谭珊珊
自2017年国务院发布《新一代人工智能发展规划》以来，人工智能教育成为教育的热点，《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》也明确将人工智能教育列入其中。下面，笔者以《中小学人工智能教育系列（人工智能高中版）》中的《文字识别：小区车牌识别》一课为例，在实践中体验学习，利用数字化学习环境，探索在高中学段的人工智能教学。
● 在体验学习中突出实践性符合当下教与学的需求
体验学习是一种依靠学习共同体，让小组成员间合作交流、探究思考，通过在设计的各种活动中实践，实现培养各项知识和能力的一种学习方式。从高中信息技术教材来看，它对人工智能教学内容的难度和深度要求不高，教师可在教学中选取贴近学生日常生活经验的实例，引导学生在实践中体验学习，进而感受、理解并掌握人工智能的相关原理。因此，体验与实践的教学形式适合当下的教育改革。
● 数字化学习环境是体验实践的保障条件
从杜威提出的“做中学”，到新一轮课程改革中提到的“知行合一”，无不注重实践在教育中的重要性，同样，任何教学方式的应用都需要有一定的教学环境来保障。人工智能教育主要表现在机器模拟人类听、说、读、写等智慧能力的技术体现，教师需要准备摄像头、麦克风、传感器等执行器，还要为学生提供收集数据、搭建模型、训练模型等实践性体验的学习条件，所以，数字化学习环境在人工智能体验教育中是辅助学生理解相关知识、掌握相关原理，促进学生主动建构知识的保障条件。
● 在实践体验的探究中发展学科素养能力
在实践体验中持续探究的教学组织模式可设计以下模块：一是通过数字化学习平台的体验探究，熟悉并掌握常见的人工智能工具，使用合适的工具解决实际问题，掌握人工智能基础知识与技能，发展人工智能意识;二是通过图像化编程实践，将复杂的问题分解为简单的问题，将其化简为可计算的模型自动执行的操作，提高计算思维能力，并能够将解决问题的方法迁移到其他问题的解决中;三是在搭建智能机器人和分享总结中提升人工智能应用与创新能力，认识人工智能伦理，树立人工智能社会责任意识。通过这种教学组织的模式能够让学生感悟人工智能技术与人、自然、社会的关系，把握数据、算法、系统和社会的关系，分辨人工智能技术的“善与恶”，形成技术安全和责任意识，提升技术伦理和道德意识。
● 学情分析
如今的高中生，在学科基础上，通过义务教育阶段的信息技术课程学习形成了一定的信息技术基础;在现实生活方面，感受过如指纹识别、人脸识别、语音识别等人工智能技术的应用，对人工智能技术有很大的学习兴趣;在学习能力上，具有一定的独立思考问、合作探究的能力。不过，他们在人工智能相关具体基础知识、原理、方法、核心算法与应用方面没有任何基础，所以，通过体验实践的方式来了解人工智能相关的内容体系符合当前的学情需要。
● 学习内容分析
《中小学人工智能教育系列（人工智能高中版）》中的《文字识别：小区车牌识别》一课，要求掌握文字识别的工作原理，了解文字识别技术面临的技术难题，辨析人工智能的伦理，从而解决人工智能场景问题的思维活动，并能广泛迁移到信息社会的各个场景中，以此将知识建构、技能培养与思维发展融入运用数字化工具解决问题和完成任务的过程中，形成在信息社会中运用人工智能思维理解、分析、做事的关键能力，形成持续做正确的事的必备品格，形成一贯正确做事的价值观念。
● 教学理念和方法
本节课主要使用在实践中体验的教学方法。通过“新知引入→头脑风暴→体验探究→应用分享→知识延伸”这一主线开展教学活动。在以学习者为中心的实践与反思中，习得知识与技能，培养学生科学思维、辩证分析、协作学习、交流表达等多项能力素养。设计中将人工智能素养中的意识、思维、方法、创新应用、人工智能伦理融入教学过程，从人工智能技能、方法的培养，到意识、能力的培养，再到素养培育的实现，让学生形成人工智能科学的思想方法。
● 教学过程
1.创设情境、头脑风暴发现问题
教师创设实践中体验的教学情境，以车牌识别技术为主线，提出车牌识别技术现在广泛应用的场景有哪些、车牌识别技术存在哪些风险等问题进行讨论，时间在5分钟左右。学生小组头脑风暴，交流车牌识别在生活中的具体应用，并发现其中的问题。
将教学还原到具体的真实生活情境中，让学生在讨论中碰撞出对智能交通、智能安防、人工智能伦理简单的思考。在这个过程中培养学生交流、辩证分析问题的能力素养，实现人工智能“意识、伦理”的素养培育。
2.体验与探究
教师借助数字化学习平台，通过“黑箱”封装的学习模块，让学生体验车牌识别的过程。学生小组讨论，深入分析车牌识别的原理。活动时长为15分钟。
数字化学习环境构建是8人一个小组，提供两台平板和两台智能机器人，学生先通过平板中的车牌识别的模块体验过程，理解图像识别和图像分割的原理，再借助图像化编程和智能机器人，总结并分享文字识别的工作原理，如图1所示。
学生通过车牌识别技术与原理的操作，体验车牌识别的应用场景，在探究推进的过程中利用“黑箱”封装的学习模块，理解和剖析文字识别原理;小组在体验过程中，逐步梳理出结论和观点，并利用智能机器人的语音功能完成知识“分享”，增加了人工智能教育本身智能的体现，也让分享和交流更具有趣味性。此过程中的“黑箱”封装学习模块，让技术工具成为学生自主化学习的表现工具，为学生提供了更加深刻理解、更多运用知识、更多动手创作的机会，使其成为自主学习的主人，为体验实践增值加分。整个体验实践过程，培养了学生小组协作、知识梳理、交流表达等关键能力，实现了人工智能“思维、方法”的素养培育，也突破教学中了解文字识别技术面临的技术难点和辨析人工智能的伦理的重点。
3.实践操作与应用分享
教师设计制作车牌识别机器人，体现实践性。活动时长为15分钟。每组学生两套设备，一套利用图像化编程制作车牌识别机器人，另一套运用语音模块梳理小组的观点，并用智能机器人进行分享。
通过使用图形化编程的方式制作车牌识别机器人的实践，能加深对文字识别技术原理的理解，并在设计实践的过程中，发现文字识别技术面临的技术难题。这种基于场景应用的图形化编程设计，能培养学生的计算思维能力，而且利用机器人“分享”和梳理学习观点的方式，有利于学生建构学科知识，培养逻辑思维能力。此环节实现了人工智能“创新、应用”的素养培育，也有效突破了文字识别工作原理这一难点。
4.知识延伸与评价总结
教师拓展文字识别的其他应用场景，总结原理、应用、伦理，对小组活动进行点评。活动时长为5分钟。学生完成小组评价表（如图2）。
● 教学反思
在数字化学习环境中，学生以小组合作的方式，通过自主、探究、实践、体验的学习过程掌握相应的知识技能，生成学科核心素养。教师在整个教学过程中讲解时间不超过5分钟，主要起到引导和启发的作用，把课堂还给学生，突出了学生在体验实践中的主体性。
创新之处：①教学方法中突出探究活动中体验式学习的实践。以学习者为中心，利用数字化学习平台中的车牌识别模块，小组合作探究出文字识别的工作原理，从意识、思维维度培养了人工智能素养。②教学过程中突出编程操作对体验式学习的应用。小组合作利用模块化编程方式制作的车牌识别机器人，让学生解决人工智能场景设计问题，从思维、创新应用维度培养了人工智能素养。③教学活动中关注分享、评价对体验式学习的反思。在探究和编程环节设计了两次分享与评价，学生利用机器人助理，实现学习中知识、技能、态度等反思性的梳理，解决了高中生不爱表达的问题，培养了人工智能科学的思想方法。
不足之处：在以小组为单位的评价方式中忽视了个体的认定，可考虑增加开放式问题，让评价更加多元。另外，因数字化学习平台中未提供评价模块，现阶段采用的是纸质评价方式，但存在不方便量化的问题，这需要改变。
参考文献：
[1]李文君.体验式学习理论研究综述[J].教育观察，2012（06）：83-89
[2]戴维·H·乔纳森.学习环境的理论基础[M].郑太年，任友群，译.上海：华东师范大学出版社，2002：6-7.
[3]中共中央国务院.国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知[EB/OL].[2020-05-10]（2017-07-08）.http：//www.gov.cn/zhengce/content/2017-07/20/content_5211996.htm.
[4]周邵锦，王帆.K-12人工智能教育的逻辑思考：学生智慧生成之路——兼论K-12人工智能教材[J].现代教育技术，2019（04）：12-18.
[5]陈凯泉，何瑶，仲国强.人工智能视域下的信息素养内涵转型及AI教育目标定位——兼论基础教育阶段AI课程与教学实施路径[J].远程教育杂志，2018（01）：61-71.
本文系中央电化教育馆课题项目“基于核心素养培育的高中校本资源开发与应用”[编号：教电（2021）01-024号]的研究成果。
