基于項(xiàng)目化編程，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的信息技術(shù)課堂實(shí)踐

季菲 江蘇省常州市朝陽新村第二小學(xué)校

● 項(xiàng)目化學(xué)習(xí)對(duì)計(jì)算思維培養(yǎng)的意義

項(xiàng)目化學(xué)習(xí)是以學(xué)生為中心、教師為輔導(dǎo)的一種教學(xué)方式。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的具體情況教師制訂教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生去學(xué)習(xí)、體驗(yàn)、互動(dòng)、合作、探究，從而激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣。而具備計(jì)算思維的學(xué)生，在信息活動(dòng)中能夠采用計(jì)算機(jī)可以處理的方式界定問題、抽象特征、建立結(jié)構(gòu)模型、合理組織數(shù)據(jù)；通過判斷、分析與綜合各種信息資源，運(yùn)用合理的算法形成解決問題的方案；總結(jié)利用計(jì)算機(jī)解決問題的過程與方法，并遷移到與之相關(guān)的其他問題的解決中。通過項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中解決問題的方式和學(xué)生自主探索的方式，能更好地提升小學(xué)生計(jì)算思維。同時(shí)，在這個(gè)基礎(chǔ)上，讓學(xué)生的信息素養(yǎng)和計(jì)算思維得到更好的提升，從而將這種思維理念代入到其他學(xué)科的學(xué)習(xí)中。

● 人工智能“超級(jí)翻譯家”的設(shè)計(jì)框架

學(xué)生在學(xué)習(xí)人工智能編程的過程中，必然要面對(duì)高門檻高難度的技術(shù)。盡管可以利用圖形化編程將其封裝成積木塊，中小學(xué)生也能操作，但學(xué)生的理解差異和學(xué)習(xí)障礙仍然存在。因此，教師可以考慮利用項(xiàng)目化學(xué)習(xí)降低學(xué)習(xí)難度。下面，筆者以教學(xué)項(xiàng)目“超級(jí)翻譯家”為例，談?wù)勅绾卫脠D形化編程軟件，讓學(xué)生對(duì)人工智能的智能識(shí)別內(nèi)容有初步的了解，并體會(huì)人工智能無窮的魔力。

1.激趣立項(xiàng)

項(xiàng)目主題越貼近生活越容易激發(fā)學(xué)生的興趣，因此，教師要考慮如何吸引學(xué)生對(duì)翻譯官這個(gè)內(nèi)容產(chǎn)生興趣，同時(shí)要貼近現(xiàn)實(shí)生活，讓學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性，通過學(xué)習(xí)提高計(jì)算思維，運(yùn)用自己的知識(shí)獨(dú)立解決問題，進(jìn)而收獲不止于課堂的內(nèi)容，最終提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和信息素養(yǎng)。

在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中，情境的創(chuàng)建更需要結(jié)合全部內(nèi)容進(jìn)行長期的規(guī)劃，并起到承上啟下的作用，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中不斷產(chǎn)生疑問，從而想要去解決更多的問題。所以，教師可引導(dǎo)學(xué)生欣賞北京冬奧會(huì)的各項(xiàng)比賽，讓學(xué)生了解各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)以及比賽中使用的高科技，并設(shè)想自己能為冬奧會(huì)做哪些力所能及的事。

2.教學(xué)分項(xiàng)

教師以接待不同國家運(yùn)動(dòng)員要如何溝通的情境為例，引入“超級(jí)翻譯官”項(xiàng)目。在確立項(xiàng)目后，學(xué)生通過合作交流思考翻譯官需要哪些能力，并利用網(wǎng)絡(luò)了解如何成為一個(gè)翻譯官，如何做一名合格的翻譯官。學(xué)生通過小組合作討論自己的感想。

3.程序項(xiàng)目

在制作程序階段，學(xué)生通過了解，發(fā)現(xiàn)可以利用圖形化編程軟件中的文字朗讀、文字翻譯、語音識(shí)別等功能來達(dá)到超級(jí)翻譯官的目的。接著，借助“超級(jí)翻譯官”情境進(jìn)行分層學(xué)習(xí)，即分別學(xué)習(xí)文字朗讀、文字翻譯、語音識(shí)別（百度AI插件）等功能。

通過一系列的翻譯器設(shè)計(jì)，學(xué)生得出以下設(shè)計(jì)思路：①當(dāng)按下某個(gè)按鍵時(shí)，電腦等候麥克風(fēng)進(jìn)行語音輸入（人工智能—語音識(shí)別）；②語音識(shí)別后轉(zhuǎn)為文本（人工智能—語音識(shí)別）；③文本對(duì)應(yīng)翻譯成目標(biāo)語言（人工智能—翻譯）；④把翻譯的文本朗讀出來（人工智能—文字朗讀）。具體操作過程如上圖所示。

4.反饋評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)是活動(dòng)設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，是學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握情況的自我驗(yàn)證，在“超級(jí)翻譯官”項(xiàng)目中，對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)要多元化，教師可以對(duì)項(xiàng)目過程進(jìn)行分段評(píng)價(jià)，師生共評(píng)，甚至可以將項(xiàng)目成果放在相關(guān)的交流網(wǎng)站中，讓更多的網(wǎng)友一起來參與。

5.拓展延伸

圖形化編程軟件中的人工智能插件不能過于依賴硬件，這樣在資源不足的情況下，學(xué)生可以在課余通過其他圖形化軟件自主平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)。在“超級(jí)翻譯官”的項(xiàng)目學(xué)習(xí)中，筆者告訴學(xué)生可結(jié)合其他硬件，制作出可以真正使用的翻譯器。

● 結(jié)語

編寫程序的過程常常比較繁雜，為了完成教學(xué)任務(wù)或者在面對(duì)學(xué)生個(gè)體復(fù)雜情況時(shí)，很多教師往往先通過示范模仿讓學(xué)生掌握技術(shù)操作，在此基礎(chǔ)上再學(xué)習(xí)如何解決其他實(shí)際問題。這種教學(xué)方式趣味性不足，無法提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生之間缺乏合作協(xié)商的行動(dòng)意識(shí)，不能舉一反三，且學(xué)生對(duì)知識(shí)的了解也是一知半解，他們把大量精力都放在模仿、修改上，不能很好地理解所需學(xué)習(xí)的內(nèi)容，因而也就不利于計(jì)算思維的培養(yǎng)。因此，教師要善于借助項(xiàng)目學(xué)習(xí)，首先引導(dǎo)學(xué)生把具體現(xiàn)象變?yōu)槌橄髥栴}，將問題細(xì)化，抽絲剝繭，提取問題的核心部分，使其更容易類比。其次分解問題，根據(jù)問題的整體，將問題分化成多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的模塊，或以功能劃分，或以知識(shí)難易劃分，待學(xué)生逐塊解決。在已有知識(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)已知方法進(jìn)行改造，使其能遷移解決一系列相似問題。最后將分解后的問題進(jìn)行概括，學(xué)生如果能夠形成完整的解決思路，則對(duì)該解決問題的方法進(jìn)行評(píng)估，若不能解決目標(biāo)任務(wù)，需要再次對(duì)問題分解，直至學(xué)生對(duì)抽象的分塊能夠通過已有的認(rèn)知完成。