巧用支架理论 融通教学脉络

随着科技的飞速发展，人工智能（AI）正日益渗透到生活的各个领域，在中小学阶段实施人工智能教育已势在必行。本文以《AI的三角法则》一课为例，基于支架式教学模式，激发学生的学习兴趣，创建积极的学习氛围。

一、支架式教学概述

支架一词形象地说明教师在教学过程中为学生搭建学习的平台，帮助学生内化已学知识的同时实现新知识的学习，这一教学方法便被称为“支架式教学”。

“最近发展区”理论认为，学生独立解决问题时的已有水平和教师指导下学生解决问题时的潜在水平之间存在一定差距。为了提高学生自主解决问题的能力，教师需要提供支架作为桥梁，填补现有水平与潜在水平之间的差距，教师在教学过程中起到的便是提供支架和创造最近发展区的功能。

二、基于支架式教学理论的教学实践研究

（一）支架式教学设计

《AI的三角法则》教学主要目标是让学生掌握人工智能的三大核心要素及其在人工智能中所起的作用，培养学生理论联系实际的能力和科学探索的精神。基于学生人工智能素养发展的需求，以及本节课的教学目标，本研究采用范例支架、活动支架、问题支架等手段，帮助学生完成本节课的学习任务。

1.范例支架

在整个教学过程中，教师始终以人类智能的实例贯穿人工智能三要素学习的各个环节，学生通过对照已有的人类智能三要素的范例，逐一类比学习人工智能的三要素及其在人工智能中的作用，让学生在建立已有知识和新知识联系的过程中，对比迁移学习新知识点，形成更为深刻的理解。

2.问题支架

对于人工智能三个要素的学习，教师给每个要素设置了从引入到总结全过程的问题链，穿插微课展示、活动探究、小组讨论等环节，阶梯式地启发学生思考，引导学生在解决问题的过程中自主地形成“发现问题、分析问题、探究验证、解决问题”的学习闭环。

3.活动支架

人工智能三要素的概念理论性强、抽象性高、外延性广，学生难以通过文本知识的学习建立对人工智能三要素完整而具体的认识。因此，教师设计了 “猛兽乐园”和“校队选拔会”两个游戏化实践活动。其中“猛兽乐园”活动中教师引导学生给人工智能设置优质和劣质两种不同的数据标注，学生根据机器人在这两种数据训练下抓取结果正确率的差异，感受“数据”在人工智能当中的作用；“校队选拔会”活动中，学生小组合作比较两种排队算法谁的速度更快，从而理解“算法”对于人工智能的重要性。

（二）支架式教学实施

1.教师搭建支架，开启课堂教学

教师播放“鹦鹉学舌”的短视频并引导学生根据最新学习的语文课文《少年中国说》来思考总结人类智能的学习过程，构建人类智能三要素的三角法则并引出《AI的三角法则》这一课题，为学生搭建人类智能的范例支架，并将这一横向迁移的范例贯穿课堂的整个教学过程中。

2.师生共入情境，发挥潜在水平

教师播放“人工智能的学习之路”视频并提出问题链，同时请同学们以小组为单位带着问题进行“猛兽乐园”的实践活动。学生在教师问题支架和活动支架的引导下，激发个人的学习积极性。实践活动结束后，教师组织师生问答和小组之间的生生交流，让学生分享自己的观察和发现，同时总结“数据”这一要素在人工智能当中的作用。这一过程激发了学生潜在的学习水平，培养了学生自主探究和协作思辨的能力。

3.学生独立思考，加深知识理解

在“数据”要素的游戏化活动——“猛兽乐园”的基础上，教师提出“算力”要素的引入之问：“猛兽乐园中人工智能在哪里进行学习？”学生独立思考和讨论分享后教师给出总结：人类智能的学习需要在大脑中进行，人工智能的学习同样也需要在计算机等硬件平台上进行，不同的硬件有不同的性能，我们用算力来衡量计算机等计算设备处理信息的能力，算力是人工智能运行的物质基础。最后，学生在算力概念的基础上，给算盘、计算机、云计算三种计算平台的算力进行排序。通过排序活动，学生们不仅加深了对算力概念的理解，还培养了比较和评估不同计算平台算力强弱的能力，深化了学生对抽象知识概念的理解。

4.学生协同学习，实现共同进步

教师给出“同样数据和同样算力”的真实案例，让学生思考这一案例中人工智能的学习效果由什么决定，学生带着自己的假设进行“校队选拔会”的实践活动，并以小组为单位汇报选拔会中哪一队的排队速度更快。接着，教师引导学生总结并提炼出人工智能三角法则的“算法”要素，并强调在相同数据和算力的情况下，算法的设计对人工智能的学习效果有着重要的影响。学生们通过实际操作和小组协作，不仅提高了对人工智能算法的理解，还培养了问题解决和数据分析的能力，更深刻地领会到了团队合作的重要性。

5.通过效果评价，提高教学质量

在整个教学过程中，教师通过多种教学环节，全面评估学生的个体理解和学习效果。教师通过与学生的互动，及时提供个性化的反馈，指导学生在学习中不断改进学习策略。同时，在课程进行中，教师灵活地调整教学方法，根据学生的反馈和理解程度进行适当修改和补充，提高教学质量。通过这样的教学方式，教师能够更好地满足学生的学习需求，激发学生的学习兴趣，使整个教学过程更为生动有趣，为学生成长提供更具针对性和有效性的支持。

三、结语

支架式教学把学生学习的情境性、自主性、协作性、修正性融合在一起，形成了一套契合中小学人工智能课程的教学模式，为学生提供了更具实践性、个性化和综合性的学习体验。这种教学模式不仅有助于培养学生的团队精神、创造性思维和解决问题的能力，促进学生知识学习的深度和广度，也为学生的人工智能素养和未来在人工智能领域上的专业发展奠定了坚实的基础。

责任编辑 李少杰