基于“體驗學習圈”的人工智能教學實踐探究

滕倩

【摘 要】隨著信息科技的快速發(fā)展，人工智能教育已成為當今教育領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。但由于沒有課程標準、沒有教材、沒有課程評價，如今的人工智能教學仍面臨著重重困境。本文以庫伯的“體驗學習圈”理論為基礎(chǔ)，摸索、探究小學人工智能教學，以期為更好地開展人工智能教學提供參考。

【關(guān)鍵詞】體驗學習圈 人工智能教育 體驗教學

21世紀，在教育信息化浪潮的助推下，人工智能教育逐漸成為當今教育領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》《教育信息化2.0行動計劃》等相關(guān)政策的出臺，也為我國人工智能教育提供了新的發(fā)展機遇，各中小學陸續(xù)開展人工智能課程。但由于沒有課程標準、沒有教材、沒有課程評價，人工智能教育也出現(xiàn)了如“教學模式一刀切”“以偏概全教編程”“智能理論滿堂灌”等一系列問題。如何開展人工智能教學仍面臨著重重困境。

一、小學人工智能教育現(xiàn)狀

目前，人工智能教育已成為基礎(chǔ)教育中非常重要的一部分，并且陸續(xù)在中小學開展。但人工智能作為一門融合了多學科原理的課程，對于學生來說抽象、晦澀難懂。如何在小學開展人工智能教學，仍處于摸索階段。

（一）“三無”是現(xiàn)狀

無課程標準、無教材、無課程評價的“三無”狀態(tài)是人工智能教學的現(xiàn)狀。教什么？怎么教？配套的教學教材是什么……一線教師面對一門新興學科茫然無措。目前的人工智能課程的教材大多數(shù)是基于機器人大賽培訓教材整理出來的，教材設置缺乏邏輯性，大多數(shù)自成體系，對于學生來說晦澀難懂、不易理解。

（二）教學模式一刀切

“搭建+編程”是當前人工智能教學的主要教學模式。學生依照搭建手冊，按部就班地搭建模型，接著進行編程學習。一刀切的教學模式、機械式的灌輸，從根本上遏制了學生想象力和創(chuàng)造力的發(fā)展，歪曲了學生對人工智能的科學認知，使學生錯誤地認為“人工智能=編程”，并不能從根本上培養(yǎng)學生的人工智能素養(yǎng)。

（三）教學目標底層化

小學人工智能的教學目標僅涉及對人工智能知識的理解，教師對學生的要求就是掌握課本上的知識，從而遺漏了新課標要求的對學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，缺少高階思維的目標導向，限制了學生思維品質(zhì)的發(fā)展。

二、“體驗學習圈”理論內(nèi)涵

20世紀80年代，美國學者大衛(wèi)·庫伯在前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，開創(chuàng)性地提出了“體驗學習圈”理論，包括具體體驗、反思觀察、抽象概括與行動應用四個環(huán)節(jié)。

這一理論認為，學習是基于體驗的持續(xù)性過程，是一個螺旋上升的發(fā)展過程。學習者在內(nèi)部經(jīng)驗與外部環(huán)境相互作用的過程中，不斷生成新的體驗，在親身體驗的同時，不斷鍛煉思維能力，確保掌握并理解知識理論，促進知識的遷移，最終培養(yǎng)解決問題的能力。

在“具體體驗”環(huán)節(jié)中，學習者是感知者的角色。學生通過親身體驗或者探究活動，依靠自身感官來獲取直接經(jīng)驗，是整個學習過程的準備與基礎(chǔ)階段，但是，這種直接經(jīng)驗是籠統(tǒng)和即時的。在“反思觀察”環(huán)節(jié)中，學習者是觀察者的角色。學習者對前期所獲得的籠統(tǒng)的、即時的直接經(jīng)驗進行回憶、解構(gòu)，之后再觀察、再學習，將其不斷內(nèi)化，上升為一般、抽象的認知?！俺橄蟾爬ā杯h(huán)節(jié)，是學習者領(lǐng)悟的過程，在這一環(huán)節(jié)中，學習者是思考者的角色。在這一環(huán)節(jié)中，學習者基于自身的知識經(jīng)驗，將“具體體驗”環(huán)節(jié)的直接經(jīng)驗和“反思觀察”環(huán)節(jié)的認知，不斷地進行思考、內(nèi)化，最終轉(zhuǎn)化為符號語言，并概括出一般的解決方案。最后，在“行動應用”環(huán)節(jié)中，學習者是實踐者的角色。學習者在全新的情境中進行實踐和檢驗，在行動中發(fā)現(xiàn)不足并優(yōu)化方案，實現(xiàn)了體驗的“外延”擴展，也為下一次體驗學習做準備，使學習圈得以迂回和反復。

總而言之，“體驗學習圈”是一個具體的知識建構(gòu)內(nèi)化的過程。“具體體驗”環(huán)節(jié)獲得直接經(jīng)驗，“反思觀察”和“抽象概括”環(huán)節(jié)內(nèi)化知識的內(nèi)涵，“行動應用”環(huán)節(jié)對知識進行實踐、檢驗、應用，并進行進一步的延伸、發(fā)展，最終形成了“知識體驗—知識建構(gòu)—知識應用”的循環(huán)。

三、基于“體驗學習圈”的小學人工智能教學策略

新課標明確提出，倡導真實性學習，注重創(chuàng)設真實情境，讓學生實現(xiàn)“做中學”“用中學”“創(chuàng)中學”。基于“體驗學習圈”的人工智能教學就是真實性的學習。學生通過親身體驗或者置身體驗情境，獲得直接經(jīng)驗，再在教師的引導下進行觀察、反思，形成進一步的認知，然后結(jié)合自身的認知經(jīng)驗，不斷內(nèi)化，抽象概括出解決問題的方案，最后進行實踐應用，對知識進行進一步的延伸。接下來，筆者以《AI上智慧生活》叢書中的“交警‘小助手’”為例進行具體闡述。

（一）具體體驗，明確探究問題

具體體驗主要有兩種方法：一是設計體驗活動，讓學生在真實生活中具身體驗、直接實踐；二是設計體驗情境，創(chuàng)設合理的、貼近生活的真實情境，讓學生置身真實情境中體驗。不論是真實的體驗活動，還是創(chuàng)設真實情境，都要從學習者本身出發(fā)，充分調(diào)動學習者的全部感覺器官，讓學生全方位地獲得直接經(jīng)驗。在此環(huán)節(jié)中，教師要加以引導，不能讓學生的思維過于發(fā)散。學生應在具體體驗中定義出關(guān)鍵問題，然后緊緊圍繞問題的發(fā)現(xiàn)和界定進行學習和探究，在探究過程中培養(yǎng)問題界定的能力。

人工智能知識對于小學生來說，晦澀難懂、不易理解。因此在具體體驗階段，教師要讓學生能夠動手操作或者自己探究，從而獲得直觀上的體驗。這樣獲得的直接經(jīng)驗是調(diào)動了感官參與的過程，更加讓人印象深刻，更能調(diào)動學生的學習興趣與積極性。

例如，在“交警‘小助手’”一課中，教師要設計交警機器人來減輕交警叔叔的負擔，就需要深入了解交警的工作。教師可以帶領(lǐng)學生進行實地體驗，讓學生充分調(diào)動感覺器官，沉浸式地感受交警指揮交通的工作，由此獲得直接經(jīng)驗，明確交警指揮交通的工作內(nèi)容。

（二）反思觀察，推動深入探究

反思觀察就是為了讓學生找尋直接經(jīng)驗和學習之間的聯(lián)系。學生進行再觀察、再反思，以形成進一步的認知，培養(yǎng)問題意識和思維習慣。在此環(huán)節(jié)中，教師要以啟發(fā)式對話來幫助學生進行反思觀察、解讀體驗，而不能用成人的想法與思考來解讀體驗。體驗如果被成人化，就是一種“假體驗”，學生不僅不能從中內(nèi)化知識，還會產(chǎn)生抗拒心理，喪失了“體驗”本來的意義。

所以，教師在此階段可以通過如“你感受到了什么？”“發(fā)生了什么？”“為什么這樣做？”等一系列啟發(fā)式的問題對話，幫助學生對復雜的問題進行解構(gòu)，將其劃分為一個個子問題，對子問題進行分析并歸納。同時，教師還要充當學生學習過程中的腳手架，提供相應的學習資源或?qū)W習通道。

例如，在“我是小交警”一課中，學生通過體驗交警叔叔的工作，對于指揮交通已經(jīng)獲得了直接經(jīng)驗。此時，學生就需要去解讀交警的具體體驗，對問題進行分析與細化。教師主要就是引導、啟發(fā)學生，通過對話交流，一步步地拆分交警叔叔的工作，并對其進行分類、歸納。

（三）抽象概括，提高思維水平

抽象概括是教學的核心、重點，是指向思維養(yǎng)成的環(huán)節(jié)。本環(huán)節(jié)的重點不是學生對于知識掌握了多少，而是對于思維能力的培養(yǎng)。教師不能只是手把手地教，更應該讓學生能夠獨立自主地完成從直接經(jīng)驗到間接經(jīng)驗的抽象概括。該環(huán)節(jié)中的一切思維活動都應當由學生自主完成。只有經(jīng)歷了這個過程，學生才能在內(nèi)化和遷移其學習經(jīng)驗的同時，實現(xiàn)思維品質(zhì)的充分發(fā)展。

因此，在此階段，教師需要給學生預留足夠多的時間，讓學生獨立地將問題進行抽象化的表達，用數(shù)學符號去表達問題及確立項目任務，在分析問題的基礎(chǔ)上構(gòu)建模型，選取并設計算法程序，制訂最一般化的解決問題的方案。

例如，在“交警‘小助手’”中，學生經(jīng)過前期分析，已初步進行歸納、分析。在此環(huán)節(jié)，學生需要將直接經(jīng)驗進行抽象概括，轉(zhuǎn)換成符號語言。學生可以借助流程圖或者思維導圖等語言對問題進行梳理，如“交警指揮交通時，什么時候停，什么時候左轉(zhuǎn)？”都是需要學生在此環(huán)節(jié)進行內(nèi)化、梳理的。

（四）行動應用，支持深度體驗

行動應用是將抽象概括的知識運用于新的情境中，以達到知識的拓展和延伸。新的情境應當是一個與實際生活緊密相連的情境，這是至關(guān)重要的。學生所學習的知識應該是為社會生活所服務的，而不是脫離實際的泛泛而談。因此，怎樣才能讓學習再次回歸真實的生活世界？它意味著對獲得的經(jīng)驗、知識、技能或態(tài)度在現(xiàn)實生活中進行驗證。

對此，教師可以進行跨學科活動，設計與生活緊密相連的主題探究活動，讓學生在探究的活動任務中，整合知識、融會貫通。學生的學習空間不只局限于狹小的教室，還可以是整個校園，甚至可以延伸到校園外，讓學生將所學知識實踐于實際生活中。

例如，“交警‘小助手’”一課，經(jīng)歷了“體驗交警工作—拆分、歸納交警工作—抽象概括交警工作”等一系列學習活動之后，學生已具備相應的知識。接下來，教師應給予學生一定的時間與空間，讓學生根據(jù)自身的編程知識進行深度體驗，在實際生活中進行檢驗，不斷地修改、提升，最終發(fā)揮交警機器人的功能，減輕交警叔叔的工作壓力。

“體驗學習圈”不是一成不變的、死板的教學流程，不是在一節(jié)課中機械地套用四個環(huán)節(jié)。顧名思義，學習圈是一個圈、一個環(huán)形的。如學習者在“抽象概括”環(huán)節(jié)無法進行下一步時，即可再生成一個“具體體驗”環(huán)節(jié)，一環(huán)套一環(huán)，降低認知難度；學習者也可以從任意環(huán)節(jié)進入學習圈，如學生前期已有相關(guān)體驗，就可以直接從“反思觀察”環(huán)節(jié)開始，避免浪費教學時間；一節(jié)課中也不是只有一個學習圈，可能有多個學習圈?？傊诮虒W實踐中，一切皆從學習者本身出發(fā)，根據(jù)學習者的學習需求進行調(diào)整。

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