昌曉偉 朱非

【摘 要】人工智能課堂是人工智能教育普及的主要陣地。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是以項(xiàng)目活動(dòng)任務(wù)為載體的教學(xué)方式，注重對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。本文以“AI智造智能宣傳欄”一課為例，探討了基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)構(gòu)建初中人工智能教學(xué)模式，分析開(kāi)展教學(xué)的方法，并提出了實(shí)施的建議。

【關(guān)鍵詞】項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；初中；人工智能課堂；任務(wù)活動(dòng)

【中圖分類(lèi)號(hào)】G434? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【論文編號(hào)】1671-7384（2024）01-053-02

人類(lèi)社會(huì)正迅速步入人工智能時(shí)代，人工智能技術(shù)已逐漸應(yīng)用到生產(chǎn)生活的方方面面。如安防領(lǐng)域的智能監(jiān)控、巡邏機(jī)器人，電商零售領(lǐng)域的智能導(dǎo)購(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)物流，自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的無(wú)人駕駛、無(wú)人配送，醫(yī)療健康領(lǐng)域的檢測(cè)診斷、醫(yī)學(xué)圖像處理，教育領(lǐng)域的智能批閱、個(gè)性輔導(dǎo)，個(gè)人助理領(lǐng)域的管家機(jī)器人、語(yǔ)音助理等，無(wú)一不在改變?nèi)藗兊纳罘绞?，給人們的生活、工作、學(xué)習(xí)帶來(lái)了很多便利[1]。與此同時(shí)，對(duì)于人工智能人才的培養(yǎng)和需求也在與日俱增，這就要求教師在初中人工智能課堂的構(gòu)建上必須要有所突破。本文將項(xiàng)目式學(xué)習(xí)與初中人工智能課程相結(jié)合，以提升初中生利用人工智能技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

創(chuàng)建情境，提出問(wèn)題

在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)下的初中人工智能課堂的構(gòu)建中，首先需要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，讓學(xué)生能夠積極主動(dòng)地參與到學(xué)習(xí)活動(dòng)中。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，可以通過(guò)“創(chuàng)設(shè)情境，提出問(wèn)題”的方式，由教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)相應(yīng)的情境主題，組織學(xué)生以小組為單位展開(kāi)探究與思考[2]。

由于人工智能課程具有很強(qiáng)的綜合性和實(shí)踐性，而中學(xué)生的認(rèn)知水平又存在差異，所以人工智能課程在內(nèi)容選擇上應(yīng)滿(mǎn)足基礎(chǔ)性、生活化的原則，在內(nèi)容組織上應(yīng)滿(mǎn)足系統(tǒng)性、螺旋式的原則。筆者以九年級(jí)第三單元“智能機(jī)器演繹精彩”的相關(guān)內(nèi)容為參考，設(shè)計(jì)了一堂利用人工智能技術(shù)制作智能宣傳欄、解決智能開(kāi)關(guān)宣傳欄問(wèn)題的課。在教學(xué)中，教師主要通過(guò)創(chuàng)設(shè)“奇妙世界”情境的方式引入。教師利用課件展示兩張圖片：一張亮著燈的宣傳欄和一張夜晚沒(méi)有燈光的宣傳欄。教師讓學(xué)生對(duì)展示的內(nèi)容進(jìn)行觀察與描述，聯(lián)系生活實(shí)際說(shuō)出自己的想法。學(xué)生觀察提出：第一張圖浪費(fèi)電，第二張圖看不清宣傳欄內(nèi)容。此時(shí)，教師可以基于這一情境引導(dǎo)學(xué)生思考“如何既能讓居民在夜晚能看清宣傳欄上的內(nèi)容，又不會(huì)浪費(fèi)電”。教師讓學(xué)生自由組合成小組，分析討論問(wèn)題，給出相應(yīng)的解決方案。在討論結(jié)束后，教師引出本次項(xiàng)目學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，本節(jié)課需要搭建一個(gè)具備感應(yīng)亮度和距離裝置的智能宣傳欄模型，設(shè)計(jì)并制作智能宣傳欄模型檢測(cè)周?chē)h(huán)境，如果光線(xiàn)不充足且有居民靠近時(shí)，點(diǎn)亮燈，否則熄滅燈。師生圍繞其來(lái)開(kāi)展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)與探究。

搜集資料，設(shè)計(jì)方案

在以項(xiàng)目式的方式構(gòu)建的人工智能課堂教學(xué)中，教師要通過(guò)創(chuàng)設(shè)相應(yīng)項(xiàng)目任務(wù)的方式加以展開(kāi)，將項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的內(nèi)容以若干項(xiàng)目任務(wù)活動(dòng)的形式來(lái)組織學(xué)生展開(kāi)探討和自主學(xué)習(xí)，達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。在具體創(chuàng)設(shè)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)任務(wù)的過(guò)程中，教師必須要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的主題來(lái)加以展開(kāi)，根據(jù)教學(xué)計(jì)劃內(nèi)容逐步地延伸，最終以項(xiàng)目活動(dòng)的方式來(lái)完成整個(gè)教學(xué)任務(wù)。本次項(xiàng)目具體任務(wù)活動(dòng)內(nèi)容設(shè)置如下。

任務(wù)活動(dòng)一：認(rèn)識(shí)紅外傳感器和距離傳感器，掌握其工作原理

在告知此次活動(dòng)的主題以及“智能宣傳欄”的設(shè)計(jì)思路后，教師可以圍繞其提出相應(yīng)的問(wèn)題，讓學(xué)生思考如何才能夠識(shí)別出“什么時(shí)候是白天”“什么時(shí)候是夜晚”，如何能夠“感應(yīng)到居民靠近”。在提出相應(yīng)的問(wèn)題后，教師組織學(xué)生查閱相應(yīng)的資料，探尋利用何種電子器件能夠達(dá)成上述活動(dòng)任務(wù)。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生發(fā)現(xiàn)利用“亮度傳感器”“紅外傳感器”就可以自動(dòng)識(shí)別燈光和判斷距離。學(xué)生利用微課學(xué)習(xí)了解紅外傳感器的工作原理。

任務(wù)活動(dòng)二：分組設(shè)計(jì)“智能宣傳欄”模型

在學(xué)生已經(jīng)掌握利用紅外傳感器和亮度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)距和檢測(cè)燈光相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容后，教師需要進(jìn)一步組織學(xué)生思考如何設(shè)計(jì)“智能宣傳欄”。在教師確定好活動(dòng)任務(wù)目標(biāo)后，學(xué)生以小組為單位進(jìn)行相應(yīng)的討論與活動(dòng)，給出自己的意見(jiàn)和見(jiàn)解。在項(xiàng)目討論中，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下逐漸認(rèn)識(shí)到“亮度傳感器在裝設(shè)的時(shí)候不能夠被遮擋”“紅外傳感器在宣傳欄中的設(shè)計(jì)只需要確保能夠檢測(cè)到人”即可。教師要讓學(xué)生明確先繪制出模型草圖、再搭建模型的操作思路。在項(xiàng)目模型圖紙的設(shè)計(jì)過(guò)程中，教師要對(duì)學(xué)生加以指導(dǎo)，不能直接給予學(xué)生模型參考圖，要讓學(xué)生以小組合作形式進(jìn)行思考，給出自己的模型設(shè)計(jì)方案。

造物工坊，實(shí)施方案

任務(wù)活動(dòng)三：造物工坊，搭建模型

根據(jù)設(shè)計(jì)的模型，讓學(xué)生利用亮度傳感器、紅外傳感器、燈帶與燈帶轉(zhuǎn)接盒、積木組件完成智能宣傳欄模型的搭建任務(wù)。要讓學(xué)生注意以下兩個(gè)方面的內(nèi)容：一是燈帶必須與燈帶連接盒一起使用；二是模型搭建完畢后，需要將所有執(zhí)行器和傳感器用線(xiàn)材與控制器連接起來(lái)。通過(guò)上述方式，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)能夠穩(wěn)定有效地實(shí)施。在搭建模型過(guò)程中，教師不能夠?qū)W(xué)生進(jìn)行過(guò)多的干預(yù)，要讓學(xué)生以小組形式自由搭建，在小組內(nèi)部展開(kāi)討論與嘗試，教師給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)即可。

項(xiàng)目制作，創(chuàng)意編程

任務(wù)活動(dòng)四：創(chuàng)意編程，實(shí)現(xiàn)模型功能

在教授學(xué)生編制程序、實(shí)現(xiàn)模型功能的過(guò)程中，教師需要讓學(xué)生繼續(xù)以小組合作的形式展開(kāi)探討，思考如何進(jìn)行程序的編寫(xiě)。同時(shí)，教師提出問(wèn)題，要求學(xué)生思考“哪個(gè)代碼塊可以檢測(cè)光線(xiàn)的亮暗”“哪個(gè)代碼可以檢測(cè)是否有人靠近”“如果想要判斷同時(shí)滿(mǎn)足兩個(gè)條件，應(yīng)當(dāng)使用哪個(gè)代碼”“控制燈帶的亮滅可以使用哪些代碼塊”。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生以小組合作的形式展開(kāi)思考與討論，進(jìn)而理解條件判斷中的“與”“或”邏輯以及使用方法。

作品展示，多元評(píng)價(jià)

在教師以項(xiàng)目式活動(dòng)任務(wù)的方式完成教學(xué)活動(dòng)以后，需要組織學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)的作品展示。

在作品展示過(guò)程中，教師要求學(xué)生以小組為單位，各小組成員分別上臺(tái)展示自己小組的成果，小組內(nèi)部分工協(xié)作，一人負(fù)責(zé)“智能宣傳欄”模型設(shè)計(jì)和功能介紹，一人負(fù)責(zé)“智能宣傳欄”編寫(xiě)程序的說(shuō)明，一人負(fù)責(zé)演示效果，其他成員可以補(bǔ)充并提出自己的建議。作品展示與評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，能夠有效地鍛煉學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力，激發(fā)同學(xué)之間辯證思考，促進(jìn)互相學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生對(duì)本項(xiàng)目的知識(shí)進(jìn)一步充分理解，進(jìn)而能熟練運(yùn)用。最后，在評(píng)價(jià)方式上，教師還可以利用學(xué)習(xí)任務(wù)單，讓學(xué)生從模型設(shè)計(jì)是否簡(jiǎn)潔美觀、程序演示是否正確、分享聲音是否響亮、邏輯是否清晰、小組創(chuàng)意作品設(shè)計(jì)是否完整等方面進(jìn)行組內(nèi)自評(píng)、生生互評(píng)，通過(guò)多元評(píng)價(jià)全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。在評(píng)價(jià)結(jié)束后，學(xué)生可以根據(jù)教師或者同學(xué)提供的設(shè)計(jì)意見(jiàn)進(jìn)行相應(yīng)的修改和調(diào)整。對(duì)于作品完成出色的學(xué)生，教師要給予一定的獎(jiǎng)勵(lì)，激發(fā)學(xué)生的積極性。

人工智能課程教學(xué)是新時(shí)代下教育教學(xué)的重要發(fā)展方向，必須要提高對(duì)其重視程度。在新一輪的教育教學(xué)改革中，教師要積極通過(guò)利用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的方式開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。教師根據(jù)人工智能課程教學(xué)內(nèi)容來(lái)組織設(shè)計(jì)項(xiàng)目任務(wù)，要求學(xué)生以項(xiàng)目小組合作探究的形式完成任務(wù)。在具體的項(xiàng)目活動(dòng)任務(wù)的實(shí)施中，教師要積極通過(guò)情境構(gòu)建的方式來(lái)創(chuàng)設(shè)合理的項(xiàng)目任務(wù)，要求學(xué)生圍繞其展開(kāi)項(xiàng)目制作和作品展示。通過(guò)上述情境構(gòu)建、項(xiàng)目創(chuàng)設(shè)、作品展示，能夠有效讓學(xué)生在項(xiàng)目學(xué)習(xí)中獲取知識(shí)，培養(yǎng)其核心素養(yǎng)。

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