謝晉

2016年，國務(wù)院《全民科學(xué)素質(zhì)行動計劃綱要實施方案（2016—2020年）》提出：“推進(jìn)義務(wù)教育階段的科技教育，增強中學(xué)數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物等學(xué)科教學(xué)的橫向配合”?？梢姡瑢W(xué)校教育的目的不能僅僅停留在讓學(xué)生掌握各領(lǐng)域的基本知識，更要注重培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識創(chuàng)造性地解決實際社會、生活問題的能力。本文以“趣味智能識別功能”項目課程為例，闡述混合理論下的項目式學(xué)習(xí)課程的開發(fā)與建設(shè)，同時也為探索培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、設(shè)計思維和高階思維提供途徑，以期將來為項目式課程建設(shè)提供參考。

課程背景

應(yīng)用系統(tǒng)在使用中，用戶在使用“輸入賬號和密碼”傳統(tǒng)登錄方式時，會出現(xiàn)登錄不成功、賬號或密碼遺忘等。對于小學(xué)生用戶群體而言，登錄缺少趣味性。特別是隨著孩子的成長，到一定年齡段，會出現(xiàn)頭像無法識別等問題。這些問題引發(fā)了我的思考：如何能讓所有用戶易登錄、趣登錄呢？為此，我設(shè)計制作了“趣味智能識別密碼功能”，試圖通過探究分析問題、解決問題。

課程目標(biāo)

??認(rèn)知領(lǐng)域：使學(xué)生能在真實情景的應(yīng)用中描述遇到的具體問題，產(chǎn)生學(xué)習(xí)需求，學(xué)會全面分析問題，對問題進(jìn)行深入探究，進(jìn)而嘗試解決問題。

??技能領(lǐng)域：使學(xué)生能夠綜合運用多學(xué)科知識初步設(shè)計解決密碼登錄問題的解決方案，利用問卷、調(diào)查、統(tǒng)計等多種方法，通過不斷試錯、分析、解釋并驗證方案的可行性。分析比較不同方案的優(yōu)缺點，優(yōu)化登錄的解決方案。

??情感領(lǐng)域：使學(xué)生在創(chuàng)新密碼登錄項目的研究過程中學(xué)會合作、交流，并以積極的態(tài)度和熱情投入項目研究設(shè)計活動中，培養(yǎng)用工程思維和設(shè)計思維創(chuàng)新解決問題的習(xí)慣。

課程核心任務(wù)

制作人工智能趣味識別一鍵登錄方式，使STEM學(xué)習(xí)全過程動態(tài)評價系統(tǒng)登錄方式實現(xiàn)趣味智能識別功能，解決登錄中存在的現(xiàn)實難題，并能擴展到其他軟件系統(tǒng)登錄應(yīng)用。

課程實施過程

本項目基于混合理論下的項目式課程，共設(shè)計3個主題，遵循發(fā)現(xiàn)問題（提出創(chuàng)意）—分析問題（設(shè)計構(gòu)圖）—解決問題（制作驗證）的思路進(jìn)行項目設(shè)計，具體采用斯坦福設(shè)計研究院開發(fā)的EDIPT模型，即同理心、需求、創(chuàng)想、原型、測試5個階段進(jìn)行實施（圖1）。

主題一：趣味智能識別功能我發(fā)現(xiàn)第1階段——同理心，即共情階段，要求設(shè)計者站在應(yīng)用者的角度思考，以此獲得對某種客體的共同感，確保產(chǎn)出的成果符合應(yīng)用者的需求。在實際使用過程中，針對用戶在使用輸入賬號和密碼傳統(tǒng)登錄方式時出現(xiàn)的問題，采用觀察、問卷調(diào)查等方法，深入了解軟件用戶發(fā)現(xiàn)的問題，收集盡可能多的信息，站在用戶角度解決用戶遇到的問題。

主題二：趣味智能識別功能我設(shè)計第2階段——需求，學(xué)生通過問卷星、訪問用戶等方法收集了大量的軟件登錄方式信息，團隊合作，精確分析用戶需求，并使需求具有可操作性，以便于為下一階段問題的解決尋求可行的實施方案。

第3階段——創(chuàng)想，在這一階段著手解決系統(tǒng)難登錄問題的關(guān)鍵，根據(jù)上階段形成的需求，依據(jù)市場人臉識別及密碼登錄的實際情況，盡可能多地提出各種解決登錄問題的方法，應(yīng)用頭腦風(fēng)暴，打破慣性思維，得出多種方案——指紋識別登錄、聲音識別登錄和人臉識別登錄（表1）。

主題三：趣味智能識別功能我制作

第4階段——原型，在專家指導(dǎo)下，學(xué)生創(chuàng)作了智能人臉識別的初步設(shè)計草圖（圖2），開始做智能識別的人臉模型訓(xùn)練，通過人臉識別軟件，對同一個人不同成長時期照片、不同表情進(jìn)行訓(xùn)練，采集訓(xùn)練數(shù)據(jù)，分析建構(gòu)智能人臉成長模型，用于測試上一階段提出的問題，并初步確定解決方案，也為下一階段不斷迭代提供可供參考的登錄方式。

第5階段——測試，通過模擬不同登錄環(huán)境嚴(yán)格測試，檢測趣味智能識別登錄是否解決，初步滿足用戶需求。此階段很重要，一些想法可能會被重新定義甚至發(fā)現(xiàn)新的問題，故測試階段需要不斷迭代和完善。

思維模型的5個階段是非線性的關(guān)系，在使用的過程中，任何時間段都可以重復(fù)整個或某個過程，最終完成本項目的測試。

課程進(jìn)度規(guī)劃

每個主題2課時。

課程設(shè)計反思

本課程對象為四五年級的學(xué)生，他們對編程軟件有一定的了解，但是對專業(yè)的系統(tǒng)的網(wǎng)站軟件還是首次接觸，對于學(xué)生來說知識儲備量不夠，在自己的知識儲備能力范圍不足以解決此問題時，可以尋求專業(yè)幫助。

課程應(yīng)用價值

趣味智能識別登錄方式將會被更廣泛地運用于門禁、智慧教室的無感知校園體溫檢測、班牌自動簽到和校園安全預(yù)警、智慧化安全校園管控、兒童校車智慧接送、兒童不同時期成長檔案袋記錄，以及走失兒童尋找等各領(lǐng)域多應(yīng)用場景。