享你設計的點餐程序？說說你用了什么積木來讓電腦識別你說的中文？

生1：我用了一個“詢問，開始中文語音識別”積木來識別中文，還用了一個“運行被點擊”積木讓程序開始工作。

生2：我設計了一個英文點餐程序。因為餐廳會有外國客人，把語音識別積木中的中文語言改為英文語言就可以了。

……

師：同學們，老師發(fā)現(xiàn)這個語音識別積木能識別中文、英文和粵語等語言，想一想，能不能識別家鄉(xiāng)的方言呢？請你說一句方言來點餐，看看我們的語音識別程序能否識別出來？

生1：不能。

師：請問您來自哪里？請你上臺說一句方言來點餐，好嗎？

生：大家好，現(xiàn)在我用一句湖南話來點餐。

師：為什么電腦不能識別她說的方言？是語音識別過程中的哪一步出現(xiàn)問題了？

生：比對模型。

師：由于工程師還沒成功編寫出除粵語外的其他方言語音模型程序，所以暫時不能識別出對應方言的語言文字。如果你想把家鄉(xiāng)話發(fā)揚光大，將來可以由你編寫家鄉(xiāng)方言的語言模型。

2. 課例片段2：編寫中英文語音識別程序，實現(xiàn)用不同的按鍵來選擇用中文或英文點餐。

師：小程序員們，餐廳客人來自五湖四海，說的不止是一種語言，但我們設計的這個點餐程序只能用一種語言來點餐，怎么辦好呢？

生：增加英文點餐功能。

師：你很聰明哦，能想到把兩種點餐功能結(jié)合起來。老師有一個好辦法，我們可以用鍵盤上的按鍵實現(xiàn)語言切換。當客人想用中文點餐，就按c鍵。當客人想用英文點餐，就按e鍵。這個中英文點餐程序你會設計嗎？不急，我們先用一個流程圖來梳理設計思路。請小組合作學習，討論如何讓電腦根據(jù)客人按下的按鍵來做對應語言的語音識別？把討論結(jié)果填在流程圖上。

……

師：部分同學還沒編寫成功，是遇到什么困難了嗎？

生：重復執(zhí)行不知道放哪里/按下按鍵不能點餐。

師：哪位同學能幫幫她？

生：要把重復執(zhí)行代碼放在最外面。

師：原來我們到這里只是編好中文和英文語音識別程序。要想反復地點餐，還需使用“重復執(zhí)行”積木，這樣電腦才能一直收到我們的指令。

三、案例反思

1. 教材重組結(jié)構(gòu)化。本課以核心素養(yǎng)為導向，充分發(fā)揮課程育人價值。采用大單元主題教學，緊密圍繞“AI智慧餐廳”單元主題，創(chuàng)設“語音點餐”這一子主題，實現(xiàn)教材內(nèi)容重組和二度開發(fā)，用點餐這一真實生活情景為主題，巧妙地完成“中文”到“英文”語音識別的學習過渡，自然而流暢，內(nèi)容連貫、層層遞進、優(yōu)化設計，有效教學。主題新穎有趣，貼近生活，學生經(jīng)歷從體驗到理解和創(chuàng)編的真實過程，充分發(fā)揮學習小主人的魅力，讓課堂不僅僅是傳授知識，更多的是學生核心素養(yǎng)的提升。

2. 教學方法多樣化。為讓學生更好地掌握用編程的方法來調(diào)用語音識別積木從而實現(xiàn)語音識別技術(shù)，本課采用情境教學、任務驅(qū)動、范例教學、小組合作多種教學方法組織教學，在教學過程中堅持以生為本，教師為輔的原則，為學生提供微課、研學案、參考指南等腳手架，讓學生經(jīng)歷自主學習、合作探究的過程，掌握語音點餐程序的編寫原理和方法，發(fā)展計算思維。

3. 學習方式創(chuàng)新化。本課融通多種技術(shù)和在線平臺開展教學，為學生打造數(shù)字化學習環(huán)境。在教學過程中師生依托人工智能在線平臺開展任務發(fā)布、獲取學習資源、創(chuàng)造作品和提交任務等數(shù)字化學習活動，創(chuàng)新學生的學習方式，培養(yǎng)學生有效利用數(shù)字設備解決問題的能力和創(chuàng)新意識。

4. 作品創(chuàng)作數(shù)字化。人工智能是信息科技課的分支，也是有產(chǎn)出的，就是學生作品，學生運用所學編程知識，借助數(shù)字平臺創(chuàng)編程序，創(chuàng)造出了獨具特色、功能完善的數(shù)字化作品。在創(chuàng)造過程中本人給予學生充分的創(chuàng)作時間和展示機會，并通過自我評價、小組互評、教師點評多元化評價，綜合評定學生各方面的表現(xiàn)，提高學生學習的積極性。

本課能很好地落實融合五育、融通技術(shù)、融匯四評、培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的課標要求，構(gòu)建學生樂學的課堂教學新樣態(tài)。但本課也有一些不足，比如教師演示時偶爾忘記控屏，二是思維性點播可以更深入。雖然三年級的人工智能課以通識教育、體驗為主，但在課堂中適當對問題進行追問，滲透思維提升也是有必要的，總的來說大單元教學在提升教學效益、落實課程核心素養(yǎng)的同時，能達成培養(yǎng)學生發(fā)展核心素養(yǎng)的目的。