項目式學習理念下的初中人工智能課堂構建

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。項目式學習是以項目活動任務為載體的教學方式，注重對學生核心素養的培養。本文以“AI智造智能宣傳欄”一課為例，探討了基于項目式學習構建初中人工智能教學模式，分析開展教學的方法，并提出了實施的建議。

【關鍵詞】項目式學習；初中；人工智能課堂；任務活動

【中圖分類號】G434? ?【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2024）01-053-02

人類社會正迅速步入人工智能時代，人工智能技術已逐漸應用到生產生活的方方面面。如安防領域的智能監控、巡邏機器人，電商零售領域的智能導購、倉儲物流，自動駕駛領域的無人駕駛、無人配送，醫療健康領域的檢測診斷、醫學圖像處理，教育領域的智能批閱、個性輔導，個人助理領域的管家機器人、語音助理等，無一不在改變人們的生活方式，給人們的生活、工作、學習帶來了很多便利[1]。與此同時，對于人工智能人才的培養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建上必須要有所突破。本文將項目式學習與初中人工智能課程相結合，以提升初中生利用人工智能技術解決實際問題的能力。

創建情境，提出問題

在項目式學習下的初中人工智能課堂的構建中，首先需要充分調動學生學習的積極性，讓學生能夠積極主動地參與到學習活動中。為了激發學生的學習興趣，讓學生明確學習目標，可以通過“創設情境，提出問題”的方式，由教師根據教學內容設計相應的情境主題，組織學生以小組為單位展開探究與思考[2]。

由于人工智能課程具有很強的綜合性和實踐性，而中學生的認知水平又存在差異，所以人工智能課程在內容選擇上應滿足基礎性、生活化的原則，在內容組織上應滿足系統性、螺旋式的原則。筆者以九年級第三單元“智能機器演繹精彩”的相關內容為參考，設計了一堂利用人工智能技術制作智能宣傳欄、解決智能開關宣傳欄問題的課。在教學中，教師主要通過創設“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有燈光的宣傳欄。教師讓學生對展示的內容進行觀察與描述，聯系生活實際說出自己的想法。學生觀察提出：第一張圖浪費電，第二張圖看不清宣傳欄內容。此時，教師可以基于這一情境引導學生思考“如何既能讓居民在夜晚能看清宣傳欄上的內容，又不會浪費電”。教師讓學生自由組合成小組，分析討論問題，給出相應的解決方案。在討論結束后，教師引出本次項目學習的重點，本節課需要搭建一個具備感應亮度和距離裝置的智能宣傳欄模型，設計并制作智能宣傳欄模型檢測周圍環境，如果光線不充足且有居民靠近時，點亮燈，否則熄滅燈。師生圍繞其來開展項目式學習與探究。

搜集資料，設計方案

在以項目式的方式構建的人工智能課堂教學中，教師要通過創設相應項目任務的方式加以展開，將項目式學習的內容以若干項目任務活動的形式來組織學生展開探討和自主學習，達成學習目標。在具體創設項目式學習任務的過程中，教師必須要根據教學內容的主題來加以展開，根據教學計劃內容逐步地延伸，最終以項目活動的方式來完成整個教學任務。本次項目具體任務活動內容設置如下。

任務活動一：認識紅外傳感器和距離傳感器，掌握其工作原理

在告知此次活動的主題以及“智能宣傳欄”的設計思路后，教師可以圍繞其提出相應的問題，讓學生思考如何才能夠識別出“什么時候是白天”“什么時候是夜晚”，如何能夠“感應到居民靠近”。在提出相應的問題后，教師組織學生查閱相應的資料，探尋利用何種電子器件能夠達成上述活動任務。在教師的指導下，學生發現利用“亮度傳感器”“紅外傳感器”就可以自動識別燈光和判斷距離。學生利用微課學習了解紅外傳感器的工作原理。

任務活動二：分組設計“智能宣傳欄”模型

在學生已經掌握利用紅外傳感器和亮度傳感器來實現自動化測距和檢測燈光相關的知識內容后，教師需要進一步組織學生思考如何設計“智能宣傳欄”。在教師確定好活動任務目標后，學生以小組為單位進行相應的討論與活動，給出自己的意見和見解。在項目討論中，學生在教師的指導下逐漸認識到“亮度傳感器在裝設的時候不能夠被遮擋”“紅外傳感器在宣傳欄中的設計只需要確保能夠檢測到人”即可。教師要讓學生明確先繪制出模型草圖、再搭建模型的操作思路。在項目模型圖紙的設計過程中，教師要對學生加以指導，不能直接給予學生模型參考圖，要讓學生以小組合作形式進行思考，給出自己的模型設計方案。

造物工坊，實施方案

任務活動三：造物工坊，搭建模型

根據設計的模型，讓學生利用亮度傳感器、紅外傳感器、燈帶與燈帶轉接盒、積木組件完成智能宣傳欄模型的搭建任務。要讓學生注意以下兩個方面的內容：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，需要將所有執行器和傳感器用線材與控制器連接起來。通過上述方式，項目式學習能夠穩定有效地實施。在搭建模型過程中，教師不能夠對學生進行過多的干預，要讓學生以小組形式自由搭建，在小組內部展開討論與嘗試，教師給予適當的指導即可。

項目制作，創意編程

任務活動四：創意編程，實現模型功能

在教授學生編制程序、實現模型功能的過程中，教師需要讓學生繼續以小組合作的形式展開探討，思考如何進行程序的編寫。同時，教師提出問題，要求學生思考“哪個代碼塊可以檢測光線的亮暗”“哪個代碼可以檢測是否有人靠近”“如果想要判斷同時滿足兩個條件，應當使用哪個代碼”“控制燈帶的亮滅可以使用哪些代碼塊”。在教師的指導下，學生以小組合作的形式展開思考與討論，進而理解條件判斷中的“與”“或”邏輯以及使用方法。

作品展示，多元評價

在教師以項目式活動任務的方式完成教學活動以后，需要組織學生進行相應的作品展示。

在作品展示過程中，教師要求學生以小組為單位，各小組成員分別上臺展示自己小組的成果，小組內部分工協作，一人負責“智能宣傳欄”模型設計和功能介紹，一人負責“智能宣傳欄”編寫程序的說明，一人負責演示效果，其他成員可以補充并提出自己的建議。作品展示與評價環節，能夠有效地鍛煉學生的語言表達能力，激發同學之間辯證思考，促進互相學習，幫助學生對本項目的知識進一步充分理解，進而能熟練運用。最后，在評價方式上，教師還可以利用學習任務單，讓學生從模型設計是否簡潔美觀、程序演示是否正確、分享聲音是否響亮、邏輯是否清晰、小組創意作品設計是否完整等方面進行組內自評、生生互評，通過多元評價全面反映學生的學習成效。在評價結束后，學生可以根據教師或者同學提供的設計意見進行相應的修改和調整。對于作品完成出色的學生，教師要給予一定的獎勵，激發學生的積極性。

人工智能課程教學是新時代下教育教學的重要發展方向，必須要提高對其重視程度。在新一輪的教育教學改革中，教師要積極通過利用項目式學習的方式開展教學活動，培養學生的自主學習能力。教師根據人工智能課程教學內容來組織設計項目任務，要求學生以項目小組合作探究的形式完成任務。在具體的項目活動任務的實施中，教師要積極通過情境構建的方式來創設合理的項目任務，要求學生圍繞其展開項目制作和作品展示。通過上述情境構建、項目創設、作品展示，能夠有效讓學生在項目學習中獲取知識，培養其核心素養。

參考文獻

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

馬昊學，鄭蘇，張玲. 面向核心素養的中小學人工智能課程設計研究[J]. 中國信息技術教育，2023（2）： 83-87.

段波. 面向計算思維發展的中學人工智能課程活動設計[J]. 天津師范大學學報（基礎教育版）. 2022，23（1）： 53-58.