小學(xué)人工智能課程項目式教學(xué)的設(shè)計與實施

虞心笛

【摘 要】項目式教學(xué)以其對學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力以及動手實踐能力的培養(yǎng)優(yōu)勢，與人工智能教育的培養(yǎng)理念不謀而合。因此，本文以“智能臺燈”一課為例，歸納出小學(xué)人工智能課程項目式教學(xué)流程，為人工智能教學(xué)創(chuàng)新提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】人工智能；項目式教學(xué)；教學(xué)設(shè)計

【中圖分類號】G434 ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【論文編號】1671-7384（2023）07-052-02

本文旨在探討如何基于項目式教學(xué)開展小學(xué)人工智能教學(xué)，以提高小學(xué)生對人工智能知識的理解和應(yīng)用的能力。項目式教學(xué)能夠很好滿足人工智能課程培養(yǎng)目標(biāo)的需求，因此筆者結(jié)合項目式教學(xué)，以《AI上智慧生活（優(yōu)必選版）》（華東師范大學(xué)出版社2018年版）里的“智慧臺燈”一課為例分析小學(xué)人工智能教學(xué)的設(shè)計與實施。

教學(xué)流程設(shè)計

項目式教學(xué)是基于真實情境中遇到的問題，引導(dǎo)學(xué)生通過主動學(xué)習(xí)、合作探究來解決實際問題，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生有意義學(xué)習(xí)的一種教學(xué)模式。人工智能課程也需要通過解決真實問題，推動開展跨學(xué)科的主題學(xué)習(xí)活動。項目式教學(xué)方式恰好能夠滿足人工智能課程的需求。基于此，本文將項目式教學(xué)法與小學(xué)人工智能課程相結(jié)合，將教學(xué)流程劃分為以下幾個階段。

1.創(chuàng)設(shè)情境，明確主題（項目啟動）

在這一階段，教師需要通過創(chuàng)設(shè)與人工智能息息相關(guān)的真實生活情境，引發(fā)學(xué)生對項目主題產(chǎn)生強烈興趣，并從真實問題情境中，提煉出項目需求，從而明確項目主題。

2.劃分小組，設(shè)計模型（項目規(guī)劃）

教師應(yīng)依據(jù)“組間同質(zhì)、組內(nèi)異質(zhì)”的原則將全體學(xué)生劃分為不同的學(xué)習(xí)小組，每組2-3人。小組成員根據(jù)項目主題與需求，協(xié)商討論，設(shè)計出本小組的作品模型，并與教師一起制定項目具體的實施計劃。這個計劃應(yīng)該包括項目的成員分工、器材需求以及編程條件等，可以借助學(xué)習(xí)任務(wù)單完成。

3.項目制作，創(chuàng)意編程（項目實施）

本階段是流程設(shè)計的核心階段，學(xué)生需要圍繞項目主題進(jìn)行探索與實踐，與小組成員一起共同完成模型的硬件搭建以及軟件編程的工作。

首先，小組合作完成第一部分“搭建”的相關(guān)任務(wù)。其次，完成第二部分“編程”的相關(guān)要求。教師應(yīng)時刻觀察各學(xué)生小組制作模型的進(jìn)展情況，要起到引導(dǎo)者的作用。

4.展示交流，多元評價（項目展示）

作品的分享有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的能動性，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的提高。在分享的過程中，可以促進(jìn)學(xué)生表達(dá)能力與多階思維的提升。因此，在人工智能項目式教學(xué)的過程中，教師應(yīng)給予學(xué)生充分的展示交流機會。

教學(xué)實施

本文以“智能臺燈”為例，基于教學(xué)流程的設(shè)計，將小學(xué)人工智能課程教學(xué)劃分為如下四個實施階段。

1.創(chuàng)設(shè)問題情境，明確“智能臺燈”主題

教師創(chuàng)設(shè)這樣的問題情境：“在夜晚漆黑的情況下，小明同學(xué)想起床喝水，卻總是找不到臺燈的開關(guān)在哪里。親愛的同學(xué)們，你們有什么好的方法幫助小明解決這一難題呢？”

通過生活中的真實問題，創(chuàng)設(shè)問題情境，引發(fā)學(xué)生思考。學(xué)生提出將聲控系統(tǒng)與傳統(tǒng)臺燈相結(jié)合這一解決方案，制出可以通過音量大小來控制開關(guān)的智能臺燈。

2.劃分合作小組，設(shè)計“智能臺燈”模型

在明確項目的需求目的后，教師引導(dǎo)學(xué)生合理分組，設(shè)計“智能臺燈”的模型。依據(jù)每個學(xué)生的特長和性格特點，合理分組，每個小組的人數(shù)控制在3人左右。在進(jìn)行“智能臺燈”的模型設(shè)計時，教師可以利用生活中傳統(tǒng)臺燈的實物或者是圖片等，引導(dǎo)學(xué)生用心觀察臺燈的結(jié)構(gòu)。

臺燈的構(gòu)造主要是起到支撐作用的燈座以及具有照明功能的燈柱。學(xué)生可設(shè)計增加聲音傳感器的臺燈模型。據(jù)此，學(xué)生在學(xué)習(xí)任務(wù)單上填寫所需器材的名稱及數(shù)量。

3.完成“智能臺燈”搭建，編制“聲控”程序

在這階段，學(xué)生完成硬件搭建和軟件編程工作。首先，學(xué)生小組合作完成第一部分“搭建”的相關(guān)任務(wù)。依據(jù)配套的“uKit EDU”APP中搭建手冊提供的步驟，利用器材包中提供的器材進(jìn)行“智能臺燈”的硬件搭建，需要用到的硬件部分有主控、聲音傳感器、眼燈、開關(guān)等零部件。

其次，完成第二部分“編程”的相關(guān)要求。學(xué)生小組集體分析項目需求，通過“uKit EDU”APP完成對應(yīng)的程序編程，經(jīng)過反復(fù)測試，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)聲音傳感器感受到外界環(huán)境音量高于150dB時打開開關(guān)是較為合適的，可以此為標(biāo)準(zhǔn)利用聲音傳感器來控制臺燈。學(xué)有余力的學(xué)生可以思考還可以從哪些方面改進(jìn)自己的作品。

4.展示“智能臺燈”，師生共同評價

各學(xué)生小組的代表分別上臺進(jìn)行作品的展示與講解，由一人負(fù)責(zé)“智能臺燈”功能的介紹，一人負(fù)責(zé)“智能臺燈”程序編寫的解釋，各小組其他成員提出建議。展示交流，一方面鍛煉了學(xué)生的口語表達(dá)能力；另一方面也促進(jìn)了學(xué)生之間的相互學(xué)習(xí)。

最后，學(xué)生在學(xué)習(xí)任務(wù)單上對有關(guān)作品、學(xué)生的制作表現(xiàn)以及合作能力進(jìn)行組內(nèi)評價和組間互評。

教學(xué)總結(jié)

1.創(chuàng)設(shè)真實問題情境，促進(jìn)計算思維提升

基于問題的項目式教學(xué)能夠?qū)⒄n程內(nèi)容與真實情境進(jìn)行有意義的關(guān)聯(lián)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實的學(xué)習(xí)情境和學(xué)習(xí)體驗。[1]

教師從真實生活情境中提煉出層層遞進(jìn)的問題串：（1）如何解決在黑暗環(huán)境中難以開啟臺燈這一問題呢？（2）通過聲音傳感器的使用來控制臺燈開關(guān)，那么應(yīng)將聲音傳感器的數(shù)值設(shè)定為多少較為合適呢？（3）你還能將聲音傳感器運用在生活中的哪些地方呢？讓學(xué)生在真實情境中建立所學(xué)知識與現(xiàn)實生活的聯(lián)系，從而提升學(xué)生思維的深度和廣度，

2.巧設(shè)學(xué)習(xí)任務(wù)單，搭建自主學(xué)習(xí)橋梁

學(xué)習(xí)任務(wù)單是學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)的有效工具。在開展人工智能項目式教學(xué)時，可巧妙借助學(xué)習(xí)任務(wù)單，明晰學(xué)習(xí)任務(wù)。

在課前準(zhǔn)備階段，學(xué)生對照任務(wù)單清點并填寫開展本次項目所需的器材名稱及數(shù)量；在課中實施階段，教師巧設(shè)學(xué)習(xí)任務(wù)單，引導(dǎo)學(xué)生層層遞進(jìn)達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)；在課后展示階段，教師設(shè)計多種評價反饋方式，既可以生生互評，也可以師生共評。這樣可以有效提升教學(xué)效率。

3.科學(xué)合理分組，構(gòu)建學(xué)習(xí)共同體

學(xué)生小組合作學(xué)習(xí)鍛煉發(fā)展了學(xué)生團結(jié)協(xié)作、溝通交流等各項能力，還可以提升學(xué)習(xí)自信。因此，教師要合理安排學(xué)生的分組，幫助學(xué)生學(xué)會運用知識，培養(yǎng)學(xué)生各方面素養(yǎng)。

結(jié) ?語

人工智能技術(shù)迭代快，教育也在不斷向前發(fā)展。我們要把握教育規(guī)律，持續(xù)推動人工智能課程教學(xué)模式創(chuàng)新，培養(yǎng)順應(yīng)時代發(fā)展要求的創(chuàng)新人才。

梁婕.初中人工智能課程教學(xué)實踐初探——以“制作智能路燈”為例[J]. 中小學(xué)信息技術(shù)教育，2023，（Z1）： 130-132.