人工智能校本课程的教学推进

周占美

摘要：开展人工智能教学的重要性不言而喻。开设人工智能课，在课时、设备、师资培训等层面作出努力，同时尝试筛选改编合适的教学内容，组建实力均衡的学习小组，针对不同的主题使用不同的学习单，结合虚拟情境设计学习活动，用展示平台和量表优化评价，保证人工智能校本课程的推进。

关键词：人工智能；教学内容；教学活动；评价方式

人工智能技术的发展水平已经成为衡量一个国家科技综合实力的重要指标。早在2003年，教育部审核通过的高中信息技术教材就包含了《人工智能初步》选修分册。2008年，这部分内容又被列入了必修模块，其重要性不言而喻。笔者所在的学校从多方面进行尝试：专门开设人工智能校本课程，保证课时；使用“未来小镇”套装、uCode软件，配备平板电脑和笔记本电脑，满足学生硬件、软件方面的需要；邀请专业人员提供“一对一”长期上门培训服务，确保每节课都有专业人员指导试上。教学推进层面，我们在筛选改编教学内容、组织学生高效率完成学习任务、合理设计教学活动、优化评价方式等方面做了尝试。

一、 筛选改编教学内容

我们参考华东师范大学出版社出版的教材《AI在未来小镇》，通过反复研讨和试上，对其中的内容做了筛选改编，保留其中的7个主题，结合学校的系列活动，新增贴近学生生活的3个主题，初步形成了“1个简介＋10个主题”的人工智能课程教学内容。

简介部分的名称为“初识AI”，安排1课时，选定设备为台式机，主要让学生了解、体验、畅想人工智能。主题一的名称为“方寸之间”，安排3课时，选定设备为台式机、平板电脑、uApp软件，主要让学生熟悉uApp的设计界面及流程，了解其程序的编写和调适，以及“我爱南京”App制作。主题二的名称为“翻译大师”，安排2课时，选定设备为台式机、平板电脑、uApp软件，主要让学生熟悉“翻译大师”App组件功能的介绍和界面设计，了解“翻译大师”App程序的编写和调试。主题三的名称为“掌上绘画板”，安排2课时，选定设备为台式机、平板电脑、uApp软件，主要是让学生了解“掌上绘画板”App组件功能的介绍和界面设计、“掌上绘画板”App程序的编写和调试。主题四的名称为“智能灯光”，安排4课时，选定设备为台式机、平板电脑、uKit Explore软件、未来小镇套装盒，主要是让学生了解智能灯光系统的相关硬件和软件，灯光程序的编写和调试，各类传感器的介绍和使用、拼搭和展示。主题五的名称为“活動展示”，安排3课时，选定设备为台式机、平板电脑、uApp软件、uKit软件、未来小镇套装盒，主要是让学生熟悉舵机的使用。主题六的名称为“智能电灯”，安排3课时，选定设备为台式机、平板电脑、uApp软件、uKit软件、未来小镇套装盒，主要是让学生了解智能电灯App设计、Explore主板程序设计、蓝牙组件和模块的使用、造型设计。主题七的名称为“遥控赛车”，安排3课时，选定设备为台式机、平板电脑、uApp软件、uKit软件、未来小镇套装盒，主要是让学生熟悉汽车模型搭建，了解“遥控赛车”App设计和Explore主板程序设计，蓝牙连接控制小车运动，并在科技节展示作品，包括智能售卖机、智能停车场、自动感应车等。主题八的名称为“猜年龄”，安排2课时，选定设备为台式机、平板电脑、uApp软件，主要是让学生了解“人脸检测”App所用组件和API的调用，程序的编写及调试。主题九的名称为“智能服务”，安排2课时，选定设备为台式机、平板电脑、uApp软件、未来小镇套装盒，主要是让学生掌握导购机器人模型搭建、App界面设计及程序编写调试的方法。主题十的名称为“未来小镇展示”，安排3课时，选定设备为台式机、平板电脑、uApp软件、uKit软件、未来小镇套装盒，主要是让学生展示期末作品，及时总结。

主题一到主题三是关于uApp软件的使用，主要涉及App的界面设计和程序编写。从“广告牌”到“翻译大师”再到“掌上绘画板”，编程难度逐步增加。主题四中新增uKit Explore软件和部分硬件设备，程序并不难，学生只需掌握其中的简单编程和上传操作，并学会使用传感器。主题五是新增内容，属于综合活动课。因为临近学期末，本主题主要是巩固前面所学内容，同时给学生自由创作的空间。主题六也是新增内容，是在新学期起到承上启下的作用。原来教材中的遥控赛车涉及大量的搭建工作，并且引入了蓝牙模块的连接，对学生学习和教师教学都有不小的挑战。新增的智能电灯内容，只要求学生掌握蓝牙组件和模块的使用，不涉及结构搭建。主题七延续主题六蓝牙模块的使用，融入要求更为复杂的uKit Explore程序的编程和赛车的搭建。结合学校的科技节活动，学生容易生成各式各样的创意。主题八和主题九涉及Web客户端组件的应用和API的调用。主题十是新增的综合活动课，作品作为期末考评的主要依据。

二、 组建实力均衡的学习小组

人工智能教学需使用未来小镇套装盒，包含外形搭建、App界面设计、编程等综合性学习任务，具有一定的挑战性。组建学习小组，让学生分工合作，有助于取长补短，提高课堂活动效率。此外，学校提供的设备，不能满足学生人手一份的需要，分组有利于资源的合理分配。

分组合作完成学习任务的方式有很多。笔者尝试过按座位号就近分组和自由组合分组，效果不佳，总会出现一个小组中三个组员都不参与的现象。后来，笔者留意上课表现优秀的学生，最终挑选出了14位组长，让他们发挥引领作用，带动整个小组积极行动。一段时间后，笔者会根据学生的表现更换组长，调整组员，力争做到每个小组实力均衡。这样的分组合作方式，充分考虑了教师的上课需求和学生的自由意志，效果较好。

三、 针对不同的主题使用不同的学习单

为了保证教学的高效实施，笔者尝试使用课堂学习任务单和设备管理清单推动和监测学生活动。

（一） 课堂学习任务单

课堂学习任务单大致有两种类型。

一是个人学习任务单，主要包括学习目标（教师填写）、App名称、主要目的（功能）、界面设计、组件功能、其他说明、困难和收获等内容。每人一份，下课前提交。

个人任务单主要在主题一、主题二、主题三、主题八、主题九使用uApp的过程中使用。可以说，个人学习任务单就像是学生完成课堂任务的导航，先让学生了解本节课的学习目标，进而确定App名称，并对其进行规划设计，最后在uApp中设计界面。

二是小组学习任务单，主要包括学习目标（教师填写）、作品名称、外形设计、功能说明、编程实现、其他说明、困难和收获等内容。

小组学习任务单主要在主题四、主题五、主题六、主题七、主题十的活动展示课中使用，每个小组一份，合作完成，下课前提交。

小组学习任务单要特别标注各个部分的主要负责人，任务落实到个人，避免有的学生无所事事。如此，既能将小组具体分工及任务分配落到实处，实现小组深度协作，又能在课程内容上给予学生引导和帮助。

（二） 设备管理清单

人工智能课堂教学中，如何管理好大批设备和零件，保证下节课顺利推进，是个难题。为此，笔者采用设备管理清单，把管理权下放给每个小组，让每个小组长每节课前后清点设备然后上交。如在主题四的教学中，学生首次接触未来小镇套装盒。教师让学生依据设备管理清单（详见图1），认真记录使用前领取设备和使用后归还设备的情况，逐一核对打勾。这样可以及时发现缺少的设备，追责到个人。

四、 结合虚拟情境设计学习活动

我们的人工智能教学都在虚拟的“未来小镇”中开展。教师会结合虚拟背景，设计贴近学生生活的活动。例如，在主题一中，学生首次利用uApp软件制作App。设备调试成功后，教师让学生完善“我爱南京”App，界面设计的素材可以自己定，也可以设计其他自己

设备管理清单

月日星期第节初一班第组组长组员序号设备名称使用前使用后序号设备名称使用前使用后1开发板1个97pin线1根2保护板2片10USB线1根3电池1个11眼灯2个4蓝牙1个12亮度传感器1个5开关1个13红外传感器1个6直流电机1个14温湿度传感器1个73pin線20根15按压传感器6个图1

感兴趣的App。有一个学生说他要收集自己从小到大的照片，做一个“给妈妈的礼物”App，界面上有一个个按钮，点击后会出现照片和文字，且伴随悦耳的音乐。我们还设计了和学校学习生活相融合的活动，如结合10个主题活动月，呼应不同的主题学科设计活动。每年五月份是科技月，按照教学进度，对应教学主题七。此时，我们会留出5个课时，鼓励学生展示之前制作的App，再充分利用所学知识，以小组为单位，设计和制作人工智能创意作品，可以涵盖智慧校园设计、智能家居设计、智趣生活设计等。每个小组针对自己选择设计的作品，从开发背景、外形设计、功能说明、主要亮点等方面做介绍。此举大大激发了学生的创作热情，每个小组生成的作品五花八门，有智能售卖机、智能停车场、自动感应车、机器人、飞机、创意客厅设计等，科技感和创意感满满。

五、 利用展示平台和量表优化评价

学校为人工智能课程搭建的展示平台主要有学校官网、微信公众号、橱窗、优必选的“擎课堂”平台等。每结束一个主题活动，教师都会把优秀作品放到学校官网展示，鼓励学生再创佳作。比如，第一学期结束主题四和主题五的教学后，教师利用优必选的“擎课堂”平台，上传了所有小组的作品，积极组织学生和家长点赞。获赞数前十名的学生，摘得最佳人气奖；所有参与的个人和小组，都会获得小礼品。这样的展示评价方式，让学生的参与热情高涨，他们纷纷在微信朋友圈转发，吸取他人建议，查漏补缺；给予他人建议，促进共同成长。对于小组合作完成的作品，师生、家长共同评选出最受欢迎奖，不仅在学校橱窗展示作品，还对获奖小组给予加分奖励。每学期课程结束，学校还会推送两期公众号文章，着力宣传优秀作品。

此外，教师会制作评价量表，细化评价标准，让学生找到设计和优化的目标。例如，在主题一“方寸之间”第三课时，教师设计了“我爱南京”评价表，提醒学生设计时要观照界面美观、功能完善、创新创意三个方面。学生设计完毕，教师将评价一级指标设定为“界面美观（45%）”“功能完善（45%）”“创意独特（10%）”，要求作品做到：文字清晰、图片美观、组件布局合理；组件命名清晰、功能完全实现、项目保存规范；作品新颖、有创意。根据学生的表现，师生交流作出星级评价。评价过程中，同伴会分别从三个方面对作品提出建设性意见，以起到激励、提醒的作用；小组评价，除了评价作品外，还会对组员的表现，如服从安排、合作精神、任务完成度等作出评价；教师评价，主要对学生操作过程中出现的有待优化完善的做法给予及时指点，引导学生设计出界面美观、功能完善、创意十足的作品。

人工智能课程开设一年来，学生收获了知识，收获了快乐，在小组合作中提升了团队合作精神，在一次次参与中发展了计算思维。接下来，我们尝试在如下几方面作出调整：课时方面，每周的信息课和人工智能课分单双周轮流上；内容设置方面，前期的App内容设计和后面动手拼搭的主题穿插进行；课堂管理方面，采用“双师课堂”模式，每节课也可以安排两位志愿者协助；等等。我们期待通过更多积极探索，让人工智能教育更为扎实地在初中常态课中落地生根，开花结果。