“和AI 一起認識負數(shù)”教學(xué)實踐與思考

文|丁亞光

【教學(xué)內(nèi)容】

蘇教版五年級上冊第一單元。

【課前思考】

最近，聊天機器人ChatGPT火熱出圈。作為一款預(yù)訓(xùn)練生成式人工智能軟件，ChatGPT 可以就任何議題生成文本，完成包括回答問題、寫文章、做翻譯、寫代碼、出方案等工作。

ChatGPT 的出現(xiàn)將給教育帶來什么樣的機遇與變化？ChatGPT可以作為一名“教師”進行授課，即使目前它在知識以及能力方面還存在一些缺陷和不準(zhǔn)確之處，但是只需要對ChatGPT 進行相應(yīng)的訓(xùn)練，它一定能做得更好。

可以說，教育與AI 的深度融合時代已經(jīng)到來。作為教師，如何調(diào)整自己的角色定位？如何借助新技術(shù)提升教育的深度和廣度？

本節(jié)課利用某人工智能軟件和學(xué)生一起認識負數(shù)，對人工智能環(huán)境下的教學(xué)進行了一定的探索。

【教學(xué)重難點】

利用人工智能探索問題的方法。對信息的理解和辨別。

【教學(xué)準(zhǔn)備】

某人工智能軟件、希沃易課堂、平板電腦。

【教學(xué)過程】

一、介紹語言處理模型

師：同學(xué)們知道最近爆火的人工智能是什么嗎？

生：ChatGPT。

師：說一說你對它的了解。

生：ChatGPT 是一個人工智能，你問它問題，它都可以回答。

師：你真是一個科技小達人！下面通過一段短片，來進一步了解它。

（播放ChatGPT 的短視頻）

師：今天，我們請來了某人工智能軟件，我們就叫它小A 吧！由它和我們一起來認識負數(shù)。

（揭示課題：和AI 一起認識負數(shù)）

【思考：通過對ChatGPT 的介紹，讓學(xué)生了解當(dāng)前自然語言處理模型發(fā)展的水平，激發(fā)學(xué)生運用人工智能探索新知的興趣?！?/p>

二、了解學(xué)習(xí)方式

師：我們通過什么方式跟人工智能打交道？

生：可以打字。

生：還可以用語音。

師：也就是用這些方式跟AI進行對話。那么，對話要注意什么？

生：語言要清晰，意思要明確。

【思考：引導(dǎo)學(xué)生明確，運用人工智能首先要學(xué)會如何與它進行對話。表達越清晰、明確，得到的反饋越精準(zhǔn)?！?/p>

三、探究概念

1.提出問題

師：關(guān)于負數(shù)，你想知道什么？課前已經(jīng)請同學(xué)們進行了思考，下面請在學(xué)習(xí)小組內(nèi)交流，概括出最想知道的問題，待會兒和小文進行對話。

生：什么是負數(shù)？

生：兩個負數(shù)的和大于零嗎？

生：負數(shù)在生活中有什么應(yīng)用？

生：負數(shù)是誰發(fā)明的？

……

教師歸納：負數(shù)的意義、應(yīng)用、運算、起源……

【思考：研究從問題開始。圍繞“認識負數(shù)”這一主題，學(xué)生討論并提出感興趣的問題，教師適當(dāng)進行歸納，明確研究的方向，以便和某人工智能軟件對話交流?！?/p>

2.角色定位

師：既然有小A，是不是不需要老師了？為什么？

生：說到深奧的東西，老師要給我們翻譯一下。

生：我們在跟AI 對話的時候，有時需要老師的幫助。

師：今天課堂的主角一定是你們和小A，老師就當(dāng)一個助手吧。

【思考：《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》指出，有效的教學(xué)活動是學(xué)生學(xué)和教師教的統(tǒng)一，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師是學(xué)習(xí)的組織者、引導(dǎo)者與合作者。有了人工智能的參與，學(xué)習(xí)過程中各對象的關(guān)系必然會作出相應(yīng)的調(diào)整。教師要弱化知識傳授的角色，同時又要發(fā)揮人工智能無法替代的作用。】

3.負數(shù)的意義

學(xué)生跟小A 對話，提問：“什么是負數(shù)？”

師：說一說，你從小A 的回答中讀懂了什么？

生：負數(shù)是比0 小的數(shù)。

生：負數(shù)與正數(shù)表示的意義相反。

生：正數(shù)前面加上負號便成了負數(shù)。

師：那0 是正數(shù)還是負數(shù)呢？為什么？

生：0 是正數(shù)，因為它的前面沒有負號。

生：0 既不是正數(shù)也不是負數(shù)，因為它是正數(shù)和負數(shù)的分界點。

師：0 到底是正數(shù)還是負數(shù)呢？怎么辦？

生：（齊）問小A。

【思考：學(xué)生初次體驗與人工智能軟件對話，感到很驚奇。教師指導(dǎo)他們學(xué)習(xí)的方法，對于人工智能的回答，從能讀懂的開始認識。對于“0 是正數(shù)還是負數(shù)”的疑惑，學(xué)生自然而然想到了請教人工智能軟件?！?/p>

4.負數(shù)的應(yīng)用

師：有同學(xué)想知道，負數(shù)在生活中有什么應(yīng)用？也來問一問小A。

師：誰來簡單介紹一下，負數(shù)在生活中的應(yīng)用？

生：負數(shù)可以應(yīng)用在溫度、建筑、海拔、金融等方面。

5.深入理解

師：通過和小A 的對話，我們已經(jīng)初步知道什么是負數(shù)、負數(shù)的應(yīng)用。但是，這些負數(shù)在生活中究竟表示什么意義呢？還需要進一步理解。畫圖是理解知識的好方法。小A 也可以畫圖，想不想讓它來畫一畫負數(shù)？

師：和你想的一樣嗎？

生：不一樣。

師：看來，人工智能也不能完全滿足我們的要求，有時展示的信息可能不是我們所需要的。

師：在課前預(yù)學(xué)中，老師已經(jīng)讓同學(xué)們自己嘗試用畫圖的方法解釋在生活中看到的負數(shù)。下面請將你的作品用平板拍照上傳，一起來分享。

學(xué)生拍照上傳作品。教師挑選兩幅作品，請學(xué)生來解釋負數(shù)的意義。

生：-1 表示地面以下第1 層，-2 表示地面以下第2 層，一般是地下停車場。

師：那1 和2 表示的是什么？

生：表示地面以上第1 層、第2 層。

師：0 在哪里？

生：（手指圖中的長線）0 指的是地面。

生：-10℃指的是零下10℃，-20℃指的是零下20℃。

師：10℃和-10℃里面都有10，這兩個10 有什么相同和不同？

生：它們都表示和0℃相差10℃。但是10℃表示的是比0℃高10℃，-10℃表示的是比0℃低10℃。

（教師介紹用正、負數(shù)表示海拔高度）

小結(jié)：正、負數(shù)可以用來表示一組具有相反意義的量。

師：現(xiàn)在再來看一看小A 回答的“什么是負數(shù)”，是不是理解得更深一點？

生：是的。

生：我發(fā)現(xiàn)“如2，代表的就是2 的相反數(shù)”這句話是錯誤的，應(yīng)該是“-2 代表的就是2 的相反數(shù)”。

師：這說明什么？

生：人工智能有時候也會出錯。

師：是的，所以一定要對信息進行仔細地辨別，這個例子就是特別好的提醒。

【思考：只有真正理解了人工智能的語言，才能將知識內(nèi)化。學(xué)生通過畫圖、展示交流，對負數(shù)意義的理解更清晰、更深入。在過程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)人工智能不是萬能的，甚至?xí)峁╁e誤的信息，所以需要進行仔細辨別、修正。進而，學(xué)生對人工智能有了更客觀的認識?！?/p>

6.負數(shù)的運算

師：剛才有一些同學(xué)想了解負數(shù)的運算。負數(shù)的運算并不是小學(xué)里需要掌握的技能。有這樣的想法很好！特別是有了小A，感興趣可以自己探索，包括剛才小A 的回答中提到的“絕對值”，都可以自己去了解。

【思考：人工智能為個性化學(xué)習(xí)提供了有利條件。對于感興趣的問題，學(xué)生完全可以通過與人工智能對話，自己去探索。】

7.負數(shù)的起源

師：負數(shù)是如何產(chǎn)生的？繼續(xù)問一問小A。

人工智能軟件回答。（略）

四、鞏固練習(xí)

師：小A 不僅可以帶我們?nèi)ヌ剿髦R，也可以檢測我們學(xué)習(xí)得怎么樣。

人工智能軟件給出關(guān)于負數(shù)的練習(xí)題。（略）

師：老師課前選擇了幾道題，大家來挑戰(zhàn)一下。

（學(xué)生在平板上完成，大屏即時反饋練習(xí)情況，學(xué)生評講）

【思考：人工智能軟件可以回答問題，也可以設(shè)計問題。這個環(huán)節(jié)一方面展示了人工智能的檢測功能，另一方面學(xué)生在平板上答題并對練習(xí)情況即時反饋，可以讓教師和學(xué)生更好地了解學(xué)習(xí)的效果?！?/p>

五、拓展應(yīng)用

師：今天小A 和同學(xué)們對話學(xué)習(xí)非常愉快，它準(zhǔn)備再給大家展示一個絕活——寫一首贊美負數(shù)的詩。

小A 朗誦這首詩。

【思考：通過“寫一首贊美負數(shù)的詩”，讓學(xué)生從不同的角度對負數(shù)有了進一步的認識。同時，學(xué)生也體驗到大語言模型的重要功能——文本生成?！?/p>

六、回顧總結(jié)

師：通過今天的學(xué)習(xí)，你有什么收獲？

生：我知道了什么是負數(shù)，負數(shù)在生活中的應(yīng)用很廣泛。

生：我還知道了負數(shù)的起源。

師：今天我們通過和AI 對話，收獲了這些新知識。對于這樣一種新的學(xué)習(xí)方式，你有什么感受呢？

生：小A 很厲害，問的問題都能答出來。

生：我們中國的科技很強大。

生：知道了AI 的優(yōu)點與缺點。

生：時代在發(fā)展，教育方式也在改變，我們和AI 一起學(xué)習(xí)，不僅認識了負數(shù)，也體驗了人工智能帶來的幫助。

師：今天，我們在和AI 一起探索新知識的過程中，知道了學(xué)會對話很重要，而且在對話中還要深入理解，同時對信息進行仔細地辨別。我們發(fā)現(xiàn)，人工智能在很多方面確實比人類要“能”。但是，人工智能終究是人類創(chuàng)造的，我們一定要運用自己的智慧，和人工智能一起去創(chuàng)造更美好的未來。

【思考：學(xué)生在“和AI 一起認識負數(shù)”的過程中，不僅掌握了負數(shù)的相關(guān)知識，更重要的是對人工智能有了更深的體驗和認識。特別是通過和人工智能軟件的對話，學(xué)生內(nèi)心產(chǎn)生了人機交流的好奇心，也進一步激發(fā)了學(xué)生利用新技術(shù)探索、創(chuàng)新的愿望。】