3T思维法则 在人工智能模块中的实施途径研究

王蕾

教学现场

随着人工智能项目的课程化进程的推进，有关具体教学的实施途径成为教师们关注的焦点：如何构建一节承载内容适宜的人工智能课堂？如何做到最大程度地优化教学效能？如何在人工智能课中优化思维的深度和广度？本文据此展开相应的研究。

问题分析

良好的思維推进和表达需要适宜的激发途径，人工智能模块强调分类算法等深度机器学习项目，因此，需要给学生创设良好的思维途径，提供适宜的学习环境，触发学习者有效进行深度思考，创造出具有个性化的人工智能作品。

● 3T思维法则与人工智能课程的理论溯源

3T思维法则来源于行为心理学，它是Tiny Habit、Tigger、Tendency的首字母缩写，指在思考问题的过程中，需要将问题进行分解，每一层级的问题与问题之间没有重复、交叉、相关性，每一层级中不出现遗漏，力求做到完全穷尽。3T思维法则适用于具有较高解析要求的内容而不仅仅是简单表达。因此，3T思维法是用于“深度思考活动”的技术，并可以在一定程度上用于作品创新。在思维的迭代过程中，学生会根据实际情况，进行舍弃、重排与合并，往往与最初的思考行为大相径庭。3T思维法则模式把问题的求解、技术上的可行性和学习效益的可持续性三者整合到了一起。落实在教学过程中，即从设计的角度出发，进行有效的思维创新过程。

3T思维法则突出关键思维过程，通过一定的步骤将学习内容进行富有意义的建构。人工智能课程是有关思维优化、作品表达的技术性学科，教学目标明确，指向具体，使用学生擅长的信息化工具，制作出具有个性化的作品，表达其情绪、思想等内容。因此，每位学习者的作品都具有鲜明的个性特征，有明晰的个性标签和内容差异。所以，人工智能课程的3T思维法则符合其学科的定位和学习诉求，在教学中具有一定的促进作用。

● 人工智能课程中实施3T思维法则的途径

3T思维法则一般包含三个维度：有关汲取认知内核的思维建构——最小化步骤Tiny Habit;有关思维深度的物化思维内涵——设置触发器Tigger;有关思维广度的具化学习环境——制造意义环境Tendency。在此项过程中进行有效的、针对性的学科推进，以追求教学效益的优化。在3T思维法则的实施过程中，以上三个维度渗透其中，建立符合人工智能课程化特征的教学组织形式，帮助学生进行更为高效的学习。

在人工智能课程的自身属性中，技术的要求、作品性的表达、概念性的外延、拓展性的生成等是学科教学目标。在3T思维法则的背景之下，人工智能课程的3T思维法则具有与其他学科共性的认知特征，以及本学科具备的关键性的实施途径。通过以上的过程，建立有效的认知思维的内化教学方式，鼓励学生更为主动积极地进行主观认知的建构。

● 基于3T思维法则的学习过程

1.汲取认知内核：最小化步骤Tiny Habit

人工智能课程化的难点之一是认知内容较多，作品构建环节复杂。优化思维的进程在于认知过程的有效重组。对于思维过程而言，主要差别在于有无底层逻辑的链接。如果可以将认知内容分成大小不同的范围，其“小范围”的认知指向底层逻辑，即本课的认知内核，是教学的核心内容所在。“小范围”所涉及的是最小化步骤，将外界信息通过底层逻辑把这些信息有目的性地进行组合。教师帮助学生提取最小化步骤，简化学习过程。

（1）原设计

《人工智能——表情面板》是人工智能模块基础单元的学习内容，教学目标为掌握表情面板的颜色设置、位置设定等操作，通过建立自己的表情面板，对表情进行有序的管理。本课常规的教学过程较为复杂，包括设备搭建、程序编写等多个步骤，以至于常常出现课时不足的情况。在常见的教学设计中，教师一般会通过“感性体验（放表情视频）→对比表情（教师演示变脸）→提出问题→讲解原理→学生操作→小结课题”的形式来组织教学。在此过程中，学生可以掌握表情面板的基本操作，但是对于“表情”的“管理”过程还处于茫然的随机状态，并没有从主观意识上对表情进行管理。

（2）思考焦点

通过对以上问题进行分析后，我们可以厘清传统设计中的利弊：学生学会了技术，却没有培养其管理的意识;学生学会了操作，却没有负担起创新的行为。所以，该课的教学存在一定的弊端，即缺乏必要的简化过程，导致重点不够突出，学生将大量时间用于低效的认知活动，最终教学效果不佳。

（3）改进型设计

在基于3T思维法则的设计中，教师首先分析学习内容，提炼出其中核心的认知，梳理成简化的步骤，在知其然的基础之上进行知其所以然的创新活动。教学建议如下：

题目：《人工智能——表情面板》。

硬件设备：智能硬件、表情点阵屏。

主题设置：通过对人脸识别系统的模拟，形成具有个性特点的表情面板。

任务层次：喜不自禁1→按照表情进行有序的模拟;怒火中烧2→按照喜好进行不同表情的程序设置;唉声叹气3→按照个性进行个性化的表情面板的建立和命名。

主要流程：

教师首先同屏展示桌面，学生归纳出人类常用的表情。

学生再开始进行表情点阵屏的游戏，不同学习风格的学生表现出的寻找风格不同。风格1→喜：有的通过嘴角表现。风格2→怒：有的通过眉头表现。风格3→哀：有的在表情点阵屏上搜索等。

教师记录不同的学习过程，提出对表情点阵屏进行最小化步骤的规划。

学生感受人工智能对学习的重要意义，提出自己的过程简化主张，并记录在自己的学习单上，再设计理想中的表情点阵屏结构。

教师带领学生自选适宜的学习方式：方式1→表现欢乐时，点阵珠的方向应呈现V字形;方式2→根据喜好性对点阵屏进行设置，小组相互猜猜表情;方式3→根据点阵屏的颜色属性对表情进行管理，分为情绪类、动作类、其他类等。

学生根据自身的情况，选择自己擅长的分类形式。

教师结合不同学生的选择，针对性地进行个别辅导，鼓励同伴间互助。

学生相互参观彼此的表情点阵屏界面，进一步完善自身的表情实验。

教学评析：在以上的教学过程中，教师教学的重点内容发生了变化，将技能灌输变为对学习步骤的指导，更加突出了对生源和学情的处理方式。通过学生喜闻乐见的表情游戏，直观地营造出简单明晰的学习过程，淡化了机械操作的痕迹，注重了对人工智能的表达，因此凸显了人工智能课程的核心素养。

2.物化思维内涵：设置触发器Tigger

著名教育心理学家罗伯特·加涅提出的学习结果分类是重要的教学心理学基本理论，他将学习结果分为智慧技能、认知策略、言语信息、动作技能和态度五个方面。落实在人工智能课程中，体现为设置有效的行为触发器Tigger，从而完成对学生个体的创作认知方式及策略及作品表达方式的有效筛选、对操作技能的高性能掌控、对学习动机的有效激发。3T思维法则在实施过程中，需要教师根据前一阶段的实际情况，对学生可能的设置触发器Tigger进行必要标准设置和诊断性评估。

（1）原设计

《人工智能——智能美容院》是人工智能模块中的常见内容，它取代传统的用系统自带的画图软件来处理图形的方式，将人工智能优化芯片用在中小学的图形处理中。软件自身丰富的素材和模板极大地调动了学生的学习热情。在常见的教学中，一般有如下的设计思路：出示对比图片→导入软件→介绍软件界面→认识界面→任务处理→交流分享→班级评议→教师总结。但是在常规的教学过程中，经常见到由于可选择性过广，导致教师无法驾驭课堂的情况：有的是部分学生专注自己的练习，并不按照教师的任务菜单进行处理;有的甚至出现“学教分离”的情况。

（2）思考焦点

出现以上情况的关键点在于人工智能图像识别模块的属性特点，丰富的素材库使学生眼花缭乱，易分神。如果教师在教学过程中，未能对学习素材进行有效激发，势必产生学生诉求无法表达的情况，导致问题凸显。

（3）改进型设计

在基于3T思维法则的设计中，教师需要针对学习素材设置必要的触发器，以形成符合学生认知需要的素材供给，保证其学习动机。教学建议如下：

题目：《人工智能——智能美容院》

硬件设备：智能硬件、自动优化模块、校园图片。

师：人工智能优化芯片好比图片的“美容院”，接下来让老师拍摄的校园图片也进来“美美容”吧！（演示操作）

任务一：任务触发“美丽吗”？

师：老师拍摄了校园风景图，请帮忙调节亮度（演示操作）[亮度适宜]。

师：对比一下看看还有哪些地方需要修改？（出示两张图片进行对比）

生：两边有多余的部分，需要剪裁。

师：请同学们通过调整“亮度”和“剪裁”给素材中的校园风景图来“美美容”。

教师带领学生认识人工智能优化芯片的界面。（先介绍菜单栏，然后选择不同菜单，观察变的是不同菜单下的菜单项，不变的是常用工具栏）

任務二：行为触发“整洁吗”？

师：我们的校园里不仅有美丽的风景，还有朝夕相处的老师和同学。那怎样把风景和人物两张照片拼在一起呢？这就需要用到人工智能优化芯片的模糊特殊背景灯功能了。

学生按照自己喜欢的方式，利用智能模块进行图片修整。

任务三：迭代触发“更美吗”？

师：为了让图片更有个性，我们还可以适当地添加边框、饰品等。（简单示范操作）请同学们自己探索，使用其他软件中的相关工具，如“边框”“饰品”等功能来美化图片。

教学评析：在以上的设计中，每一个任务推进均由触发器Tigger引起，因此素材的处理方式是流畅自然的，并且从学生熟悉的校园生活出发，营造了学生饶有兴趣的氛围，使得课堂教学收到了良好的效果，体现了人工智能教学的内涵。

3.具化学习环境：制造意义环境Tendency

学习环境是指在教学系统和学习系统中所创建的氛围，在此学习环境中，学习者在学习过程中可以利用一切显现的或潜隐的条件，可用于学习的一切资源，包括信息、人员、资料、设备和技术等。在人工智能课程中，根据表现形态的不同，将学习资源分为硬件资源和软件资源两类。教师应根据具体的学情，制造意义环境Tendency的加工处理，以保证学习资源的有效性。

（1）原设计

《人工智能——拼图对对碰》是人工智能单元的实践课，常见的教学形式为“作品展示→界面认识→考察名称→设计程序→练习编程→展示作品→小结内容→延伸知识”。在多节课中，学生的作品形式单一，缺乏创新性的作品，模仿的痕迹较多。

（2）思考焦点

以上的教学设计在评价环节中，关注对界面名称的表述，缺乏对概念外延内涵的深入理解;关注对软件形式的认识，缺乏对其意义的建构;关注对学生规范性编程的判断，缺乏对程序搭建的指导，最终影响了学生的认知效果。

（3）改进型设计

基于3T思维法则的设计注重评价的制造意义环境Tendency，因人而异地建立适宜的评价标准，鼓励学生建立个性化的内在评价机制，激发学生的创造潜能。教学建议如下：

题目：《人工智能——拼图对对碰》

师：课前我用Python设计了一个简单的加法计算器，请大家自学书本，来试着编一编。

学生自学书本或者学习单，感受程序。

师：现在我们来看一个用Python编写的好玩一点的游戏——拼图游戏。

学生使用教师分发的程序体验拼图游戏。

师：大家有没有成功地把图拼出来？拼图游戏的设计和实现并不困难。除了拼图游戏，还有我们熟悉的“打地鼠”“贪吃蛇”游戏，都可以用Python编写出来。（展示“打地鼠”“贪吃蛇”游戏）

师：请找到你喜欢的游戏项目，用Python语言来尝试编写一个程序吧。

教学评析：在以实验为主线的设计中，学生的选择变得丰富起来，既有与书本相关的“加法计算器”，也有通过Python程序编写的不同类型的小游戏。在这些小游戏中，制造意义环境Tendency内容进行了有坡度的、多次实验的过程，适合每个人的需要，鼓励学生自我认同，学习动机也得以持续。

● 3T思维法则的关注点

在人工智能模块中，学生已有的技能水平对3T思维法则的具体使用有着不同的意义，需要根据生源进行合理的选择。在实际的教学中，相关内容需要教师更为细致的准备和安排，因此在教学中，要进行必要的关注。

首先，尊重学生思维建构的特征。人工智能课程中3T思维法则可用于多种学科，教学中为了寻求较好的效果，可以适当寻找适宜的元素，切勿为了过于简化学习过程忽视了教学目标，以免本末倒置。保证适宜的教学深度，挖掘最优化的教学步骤，易于获取最佳教学效果。

其次，充分了解思维过程的差异性。差异是相对而言的概念，在不同的内容中有不同的呈现形式，需要教师根据实际情况进行处理，寻找其共同的元素进行必要的资源同整;汲取思维的内核，定位于人工智能的应用目标，致力于赋能个人价值，激发个体的创造力。

最后，合理阈值。3T思维法则有一定的阈值，避免过分强调思维简化而导致教学的层次超过可容纳的范围，从而使得教学目标散漫无法聚力。重构底层思维模式，促使教学组织变革，认知过程重新分配，构建教学过程中的自由沟通。