人工智能赋能跨学科教学的创新理念
人工智能跨学科融合创新：构建“传统智慧数字化”三维模型
以五禽戏非遗动作为载体，开发“动作编码—化解析—伦理思辨”跨学科课程体系。通过计算机视觉技术将虎举、鹿抵等10个动作，按照人体姿态识别设置26个关键点，建立动作特征数据库，引导学生探究动作设计与自然规律的关系。在技术实现层面，采用多模态学习框架，整合动作视频、环境传感器数据，开发多模态特征提取算法，解决传统单一数据源精度不足的痛点。伦理教育模块设置“算法决策对非遗活态传承影响”讨论环节，培养技术伦理意识。
信息科技教学范式重构：打造全新的“非遗传承者培养”双螺旋体系
基于《义务教育课程方案（2022年版）》和课程标准中跨学科主题学习不低于10%的要求，在信息科技教学中创新构建“真实问题—技术实现—社会服务”三维课程链。以“开发五禽戏智能教学系统”为驱动任务，设计“动作捕捉（Python）—特征分析（TensorFlow）—文化解析（历史）—社区服务（科学运动检测）”学习链，实现技术工具应用与文化传承创新的双螺旋体系,为新时代信息科技教育提供参考。
核心素养立体化培育：创建“文化理解—技术创新—社会责任”交叉矩阵
紧扣《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》核心素养，构建3个维度能力指标体系：①文化理解维度，通过动作符号学解析及非遗传承现状调研，培养文化认同与批判思维；②技术创新维度，设置“算法优化挑战赛”，要求在保持动作文化特征（如“虎举”动作的刚柔并济）前提下，提升识别准确率，培养工程思维与创新能力；③社会责任维度，开展“非遗智慧进社区”服务项目，开发适老化、儿童化教学系统，探索大中小学贯通培养方案。
人工智能赋能信息科技跨学科教学实践案例
案例背景
跨学科融合教学是国际教育主流趋势，在信息科技教育中引入人工智能技术，可推动跨学科创新实践发展，形成“技术赋能+学科融合”的创新范式。五禽戏作为中国传统的健身方法，具有悠久的历史和深厚的文化底蕴，体现了中国古代医学与体育的完美结合，是中国传统文化宝库中的瑰宝。其动作序列复杂多样，且对动作的规范性有严格的要求，为算法设计和应用提供了极具挑战性和价值的丰富场景，也为信息科技与传统文化的融合搭建了理想的桥梁。
基于上述背景，本案例利用“扣子”平台创建人工智能算法挑战智能体，结合青少年人工智能教育平台的人工智能五禽戏算法挑战项目，全面学习五禽戏算法挑战，积极探索人工智能技术在信息科技跨学科创新实践中的应用模式。并依据学生兴趣，拓展到街舞算法挑战，用AI BOX软件优化算法，提高动作识别精准度。将人工智能与文化、艺术、体育跨界融合，旨在培养学生探索信息科技的浓厚兴趣，提升学生编程能力、计算思维，推动信息科技教育与传统文化教育的协同发展。
案例目标
信息意识与计算思维
学生能够理解人工智能技术的基本原理及其在生活中的应用（如动作识别），能够运用计算思维方法分析五禽戏动作识别与评估的问题，设计相应的算法逻辑，并掌握运用Python等编程工具实现该算法的基本技能。
数字化学习与创新
学生能够运用数字化工具（如编程环境、数据处理软件等）进行项目式学习，体验利用信息技术解决实际问题的过程；能够融合计算机科学、传统文化、体育等多学科知识，合作完成五禽戏动作识别与评估系统的初步设计。
信息社会责任
学生能够认识到将传统文化五禽戏与人工智能技术相结合的价值，增强对中华优秀传统文化的认同感和文化自信，解决实际生活中科学运动健身的问题。同时，在项目实践中，遵守相关技术伦理规范，合理使用人工智能技术。
案例教学对象与模态
本案例教学对象为中小学生，初学者或具备一定编程基础和计算机操作能力的学生均可，还可拓展至大学生。教学模态多元化，可融入多种课程，如信息科技、科学课、综合实践、研究性学习等，既可作为大型公开科普课、也可在教学班、竞赛班、社团开展。
教学实践过程
教学准备
教学资源准备 教师提前准备教学资料，包括人工智能技术专业教材、五禽戏动作视频、Python编程语言详细教程等。同时，教师还提供开源的机器学习框架和工具，如TensorFlow、PyTorch等，并将其安装在实验室的计算机上。
数据准备 教师提前收集大量具有代表性和真实性的五禽戏动作视频数据，组织学生对数据进行预处理，如裁剪、标注等，以便用于算法训练和测试。
学生分组与任务分配 将学生分成若干小组，每组3～5人，根据学生的编程能力和兴趣进行合理搭配，确保小组成员之间能够优势互补。向学生详细介绍五禽戏算法挑战的任务和目标，明确每个小组的任务分工，如数据采集、算法设计、代码实现、结果评估等。
五禽戏算法挑战教学实施
问题引入分析，创建人工智能算法智能体 教师通过介绍五禽戏的历史和文化背景，引出算法挑战的任务：“如何利用人工智能技术实现对五禽戏动作的自动识别和评估？”激发学生的好奇心和求知欲。随后，教师引导学生分析问题的难点，如五禽戏动作的复杂性、动作规范性的评估标准等，为后续的算法设计和开发提供清晰的方向。学生学习使用“扣子”平台创建人工智能算法挑战智能体，通过五禽戏算法知识问答、生成图片、生成歌词音乐、生成视频等，全面学习探究人工智能算法挑战。
算法知识讲解与技术实践 教师深入讲解人工智能技术的基本原理，包括机器学习算法、深度学习模型等，重点介绍与五禽戏动作识别相关的技术，如卷积神经网络（KNN）。通过理论讲解与实例演示相结合的方式，向学生展示如何使用Python语言和机器学习框架进行算法开发。
学生自主探究实践 数据采集小组负责采集五禽戏动作视频数据，并进行标注和预处理；算法设计小组负责设计动作识别和评估的算法；代码实现小组负责将算法转化为可运行的程序代码。教师在学生实践过程中提供全程指导和帮助，及时解答学生遇到的问题，引导学生思考和解决问题，确保每个小组都能顺利推进项目。
算法测试、优化与评估 学生完成算法开发后，进入算法测试和优化阶段。使用采集到的五禽戏动作数据对算法进行测试，评估算法的准确性和效率。根据测试结果，对算法进行优化，如调整模型参数、改进算法结构等，以提高算法的性能。
小组合作与交流 教师阶段性地组织小组间的交流活动，让学生分享研究进展和遇到的问题。在交流过程中，教师应鼓励学生积极发言、表达自己的观点和想法，同时引导学生学会倾听他人的意见和建议，培养学生的团队合作能力和沟通能力。
成果展示与评价 组织学生进行成果展示，包括算法设计思路、程序代码、测试结果等。教师和学生对各小组的成果进行评价，评价标准包括算法的准确性、创新性、实用性等。评价过程中，教师应注重引导学生从多个角度进行评价，培养学生的批判性思维和客观评价能力，并对表现优秀的小组进行表彰和奖励，增强学生的自信心和获得感。
街舞算法挑战的引入与实践
街舞算法挑战的引入与实践相关内容详见表1。

 
教学反思
本项目实施时间较长，存在教学资源更新不够及时等问题，教学时间安排也可进一步优化。同时，应加强对学生的个性化指导，并拓展教学评价方式、建立反馈机制，以便及时调整教学内容和方法，进一步优化教学过程，更好地实现教学目标。■

来源: 中国青少年科技教育工作者协会