基于新课标的人工智能教学案例研究

蔡纯霞

一、项目背景

新课标强调信息科技以素养导向为主，坚持立德树人的目标，鼓励“跨学科主题”课程设计，实现技术学习与技术应用之间的整合。为了创新人工智能教学课堂，本案例以体验智能台灯为主题，通过创设合理的教学情境，运用信息科技手段，有效进行跨学科融合教学，将人工智能、科学、思政、美术等多个学科进行有效融合，让学生通过课程学习，充分认识和体验智能台灯，发挥人工智能教学的教育价值和育人功能，深入探寻人工智能教学模式。

二、学情分析

在知识层面上，三年级的学生已经了解人工智能的含义与技术应用，知道利用图形化编程工具完成语音识别等。在第一课时，他们已经掌握了智能台灯的搭建和开灯程序的编写，并具有强烈的学习兴趣和学习热情。在能力层面上，三年级的学生的计算机能力水平差异较大，程序思维较弱，因此要采用流程图分析、小组合作交流的学习方式，培养学生分析需求、利用计算思维解决问题的能力，同时确保每一位学生都能参与学习。

三、学科核心素养

（一）信息意识

1. 认识到编程是人工智能的基础。

2. 能描述出智能台灯的工作原理、应用场景和发展方向。

（二）计算思维

1. 知道如何下载程序和测试智能台灯。

2. 体验语音识别智能台灯的知识与应用。

3. 通过合作探究编写出智能台灯的关灯程序。

4. 通过小组合作，能自主设计个性化智能台灯。

（三）数字化学习与创新

通过自主学习任务单、小组交流合作和请教老师的学习方式，激发学生持续探究智能台灯的思维活动和学习热情。

（四）智慧社会责任

通过学习，增强探究和应用人工智能技术改善学习与生活的责任意识。

四、教学总体思路与策略

本案例重点侧重于第2课时，以“体验智能台灯”为主线，通过体验、实验、应用三个层次的活动了解智能台灯的工作原理及制作。以学习内容模块化、学习过程活动化和学习活动情景化为原则，以做中学和构建主义理论为指导思想，遵循“一主三环”的课堂教学范式，培育学生信息科技素养和探索创新精神，助力课程实现立德树人的目标。落实此目标，结合科学、思政、美术学科进行跨学科融合，达成多个学科核心素养的提升。

五、学历案

（一）主题与课时

教材选自广州市人工智能三年级上册第6课“体验智能台灯”（第2课时）。

（二）课标要求

1. 了解数据的作用与价值。列举数字设备对社会发展和人们生活的影响。

2. 知道数据编码的作用与意义，理解数据编码是保持信息社会组织与秩序的科学基础。

3. 在网络应用过程中，合理使用数字身份，知道数字身份对个人日常学习与生活的作用和意义，规范地进行网络信息交流。

（三）学习目标

本课是广州市人工智能三年级上册第6课第二课时内容，承接第一课时已经学习了解语音识别的工作原理和运用，搭建智能台灯机器人和语音识别技术开灯的程序编写，继续学习编写语音识别技术关灯的程序编写，体验智能台灯的使用。并且能够在此基础上，根据需求优化语音识别应用的情境，通过流程图分析需求，能使用图形化编程工具编写简单的程序，实现更丰富的语音识别效果。

（四）资源与建议

1. 教学环境：多媒体电脑室、云课堂平台、101教育PPT系统、mind＋软件、问卷星。

2. 教学工具：智能台灯套件、麦克风、彩泥、塑料瓶子、纸碟、无痕胶。

3. 教学资源：课件、板书、微课、学习任务单、学生编程素材包、个性化灯光编程素材包。

4. 学习建议：（1）可通过阅读教材和学习任务单辅助学习。（2）课堂上可以根据教师的指引，通过自主上机操作、小组讨论、观看微课、全班交流分享等方式开展学习。（3）在学习过程中，总结归纳，梳理知识，进行课后反思，完成反馈调查表。

（五）学习过程

1. 创设情境，激活课堂

学习任务一：观看微课：醒目仔家里的智能台灯应用情境。（检测目标1）活动1：学生观看视频。

2. 学习新知，共同探究

学习任务二：观察并体验智能台灯。（檢测目标1）活动2：学生体验智能台灯的功能。

学习任务三：学习智能台灯工作原理。（检测目标1）活动3：思考问题：为什么智能台灯能听懂人的话？活动4：回顾梳理智能台灯的工作原理。

学习任务四：懂得程序赋予了智能台灯像人类的智能行为。（检测目标2）活动5：观察没有下载程序的智能台灯套件进行对比。活动6：观看微课，将程序下载到智能台灯中。

学习任务五：探究活动一：编写智能台灯关灯的程序。（检测目标2、目标4）活动7：复习开灯程序的编写。活动8：编写关灯程序。活动9：汇报、分享学习成果，归纳总结，回顾流程图，巩固知识。

3. 个性创作，成果交流

学习任务六：探究活动二：自主设计个性台灯。（检测目标1、目标2、目标3、目标4）活动10：欣赏微课智能台灯灯光秀。活动11：小组合作，设计个性化台灯。

学习任务七：汇报成果，分享经验，点评交流。（检测目标4、目标5）活动12：个性展示，拓宽视野。活动13：归纳总结深化提高。

4. 归纳总结，深化提高

学习任务八：课堂反思。（检测目标3、目标4、目标5）活动14：发散思维，提升能力，将课堂延伸到课外。活动15：完成课堂反馈调查表。

（六）检测与练习

1. 探究活动一：编写智能台灯关灯的程序。（检测目标2、目标4）

2. 探究活动二：自主设计个性台灯。（检测目标1、目标2、目标3、目标4）

3. 展示自己小组的个性台灯。（检测目标4、目标5）

4. 点评作品和提出意见与建议。（检测目标1、目标3、目标4、目标5）

六、案例反思

本节课以智能台灯为主线，结合时政热点，进行跨学科设计，符合现阶段基础教育改革的趋势。内容营造数字化时代的学习氛围，对培养学生的信息素养、创新能力和关心时事起到引导作用，落实立德树人和信息科技的核心素养任务。

（一）遵循“一主三环”教学范式，打造生态课堂

人工智能普及教育应以通识学习为主，从体验、实验、应用三个层次来开展教学，让学生从经历体验、亲自试验到最后升华应用。

（二）巧设课堂情境，突破重难点

本节课以语音识别为教学主线，在课堂导入设计了醒目仔做作业时使用智能台灯的动画，创设情境，吸引学生的兴趣。在整堂课，笔者设计了由学生体验测试教师的智能台灯的活动，在探究活动一，学生实验测试自己设计的开关灯程序，再到探究活动二，通过小组合作应用设计智能台灯，并测试，层层递进，让学生轻松掌握知识点。

（三）多元化评价，激发学生的创作激情

在课堂上，无论是让学生汇报自己的个性化智能台灯，创作作品时充当小老师，还是让学生在教师的引导下评价作品，谈感受和收获，都不同程度地提升他们的技能，锻炼了他们的口头表达能力，增强他们的自信心，培养他们的团队精神。通过课堂问卷反馈中可以看出经过堂上的学习，学生对本节课的重难点知识掌握较好，能达到预期的效果，形成完整的“教—学—评”一致性。

不足之处是由于智能台灯套件有限，每个小组五到六个人只能配套一台，这样导致学生没办法及时检测作品的成果，并且由于语音识别对环境要求很高，这样对测试效果影响很大。个性创作环节，由于时间的限制，大部分只能完成基础的操作，只有少数学有余力的学生在完成任务的基础上进行创新，拓展功能。