選題背景

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》明確指出，學(xué)生應(yīng)“了解人工智能對(duì)信息社會(huì)發(fā)展的作用，具有自主動(dòng)手解決問(wèn)題、掌握核心技術(shù)的意識(shí)”，并在7—9 年級(jí)設(shè)立了專門的模塊“人工智能與智慧社會(huì)”。為了讓學(xué)生親身體驗(yàn)人工智能技術(shù)的魅力，并在實(shí)踐中掌握其技術(shù)原理，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用人工智能解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力，本文以“共創(chuàng)數(shù)字文博館”為單元主線，以設(shè)計(jì)數(shù)字文物為載體，進(jìn)行人工智能基本概念和技術(shù)應(yīng)用的學(xué)習(xí)。

單元設(shè)計(jì)

單元主線設(shè)計(jì)

整個(gè)單元以“共創(chuàng)數(shù)字文博館”為主線，學(xué)生通過(guò)走進(jìn)數(shù)字博物館，運(yùn)用人工智能技術(shù)為選定的文物制作文字和語(yǔ)音介紹、創(chuàng)建文物的卡通形象、制作文物動(dòng)畫視頻等方式，進(jìn)行人工智能課程的學(xué)習(xí)（圖1）。課程內(nèi)容精心挑選了人工智能的多個(gè)核心應(yīng)用領(lǐng)域——機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、生成式人工智能等，通過(guò)這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生將深刻理解人工智能與文物保護(hù)之間的密切聯(lián)系，并嘗試運(yùn)用所學(xué)知識(shí)為文物“復(fù)活”貢獻(xiàn)自己的智慧，從而培養(yǎng)他們的文物保護(hù)與傳承意識(shí)。

單元課程目標(biāo)

認(rèn)識(shí)身邊的人工智能應(yīng)用，感受人工智能在文物保護(hù)領(lǐng)域的重要價(jià)值，激發(fā)學(xué)生對(duì)數(shù)字文博館的興趣和好奇心；理解人工智能的基本原理和應(yīng)用場(chǎng)景，通過(guò)實(shí)踐，初步感受人工智能中的搜索、推理、機(jī)器學(xué)習(xí)等內(nèi)容；能選擇合適的人工智能工具進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)，團(tuán)隊(duì)合作完成數(shù)字文物設(shè)計(jì)，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)合作能力；認(rèn)識(shí)人工智能對(duì)社會(huì)的影響，明確個(gè)人在數(shù)字文博館建設(shè)中的責(zé)任，積極參與文物保護(hù)和傳承活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的信息社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

課程內(nèi)容

本單元共6 課時(shí)，圍繞“共創(chuàng)數(shù)字文博館”這一主線，按“主題選定—場(chǎng)景分析—原理認(rèn)知—實(shí)踐應(yīng)用—綜合創(chuàng)作—展示評(píng)價(jià)”順序推進(jìn)單元課程實(shí)施。在整個(gè)單元中，運(yùn)用“以大任務(wù)帶動(dòng)小任務(wù)，以小任務(wù)構(gòu)建大任務(wù)”方式，讓學(xué)生充分感受創(chuàng)作的樂(lè)趣，達(dá)到“知識(shí)螺旋上升，作品自動(dòng)完成”的效果。單元課時(shí)活動(dòng)見(jiàn)表1。

教學(xué)實(shí)施過(guò)程

入項(xiàng)活動(dòng)：身邊的人工智能+文物（1課時(shí)）

首先，學(xué)生觀看《國(guó)家寶藏》節(jié)目和體驗(yàn)數(shù)字博物館，直觀地認(rèn)識(shí)到人工智能在文物保護(hù)中的重要性，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。然后，引導(dǎo)學(xué)生深入分析國(guó)家在文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)方面的現(xiàn)行策略，幫助學(xué)生構(gòu)建相應(yīng)的知識(shí)體系。隨后，教師闡述本單元的項(xiàng)目目標(biāo)——文物數(shù)字化， 并鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的構(gòu)想（圖2），為單元項(xiàng)目順利開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。

子項(xiàng)目活動(dòng)：文物設(shè)計(jì)師（4 課時(shí)）

子項(xiàng)目教學(xué)流程分為4 個(gè)階段：場(chǎng)景分析、原理認(rèn)知、實(shí)踐應(yīng)用和拓展遷移。學(xué)生將從真實(shí)情境出發(fā)，通過(guò)動(dòng)手操作、積極思考和口頭表達(dá)，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)和創(chuàng)新，從而掌握相關(guān)原理。借助數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)和資源，學(xué)生將探究各類人工智能應(yīng)用背后的實(shí)現(xiàn)機(jī)制；通過(guò)比較不同的體驗(yàn)，學(xué)生將挑選出適合自己的人工智能工具，并通過(guò)實(shí)際操作設(shè)計(jì)數(shù)字文物。表2 為具體的教學(xué)設(shè)計(jì)流程。

出項(xiàng)活動(dòng)：文物展覽廳（2課時(shí)）

學(xué)生將綜合運(yùn)用前一階段活動(dòng)中的材料，創(chuàng)作出內(nèi)容豐富、結(jié)構(gòu)完整的文物作品介紹。每位學(xué)生或小組輪流展示創(chuàng)作的作品，向同伴闡述設(shè)計(jì)理念、采用的技術(shù)手段，以及最終的展示效果，并接受他人的評(píng)價(jià)。展示方式不限，包括演示文檔、視頻、海報(bào)等，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用多種多樣方式呈現(xiàn)創(chuàng)意。展示結(jié)束后，全體學(xué)生參與投票，選出最喜歡的作品。通過(guò)展示交流活動(dòng)，學(xué)生不僅能夠欣賞到同伴的成果，學(xué)習(xí)到他人的優(yōu)秀創(chuàng)意和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，還能根據(jù)同伴提出的改進(jìn)建議與意見(jiàn)，優(yōu)化迭代自己的作品。

在單元的尾聲，教師引導(dǎo)學(xué)生分享自己在本單元學(xué)習(xí)過(guò)程中的收獲、遇到的挑戰(zhàn)及應(yīng)對(duì)措施，鼓勵(lì)學(xué)生思考人工智能技術(shù)在未來(lái)文物保護(hù)和傳承中的可能應(yīng)用，激發(fā)他們對(duì)未來(lái)的思考和探索。

學(xué)習(xí)成果

在本單元的學(xué)習(xí)過(guò)程中，每個(gè)任務(wù)都對(duì)應(yīng)著特定的學(xué)習(xí)成果，不僅可以作為學(xué)生的過(guò)程性評(píng)價(jià)材料，還為最終的項(xiàng)目作品提供了豐富的素材。在本單元的實(shí)際課堂中，每個(gè)小組都利用生成式人工智能工具制作出了令人滿意的作品。

圖4 為學(xué)生投票選出的優(yōu)秀作品截圖。通過(guò)本單元的學(xué)習(xí)，多數(shù)學(xué)生不僅掌握了使用生成式人工智能工具解決實(shí)際問(wèn)題的能力，還顯著增強(qiáng)了他們保護(hù)國(guó)家文物的意識(shí)。

反思與提高

鑒于生成式人工智能工具的更新迭代速度非常迅速，授課教師若能在教學(xué)中融入最新的技術(shù)和平臺(tái)，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作，將顯著提升教學(xué)成效。此外，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生探索不同的平臺(tái)，優(yōu)化輸入提示，多次嘗試以比較作品間的差異，提升學(xué)生使用工具的熟練程度，加深他們對(duì)生成式人工智能的認(rèn)知。