中小學(xué)人工智能課程“教—學(xué)—評(píng)”一體化的三個(gè)問(wèn)題與三條路徑
文_林小紅 顧榮楨 李惠乾 鐘柏昌*
（華南師范大學(xué)教育信息技術(shù)學(xué)院；*通訊作者）
2017年，國(guó)務(wù)院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確提出要在中小學(xué)階段開(kāi)設(shè)人工智能相關(guān)課程。自此，人工智能課程在全國(guó)范圍內(nèi)逐步推廣，各地結(jié)合實(shí)際情況探索多樣化的課程實(shí)施模式。然而，由于我國(guó)各地區(qū)在算力基礎(chǔ)設(shè)施、師資水平等方面存在發(fā)展不均問(wèn)題[1]，《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》僅在9年級(jí)設(shè)置了“人工智能與智慧社會(huì)”模塊，表明在全學(xué)段普及人工智能課程仍面臨一定挑戰(zhàn)。在這一背景下，深圳市作為人工智能教育普及的先行者，積極探索具備國(guó)際視野與本地特色的人工智能課程體系。2024年10月，深圳市教育局發(fā)布了《深圳市義務(wù)教育人工智能課程綱要（修訂版）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《綱要》），為我國(guó)人工智能課程的全學(xué)段推進(jìn)和“教—學(xué)—評(píng)”一體化實(shí)施提供了重要參考。
理論引領(lǐng)回答三個(gè)問(wèn)題：為何、何謂與如何？
為何“教—學(xué)—評(píng)”一體化？
美國(guó)教育學(xué)家古德萊德（John I. Goodlad）曾將課程實(shí)施分為5個(gè)層次：理想的課程、正式的課程、領(lǐng)悟的課程、運(yùn)作的課程和經(jīng)驗(yàn)的課程。正式的課程由教育行政部門(mén)制定，包括課程計(jì)劃、課程標(biāo)準(zhǔn)和教材，是學(xué)校教學(xué)的基本依據(jù)。但從正式課程大綱發(fā)布到教師理解，再到教學(xué)實(shí)踐，最終到學(xué)生體驗(yàn)的過(guò)程中，常因教師理解、教學(xué)壓力、學(xué)生差異等復(fù)雜因素，導(dǎo)致經(jīng)驗(yàn)課程偏離正式課程設(shè)計(jì)。為減少這一“偏差”，強(qiáng)化正式課程對(duì)一線教學(xué)的指導(dǎo)效能，“教—學(xué)—評(píng)”一致性原則應(yīng)運(yùn)而生，并在《義務(wù)教育課程方案（2022年版）》中有具體闡述，不僅明確了“為什么教”“教什么”及“教到什么程度”，更強(qiáng)調(diào)“怎么教”的具體指導(dǎo)，以促進(jìn)教、學(xué)與評(píng)的連貫一致，確保課程目標(biāo)的達(dá)成。
然而，“教—學(xué)—評(píng)”一致性與當(dāng)前一些主流教育觀念之間存在抵牾。新課程改革中“課堂生成”“生命·實(shí)踐教育”與“知識(shí)建構(gòu)”等后現(xiàn)代教育理念，倡導(dǎo)以學(xué)生為中心，通過(guò)學(xué)生自主構(gòu)建知識(shí)，發(fā)展其主體性，這與強(qiáng)調(diào)“教—學(xué)—評(píng)”一致性的觀點(diǎn)存在沖突。為避免爭(zhēng)議，本文采用“一體化”而非“一致性”的表述，因?yàn)榍罢弑磉_(dá)的是一種動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)觀念，而后者含有“線性對(duì)齊”的意味。進(jìn)一步說(shuō)，“教—學(xué)—評(píng)”一體化并非傳統(tǒng)“以評(píng)定教”至“以教定學(xué)”的模式，而是通過(guò)教學(xué)、學(xué)習(xí)、評(píng)價(jià)三位一體的動(dòng)態(tài)平衡，實(shí)施科學(xué)化、系統(tǒng)化的教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生自主、高效、有生命力地學(xué)習(xí)，發(fā)展其主體性。鑒于人工智能課程的挑戰(zhàn)性，本文將“教—學(xué)—評(píng)”一體化作為課程實(shí)施的核心原則，以強(qiáng)化《綱要》對(duì)一線課堂的指導(dǎo)作用。
何謂“教—學(xué)—評(píng)”一體化？
“教—學(xué)—評(píng)”一體化以“教”為起點(diǎn)，首先明確教學(xué)目標(biāo)，圍繞學(xué)生“學(xué)”的全過(guò)程組織教學(xué)活動(dòng)，旨在促使學(xué)習(xí)有效發(fā)生，隨后通過(guò)“評(píng)”優(yōu)化教學(xué)與學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)三者有機(jī)統(tǒng)一。在這一過(guò)程中，教師的“教”是實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)目標(biāo)的關(guān)鍵觸發(fā)條件，教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)以學(xué)生學(xué)習(xí)需求為導(dǎo)向，充分考慮學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)、課程內(nèi)容和核心素養(yǎng)等要素，靈活運(yùn)用多樣化的教學(xué)策略，實(shí)現(xiàn)“以學(xué)定教”與“以教引學(xué)”的有機(jī)統(tǒng)一。學(xué)生的“學(xué)”是“教—學(xué)—評(píng)”一體化的核心目標(biāo)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生持續(xù)接受教師指導(dǎo)與評(píng)價(jià)反饋，逐步加深對(duì)知識(shí)的理解并提升技能應(yīng)用能力，以期望學(xué)習(xí)與教學(xué)效果達(dá)到評(píng)價(jià)目標(biāo)。而“評(píng)價(jià)”作為反饋與調(diào)節(jié)的重要機(jī)制，既幫助教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的不足，優(yōu)化教學(xué)策略，又為學(xué)生提供自我反思的機(jī)會(huì)，引導(dǎo)其認(rèn)識(shí)自身的學(xué)習(xí)短板，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)“以評(píng)促學(xué)”與“以評(píng)促教”?？傮w而言，“教”“學(xué)”“評(píng)”三者在相互作用與動(dòng)態(tài)平衡中，形成互為支撐的“三位一體”循環(huán)系統(tǒng)，提升“教”與“學(xué)”的效果，強(qiáng)化“評(píng)”的反饋功能，發(fā)展學(xué)生人工智能素養(yǎng)。
如何“教—學(xué)—評(píng)”一體化？
為推進(jìn)中小學(xué)人工智能課程的有效實(shí)施，以下從教、學(xué)與評(píng)三個(gè)方面詳細(xì)解析其一體化的實(shí)現(xiàn)路徑（見(jiàn)圖1）。中小學(xué)人工智能課程作為中心大齒輪，連接“教”“學(xué)”“評(píng)”三個(gè)外圍小齒輪，構(gòu)成了一個(gè)相互支持、相互依存的整體系統(tǒng)。
圖1 中小學(xué)人工智能課程“教—學(xué)—評(píng)”一體化要求
如何教：以學(xué)生為中心的多元化教學(xué) 教學(xué)作為推動(dòng)學(xué)生人工智能素養(yǎng)發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力，應(yīng)以立德樹(shù)人為根本任務(wù)，著眼于提升學(xué)生人工智能素養(yǎng)，切實(shí)服務(wù)于人工智能人才培養(yǎng)的需求。教學(xué)設(shè)計(jì)以學(xué)生為中心，圍繞人工智能課程的主要模塊（如《綱要》設(shè)計(jì)的“人工智能概述”“人工智能技術(shù)基礎(chǔ)”“機(jī)器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)”“人工智能倫理與社會(huì)”等），結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和知識(shí)基礎(chǔ)，通過(guò)多樣化的教學(xué)形式合理安排教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)習(xí)過(guò)程，逐漸實(shí)現(xiàn)“以教引學(xué)”至“促學(xué)達(dá)評(píng)”。例如，針對(duì)實(shí)驗(yàn)類(lèi)課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可以采用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)或任務(wù)導(dǎo)向方式，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究、過(guò)程回溯等活動(dòng)，培養(yǎng)人工智能應(yīng)用能力與探究精神；針對(duì)創(chuàng)造類(lèi)課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)，則可用小組合作的方式，引導(dǎo)學(xué)生采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)或逆向工程方法共創(chuàng)人工智能方案或作品，培育創(chuàng)新精神與協(xié)作能力；在涉及人工智能社會(huì)議題的內(nèi)容中，則可以借助討論或辯論等形式，幫助學(xué)生深入理解人工智能對(duì)社會(huì)的影響，增強(qiáng)其社會(huì)責(zé)任感。此外，學(xué)?？膳e辦人工智能競(jìng)賽、專(zhuān)題講座或科技節(jié)等校園活動(dòng)，營(yíng)造濃厚的學(xué)習(xí)氛圍，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與熱情。
如何學(xué)：以素養(yǎng)為導(dǎo)向的主動(dòng)性學(xué)習(xí) 學(xué)習(xí)是素養(yǎng)培育的核心環(huán)節(jié)，發(fā)展人工智能素養(yǎng)是人工智能課程學(xué)習(xí)的核心目標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，明確人工智能素養(yǎng)的構(gòu)成要素至關(guān)重要?！毒V要》指出，人工智能素養(yǎng)由人工智能知識(shí)、人工智能思維與人工智能情感三大要素構(gòu)成。學(xué)生可以通過(guò)觀察、體驗(yàn)與模擬等方式，理解人工智能的實(shí)際應(yīng)用并掌握人工智能知識(shí)；通過(guò)“做中學(xué)、用中學(xué)、創(chuàng)中學(xué)”等實(shí)踐性活動(dòng)，在解決真實(shí)問(wèn)題的過(guò)程中發(fā)展人工智能思維；通過(guò)分析與討論人工智能倫理與社會(huì)議題，逐漸加深對(duì)人工智能可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任意識(shí)，培養(yǎng)人工智能情感；通過(guò)解決復(fù)雜現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，靈活運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)，深化人工智能素養(yǎng)發(fā)展。此外，在生成式人工智能技術(shù)迅速發(fā)展的背景下，學(xué)生可將其作為輔助學(xué)習(xí)的工具，與傳統(tǒng)搜索引擎相輔相成，獲得更具個(gè)性化的學(xué)習(xí)支持，助力人工智能素養(yǎng)全面提升。
如何評(píng)：以育人為目的的全方位評(píng)價(jià) 評(píng)價(jià)作為保障學(xué)生素養(yǎng)發(fā)展的綜合調(diào)節(jié)手段，承擔(dān)著統(tǒng)整教與學(xué)的重要功能。在該模式下，評(píng)價(jià)不僅限于對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成果的終結(jié)性總結(jié)，更應(yīng)發(fā)揮“以評(píng)促學(xué)”與“以評(píng)促教”的雙重作用。為實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)的導(dǎo)向功能，應(yīng)構(gòu)建全方位、立體化的評(píng)價(jià)體系，注重過(guò)程性與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合，從知識(shí)、情感、思維等多維度進(jìn)行綜合分析，建立包括教師、學(xué)生、家長(zhǎng)等多元主體參與的評(píng)價(jià)體系，采用上機(jī)實(shí)踐、作品創(chuàng)作等多種評(píng)價(jià)形式。通過(guò)全面了解學(xué)生的成長(zhǎng)過(guò)程，教師可以提供切實(shí)可行的改進(jìn)建議，從而充分發(fā)揮評(píng)價(jià)的育人功能。
實(shí)踐創(chuàng)新探索三條路徑：總結(jié)性、環(huán)節(jié)性和實(shí)時(shí)性
鑒于評(píng)價(jià)對(duì)教與學(xué)的診斷與激勵(lì)作用，本文根據(jù)評(píng)價(jià)介入教學(xué)過(guò)程的時(shí)間節(jié)點(diǎn)與頻率，將“教—學(xué)—評(píng)”一體化模式分為總結(jié)性、環(huán)節(jié)性與實(shí)時(shí)性3種實(shí)施模式，并通過(guò)案例展示如何將理論框架轉(zhuǎn)化為實(shí)踐操作，闡明“教—學(xué)—評(píng)”一體化的可行路徑。
“教—學(xué)—評(píng)”一體化的總結(jié)性模式
在總結(jié)性模式中，教師在每節(jié)課或單元結(jié)束后進(jìn)行總結(jié)性評(píng)價(jià)，隨后基于學(xué)生不同的認(rèn)知水平，差異化設(shè)計(jì)后續(xù)作業(yè)或教學(xué)活動(dòng)，促進(jìn)其人工智能素養(yǎng)的發(fā)展。該模式以課程整體目標(biāo)為導(dǎo)向，適用于數(shù)字化程度較低的教學(xué)環(huán)境，便于教師實(shí)現(xiàn)“輕量化”的“教—學(xué)—評(píng)”一體化設(shè)計(jì)。為進(jìn)一步解釋此教學(xué)模式，本文以團(tuán)隊(duì)前期研究的“中小學(xué)人工智能教育五級(jí)框架”中“停車(chē)場(chǎng)自動(dòng)抬桿系統(tǒng)優(yōu)化”[2]為例進(jìn)行說(shuō)明（見(jiàn)圖2）。教師在課堂結(jié)束后開(kāi)展總結(jié)性評(píng)價(jià)，依據(jù)人工智能創(chuàng)作工具的抽象程度（從低到高依次為編程體驗(yàn)工具、程序交互工具、算法代碼工具、人工智能框架工具），結(jié)合布魯姆認(rèn)知目標(biāo)的六層水平（記憶、理解、應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造），將人工智能教育劃分為“體驗(yàn)級(jí)”“理解級(jí)”“應(yīng)用級(jí)”“綜合級(jí)”和“優(yōu)化級(jí)”。以“理解級(jí)”學(xué)習(xí)為例，學(xué)生需使用非代碼工具完成數(shù)據(jù)集標(biāo)注與模型訓(xùn)練等基礎(chǔ)性學(xué)習(xí)任務(wù)，熟悉數(shù)據(jù)預(yù)處理流程，并認(rèn)識(shí)到數(shù)據(jù)質(zhì)量對(duì)模型性能的影響。與此同時(shí)，教師可通過(guò)Netron工具可視化模型結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生更深入理解模型的工作原理。在學(xué)習(xí)結(jié)束后的評(píng)價(jià)中，若學(xué)生已具備使用非代碼工具開(kāi)展模型訓(xùn)練的能力并對(duì)模型的基本結(jié)構(gòu)有初步認(rèn)識(shí)，下一階段將進(jìn)入低代碼模型訓(xùn)練的“應(yīng)用級(jí)”學(xué)習(xí)。
圖2 “教—學(xué)—評(píng)”一體化的總結(jié)性模式案例
“教—學(xué)—評(píng)”一體化的環(huán)節(jié)性模式
在環(huán)節(jié)性模式中，課堂被劃分為若干教學(xué)活動(dòng)環(huán)節(jié)，教師在每個(gè)環(huán)節(jié)結(jié)束后根據(jù)教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行即時(shí)評(píng)價(jià)，并據(jù)此調(diào)整下一環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)。該模式的核心在于以教學(xué)環(huán)節(jié)為單位實(shí)現(xiàn)“教—學(xué)—評(píng)”一體化，同時(shí)各環(huán)節(jié)相互配合與緊密銜接，最終形成一個(gè)環(huán)環(huán)相扣的閉環(huán)系統(tǒng)。由于該模式強(qiáng)調(diào)課堂中環(huán)節(jié)性的評(píng)價(jià)反饋，需要簡(jiǎn)潔高效的數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)提供支持，因此更適用于智慧教室教學(xué)環(huán)境。以江蘇省常州市某高中學(xué)校的實(shí)踐為例[3]，該校將“教—學(xué)—評(píng)”一體化引入人工智能課堂，圍繞“課前、課中、課后”3個(gè)主要階段，結(jié)合“提出問(wèn)題—分析問(wèn)題—解決問(wèn)題”3個(gè)課中子環(huán)節(jié)，形成了以教學(xué)環(huán)節(jié)為單位的“教—學(xué)—評(píng)”一體化模式（見(jiàn)圖3）。以“辨識(shí)動(dòng)物分類(lèi)別”單元為例，教師在各環(huán)節(jié)均設(shè)計(jì)了有針對(duì)性的評(píng)價(jià)與學(xué)習(xí)任務(wù)，旨在考查學(xué)生在不同階段的知識(shí)掌握程度，為后續(xù)教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)與調(diào)整提供依據(jù)。例如，在“分析問(wèn)題”環(huán)節(jié)，任務(wù)2要求學(xué)生完成與“圖像像素、分辨率”相關(guān)選擇題。若學(xué)生未能有效完成，說(shuō)明對(duì)該概念的理解不足，可能影響任務(wù)3的開(kāi)展。對(duì)此，教師可分析學(xué)生的錯(cuò)題情況，定位薄弱知識(shí)點(diǎn)，回到任務(wù)2開(kāi)展針對(duì)性授課。最后，教師在各環(huán)節(jié)“教—學(xué)—評(píng)”一體化過(guò)程中不斷優(yōu)化教學(xué)效果，以螺旋式上升的路徑發(fā)展學(xué)生人工智能素養(yǎng)。
圖3 “教—學(xué)—評(píng)”一體化的環(huán)節(jié)性模式案例
“教—學(xué)—評(píng)”一體化的實(shí)時(shí)性模式
在實(shí)時(shí)性模式中，教師借助數(shù)字化技術(shù)工具，圍繞即時(shí)教學(xué)任務(wù)與學(xué)生的個(gè)性化需求展開(kāi)，通過(guò)將教學(xué)、學(xué)習(xí)和評(píng)價(jià)過(guò)程深度嵌入課堂，為教學(xué)策略和學(xué)生學(xué)習(xí)提供實(shí)時(shí)指導(dǎo)，旨在每個(gè)教學(xué)時(shí)刻實(shí)現(xiàn)“教—學(xué)—評(píng)”一體化的效果。區(qū)別于環(huán)節(jié)性模式關(guān)注階段性評(píng)價(jià)，此模式更強(qiáng)調(diào)評(píng)價(jià)貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程，無(wú)固定階段劃分。因此，此模式適用于高度數(shù)字化的教學(xué)環(huán)境，依賴(lài)即時(shí)數(shù)據(jù)支持，便于教師根據(jù)學(xué)生反饋快速調(diào)整教學(xué)策略。以廣東省湛江市某高中“星火智慧種植園管理系統(tǒng)”課程構(gòu)建的伴隨式評(píng)價(jià)為例[4]，教師利用學(xué)習(xí)管理平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)度和代碼編寫(xiě)情況，并結(jié)合課堂觀察和即時(shí)反饋工具，持續(xù)獲取學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，并在學(xué)生遇到困難時(shí)提供個(gè)性化指導(dǎo)，如增加示范操作或調(diào)整任務(wù)難度，使教學(xué)過(guò)程動(dòng)態(tài)適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，達(dá)成“教—學(xué)—評(píng)”的動(dòng)態(tài)平衡（見(jiàn)圖4）。
圖4 “教—學(xué)—評(píng)”一體化的實(shí)時(shí)性模式案例
結(jié)語(yǔ)
隨著生成式人工智能的迅速發(fā)展，提升青少年的人工智能素養(yǎng)已成為社會(huì)共識(shí)，而如何有效開(kāi)展人工智能教學(xué)成為亟待解決的重要課題。在此背景下，“教—學(xué)—評(píng)”一體化作為重要的教學(xué)指導(dǎo)原則，為《綱要》的有效實(shí)施和一線教學(xué)提供了明確的方向指引。為此，教師應(yīng)緊扣這一原則，結(jié)合具體的教學(xué)情境與數(shù)字化環(huán)境，選擇總結(jié)性、環(huán)節(jié)性或?qū)崟r(shí)性的“教—學(xué)—評(píng)”一體化模式。這不僅能切實(shí)促進(jìn)學(xué)生對(duì)人工智能的深度理解與創(chuàng)新應(yīng)用，發(fā)展學(xué)生的人工智能素養(yǎng)，同時(shí)也為其他學(xué)科實(shí)現(xiàn)“教—學(xué)—評(píng)”一體化提供示范借鑒。
參考文獻(xiàn)
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來(lái)源 | 《中國(guó)科技教育》2024-12，文章編輯：畢晨輝
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