項目式學習在中小學人工智能課程中的實踐

張加莎

【摘 要】本文基于項目式學習，探究中小學的人工智能課程，并根據自己的教學實踐，給出了教學實例，以期為中小學人工智能課程提供借鑒。

【關鍵詞】項目式學習;人工智能;中小學課程;人臉識別

【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2021）09-065-03

從國家政策和目前人工智能的發展趨勢來看，在中小學開設人工智能課程已成為必然。雖然目前人工智能沒有統一的課程標準，學校或教師在開設相關的課程時沒有統一的指導，但一些專家學者給出了自己的建議。如樊磊教授指出：“在中小學開設人工智能課程，培養學生的信息素養和智能社會意識，才能為他們適應智能社會、駕馭智能技術做好提前準備”。筆者在進行人工智能課程探索時，結合樊磊教授給出的建議，以信息技術課程的四大核心素養為指導，以培養學生智能社會的信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任為目標進行教學。

人工智能課程實踐模式探索

項目式學習注重實踐性與參與性，注重問題的解決，從真實情景出發，以學生為中心開展教學。2017年教育部發布的《普通高中信息技術課程標準》也指出信息技術課程的教學要基于項目式的學習。因此，筆者在進行人工智能課程進小學的相關探索時，以項目式學習理論為指導，采取“認識—體驗—實踐—總結”的模式，結合硬件進行教學，大大激發了學生的學習興趣，同時也提高了學生基于實際情況解決問題的能力。

項目式學習過程中，教師是指導者、協調者和組織者，幫助學生更好地參與學習。由于筆者所教的班級是第一次采用項目式學習的方式，學生們剛開始并不能很好地進入狀態，所以筆者根據學生的具體情況，結合學生感興趣的樂高，制定了人工智能課程項目式學習流程（圖1）。

筆者課堂上的項目式學習流程，包括啟動階段、實施階段和總結階段。啟動階段主要是向學生講解基本知識，幫助學生認識和體驗人工智能，學生在掌握基本知識的基礎上進行小組討論、確定主題、制定方案。其中，教師作為指導者參與各小組討論，協助制定和判斷方案是否可行，若可行，則小組進入實施階段，若不可行，小組需重新討論制定方案。實施階段，學生進入實踐環節，需要設計作品、搜集資料、設計算法、調試和修改，直到完成作品的制作。在此過程中，教師要發揮主導作用，幫助學生更好地參與小組學習，幫助學生在動手實踐能力提升的過程中，提高信息素養。最后是總結環節，此階段學生進行匯報展示，師生之間、生生之間要進行評價和及時反饋，進而使學生提高總結能力，學會問題遷移。

教學案例：人臉識別的智能門

為了探究項目式學習的人工智能課程，筆者以“人臉識別的智能門”項目為例進行實踐。本案例中利用基于Scratch3.0開發的Mind+軟件，方便學生實現人臉識別相關功能。本課涉及信息的收集和加工處理、程序設計、人臉識別、PPT與Word等文字處理以及樂高機器人的相關知識。從啟動到總結階段，總共用了6課時，涉及培養學生的信息意識、計算思維、數字化學習與創新和信息社會責任的核心素養能力。

1.啟動階段：確定項目主題，制定項目方案

啟動階段是基礎，主要通過創設情景，激發學生興趣，引導學生在學習人工智能相關知識的基礎上進行討論，確定項目主題，制定項目方案，以保證學生的項目式學習順利進行。

本項目中，首先，教師講解人臉識別相關知識，幫助學生認識到人類識別人臉和機器識別人臉的區別，了解機器進行人臉識別的過程，并利用人工智能機器人幫助學生體驗人臉識別的過程，繼而引導學生小組討論，思考“利用所學的人臉識別知識，能夠解決什么問題”“希望做一個關于人臉識別的什么項目”等問題。在這里，如果學生能力有限，教師可以給定一些項目，供學生選擇，也可以組織全班學生討論，做大多數學生感興趣的項目。

接著，小組學生討論并制定項目方案。方案是整個項目關鍵的文字性材料，對于學生完成整個項目至關重要，也是學生條理性思維、信息意識養成的過程。教師引導學生寫出合理的方案，包括整個項目的實現步驟、小組分工、作品結構、匯報展示等。大部分學生在此會有問題，教師此時可引導學生逆向思維，以終點為起點，先想一想最終的匯報階段要呈現什么樣的作品，用什么方式匯報。在學生完成方案之后，教師要參與學生小組討論，幫助學生一起分析方案的可行性，并進行修改。

2.實施階段：分工合作，完成作品

在實施階段，學生需要綜合利用所學的人工智能基礎和編程等知識，制作出作品。同樣，學生要始終想著要以什么方式呈現什么樣的作品。小組的每名學生都要在小組中找到事做，發揮作用。在此階段，可以看到每個學生身上的亮點，如有的學生繪畫很好，負責畫出小組作品草圖;有的學生有樂高EV3的基礎，負責小組智能門的搭建工作（圖2）;有的學生程序設計基礎好，負責編寫人臉識別程序（圖3），并負責向組內學生講解;有的學生負責收集和處理資料，并制作展示階段需要用的PPT等。在這個階段，教師要起到組織者和協調者的作用，幫助每一個學生很好地參與小組合作，指導小組順利完成作品的制作。

3.總結階段：成果匯報，開展評價

學生在此階段進行成果匯報和展示，教師組織其他組進行評價，同時也要針對學生在整個項目中的表現給出自己的評價。教師和組內成員評價的是整個項目實施的過程中組內學生的表現，包括學生在整個過程中的團隊協作、作品完成度和質量、匯報的效果和方式三部分;他組評價包括作品和匯報展示兩部分。教師要采用鼓勵性和正向的語言，對學生的作品和匯報進行評價，同時應該制作評價細則（表1），讓其他組的學生評價更客觀。教師還要引導學生進行總結和延伸，幫助學生總結項目式學習過程中存在的問題，培養其學習的遷移能力。

項目式學習從真實情景出發、從學生的興趣出發，注重問題的解決，注重實踐性和參與性，能夠給予學生更多的發揮空間和發展的可能。在中小學，人工智能課程還處于初步發展和探索階段，未來，人工智能課程可能會成為全面育人、素質教育不可缺少的學科。如何在中小學開展好、開設好人工智能課程，是我們目前需要思考和進一步探究的問題。筆者采用項目式學習的方式，以信息技術課程核心素養為指導，在小學高年級的課堂上對人工智能課程進行初步探索，其中還有很多不足，筆者將繼續做出更多的嘗試和探究，以進一步改進。

參考文獻

樊磊. 中小學人工智能課程的設計與實施建議[J]. 中小學數字化教學，2020（9）.