当前我国中小学的人工智能教学在实施过程中存在目标定位不清、内容体系不明以及情境设计真实性不足等问题。本研究依托“大概念”和“项目教学”，设计了大概念视角下的人工智能项目教学模式，包括“确定项目主题，引出大概念”“制定项目目标，分解大概念”“设计项目活动，建构大概念”“开展项目评价，深化大概念”四个基本环节，并以“帮‘盲’红绿灯识别器的设计与制作”项目为例阐述具体的实施策略，以期为新课程背景下的人工智能教学提供参考与借鉴。

问题提出：人工智能教学面临现实困境

作为一种新型的教育形态，我国中小学的人工智能教育教学尚处于探索时期，在教学目标、教学内容、情境设计等方面面临一定的现实困境，具体表现在如下三个方面。

一、教学目标定位不清

目标能在一定程度上反映教师对学生思维培养的心理倾向，并进一步影响其能力提升、思维发展的层次和水平。从现有的人工智能教学实践看，创客教育、机器人教育、编程教育等是其主要的依托形式，虽贯以“人工智能”之名，但很多仍为简单重复的编程技能训练或硬件拼搭设计，抑或是事实性知识的记忆与同化，目标定位模糊不清，缺少对学生思维尤其是计算思维的有效引导，导致人工智能教学未能彰显应有的时代价值。

二、教学内容体系不明

作为自带“跨学科”特性的人工智能学习内容，其所涉及的知识广泛，同时具有较强的综合性与挑战性，但目前一些中小学实施的人工智能教学，学习内容零散随意，缺乏系统化的逻辑结构体系，教师对学生学习的引导也往往浅尝辄止，导致人工智能教学的整体性特征难以体现。

三、情境设计真实性不足

人工智能教学需要真实的情境做载体，强调在体现学科特点与逻辑的基础上与生活紧密关联。但不少教师基于自身的“假想性真实”，脱离学生的真实生活和认知水平开展教学；或是简单将生活场景搬到教室，学生难以从中抽象出学科问题，致使生活逻辑与学科逻辑割裂。

如何通过教学培育学生适应智能时代的核心素养？作为兼具中心性与生活价值的大概念，能有效统合学科逻辑与生活逻辑，被认为是落实核心素养的必要抓手。项目式学习更是落实核心素养的有效手段之一。因此，本文尝试构建大概念视角下的人工智能项目教学模式，并结合项目教学案例进行具体阐述，以期为一线教师开展人工智能教学提供可资借鉴的范本。

关系探讨：大概念与项目教学何以可能

大概念（Big Ideas）也称大观念、大思想，具有中心性、高阶性、建构性以及可迁移性等多维特性。项目教学以建构主义为理论基础，强调以解决真实问题为导向，将知识与真实问题相联系，通过项目构思、项目分解、项目开展、项目评价等环节调动学习者的全身心参与，使其在有意义的实践探究活动中积极建构、完善自身的知识体系，从而获得对某一学科基本概念与原理的深度理解，提升知识的迁移应用能力。

大概念与项目教学之间的关系具体如图1所示，两者有机融合，能助推学生学科核心素养的发展。

模式构建：以人工智能大概念为目标导向

要构建大概念视角下的人工智能项目教学模式，首先，需要明确人工智能大概念有哪些，即大概念的提取与选择问题，以其为导向设计教学目标体系；其次，需要考虑如何将大概念“嵌入”项目教学的各环节，确保目标稳妥落地。

一、人工智能大概念的提炼

通过研读《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”），笔者发现可将其中划分的“应用系统体验”“机器计算与人工计算的异同”“伦理与安全挑战”三部分内容作为人工智能这一课程大概念之下的次级概念。

三者之间并非割裂，课堂教学应对其都有所涉及。由于大概念的高度抽象性和综合性，教师在具体教学实施过程中还应通过多种方式对其进一步细化分解，形成概念体系。

二、人工智能项目教学模式构建

笔者根据学界认可度较高的是刘景福、钟志贤提出的项目教学六环节构建了大概念视角下的人工智能项目教学模式。（图2）

确定项目主题，引出大概念

教师应依据新课标的理念及各学段的内容要求和素养表现，确定项目主题并将其置于学生的生活场景中，以体现项目的生活价值，激发并调动学生的学习兴趣，由此引出大概念，统领项目的开展。

制定项目目标，分解大概念

引出人工智能大概念后，教师应将其进一步细化为具体可操作的层级目标序列，指导学生开展探究学习。可以从学科知识、问题解决、学科思维三个维度制定项目目标。在目标表述上，可结合布鲁姆认知目标分类理论合理选用思维动词，如分解、判断、比较、建构等，凸显对学生高阶思维能力的培养。

设计项目活动，建构大概念

项目活动旨在促进学习者达成项目目标，建构对人工智能大概念的意义理解。对此，教师应进一步将活动分解为环环相扣、循序渐进的“子活动集”，并提供项目资源或工具，为学生的学习搭建“支架”，减少无效活动占据的时间。

为更好地为教师设计项目活动提供抓手，笔者进一步设计了项目活动的简要实施流程。（图3）

案例设计：帮“盲”红绿灯识别器的设计与制作

基于上述理论探讨，本研究以“帮‘盲’红绿灯识别器的设计与制作”项目为例，简要阐述大概念视角下人工智能项目教学模式的实施策略。

一、项目主题

项目主题为设计一款帮“盲”红绿灯识别器，所创设的情境是：红绿色盲患者不能正确识别交通信号灯，请利用人工智能技术帮助他们设计一款能自动识别交通信号灯的装置。由此引出项目大概念：人工智能具备从大量数据中学习的能力（知识类大概念）；人工智能技术能帮助人们更好地生活，应善于利用它来解决生活中的问题（观念类大概念）。

二、项目目标

学科知识：理解图像识别的一般流程和基本原理；掌握慧编程中的机器学习模块的使用；能采集图像进行识别，判断模型的准确性。

问题解决：在教师的指导下，能根据实际需求分解问题，制定问题解决方案，通过小组合作完成红绿灯识别器的设计与制作。

学科思维：认识到人工智能技术可以帮助人们更好地生活；形成利用人工智能解决问题的意识及迭代思维，在此过程中发展计算思维。

三、项目活动

项目活动分为明确问题、制定计划、开展探究、反思优化以及迁移应用环节，各环节的具体内容见表1。

表1

四、项目评价

案例采用过程性评价与总结性评价相结合的方式，具体的评价方法包括观察法、图文分析法、作品评价法以及评价量规，如表2所示。

表2

本项目面向初中生，他们的思维发展正处于可脱离具体事物获得概念、进行抽象逻辑思维的阶段，具有进行概念理解、实践创新的基础。项目以帮助红绿色盲患者设计红绿灯识别器为主题，一方面，促使学生在解决真实问题的过程中形成大概念，感受人工智能的生活价值（观念类大概念）；另一方面，主题情境的营造富含人文情怀，使学生关注不同色觉的人群，并联想到更多在生活中存在困难的人，激发其社会责任感。在项目活动中，教师从“讲台上的圣人”变为学生身边的“向导”，以帮促者的身份引导其积极开展自主建构；学生完整经历了数据收集、模型训练、模型应用的人工智能实现过程，初步理解了人工智能可以通过数据进行学习（知识类大概念）。在反思优化环节，教师引导学生对模型识别率与样本数量关系。

进行深入探讨，旨在加深学生对这一大概念的认识，同时也使其深入体会问题解决的过程并不是一蹴而就的，需要根据现实的反馈不断修改调整产品，从而形成问题解决的迭代优化思维。

文章引自：高宇,于颖.大概念视角下人工智能项目教学模式构建[J].基础教育课程,2023,(21):12-18.

编辑：徐航    校对：罗添    预审：施羽晗    终审：聂竹明