“數字+智慧教室”項目式學習實踐與思考

摘要：本文緊扣“學科+項目式學習”教學實踐與思考，通過“校本數字+項目式學習”課程實施過程，形成了“數字+智慧教室”項目式學習課程設計思路，并以“人臉識別開門系統”為例，通過教學實踐及反思迭代教學設計，優化教學策略，形成了“數字+智慧教室”項目式學習課程實施路徑。

關鍵詞：學科+項目式學習；信息科技；教學策略

中圖分類號：G434" 文獻標識碼：A" 論文編號：1674-2117（2025）07-0066-03

引言

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》明確指出要“開展項目式主題式學習”，并建議第三學段（5～6年級）課程內容可選擇跨學科主題學習，鼓勵以“小型系統模擬”為項目主題，綜合運用信息科技、數學、科學等知識，提升學生運用“過程與控制”的系統方法發現問題、解決問題的能力，同時要求構建信息科技學科邏輯關聯的課程結構、遴選科學原理和實踐應用并重的項目式課程內容，讓學生在真實的情境中實現“做中學”“用中學”“創中學”。

因此，筆者提出“學科+項目式學習”教學模式，通過創設真實情境，讓學生在真實活動中實踐，親身經歷知識的誕生與使用過程，進行深度學習，獲得深刻理解。

“數字+智慧教室”項目式學習課程設計思路

1.聚焦學科熱門話題，提出符合學情，具有前瞻性、研究性、趣味性的項目主題

師：如果由你來設計一間智能教室，你希望給教室設計什么樣的“智能化功能”？實現“智能教室”需要用到什么數字硬件？需要具備哪些知識和技能？（引出“數字+智慧教室”項目式學習活動）

六年級的學生自主探究問題能力逐漸提高，他們喜歡嘗試、實踐、探索與挑戰，樂于玩智能游戲，邏輯思維、抽象思維等逐步形成。學生在五年級已經學過圖形化編程，具有一定的編程基礎，所以大部分學生具備“智慧教室”項目式活動的學習、探究能力，而且六年級學生對人工智能、智能化功能具有強烈的興趣。

2.提取學科核心概念，設計項目式主題課程教學總體目標

基于信息科技學科在“數字+智慧教室”項目式學習主題中的核心地位與功能屬性，將本項目式學習的學科核心概念提取為：實現智能化功能就是反復調試優化程序與數字硬件相融合的過程。

根據“學科核心概念”，將課程總目標設定為：①能夠編寫程序，并結合掌控板、傳感器、執行器等數字硬件調試、優化程序，實現智能化功能；②遷移運用所學知識與技能設計并創造出適合智慧教室的系列智能化功能；③掌握人工智能的基本原理，滿足對人工智能的好奇心，正確認知人工智能。

3.圍繞“學科+項目主題”，開發適合學生的具有創新性、探究性、實踐性的系列課程

在“數字+智慧教室”項目中，以信息科技學科為主線，以科學、數學、美術等學科為輔助，助力學生設計、實現“智能化的教室”。

信息科技學科：以編程、物聯網（IoT）、傳感器技術、網絡通信等為課程載體，初步了解人工智能的工作原理及其應用。通過學習Arduino開發板和掌控板，結合人工智能案例，掌握傳感器原理與編程技能，并設計智慧教室的功能模塊，如智能燈光控制、溫度調節系統等。在設計和實現智能教室的過程中，需要不斷思考如何改進現有技術，如何創造更有效的解決方案，從而激發創新思維和創造力，培養動手能力和編程思維。

科學學科：結合電路連接的原理與方式，正確連接“智慧教室”項目中Arduino開發板和掌控板、傳感器等硬件設備并檢查線路。

數學學科：圍繞“智慧教室”主題，繪制教室物品的立體圖，學習比例尺知識等，并設計3D模型，以此加深對幾何圖形和空間概念的理解。

美術學科：在教師的指導下分組制作出細節有趣、質感逼真，并能夠準確還原創作想法的微縮模型。

綜合實踐活動：討論設計教室的外觀、功能等，制訂詳細的設計圖與分工計劃，并通過小組合作動手完成模型。學生動手完成智能設備的安裝與調試，完善智能教室模型。通過項目實踐，學生可以掌握必要的學科知識，同時培養他們在面對復雜問題時所需的綜合分析能力、創新思維及團隊合作精神。

4.根據課程需求，搭建適合開展課程的學習空間并給予時間保障

首先，時間上有彈性。①保障課程實施時間、總課時量及每個課時的時間。教師將常規信息科技課與社團課作為課程實施的主體，根據活動目標和內容的要求安排時間，打破“壘磚塊”的課時安排。②根據課程方案的要求，確保各門課程時間總量保持均衡，時間的具體使用則彈性安排，讓整個課程實施合理化、專業化。③評估整個項目持續時間，把握項目推進進度。本項目式學習計劃大概四周完成，最后一周各小組展示“智慧教室”大作品。

其次，空間上有突破。①課程實施空間的聯動。信息學科有機房、電腦室作為主要上課教室，但是在項目式課程中，僅有電腦是不夠的，還要有小組合作的真實空間，在這里學生可以調試設備、頭腦風暴、設計繪制、思路整理，所以科學實驗室、美術室也是本次項目式學習的重要學習空間。②帶學生去與本次項目式學習相關的主題場館體驗、感受。

“數字+智慧教室”項目式學習教學策略——以“人臉識別開門系統”為例

“人臉識別開門系統”是“智慧教室”項目的課程之一。本課程利用人工智能案例——人臉識別開門，讓學生理解人工智能運行過程及原理，設計程序并搭建相匹配的數字化硬件及物理模型實現“人臉識別開門系統”。

該課程共有三個課時：

第一課時：掌握利用mPython編寫“人臉識別開門”程序的技巧及方法。（信息科技學科）

第二課時：將“程序與數字硬件相結合”實現人臉識別開門的智能效果。讓學生通過調試、試錯進一步掌握編程核心技能，并在實現人臉識別開門智能效果的過程中，掌握相關傳感器的功能使用，感受物聯網、人工智能的魅力。（信息科技學科、科學學科）

第三課時：制作場景模型，并將已導入程序的數字化硬件安裝到場景模型中，測試實現“人臉識別開門系統”作品。（信息科技學科、美術學科、數學學科）

1.加強學科間教師交流，讓學生在雙師或多師課堂中高效實踐與探究

“數字+智慧教室”項目式學習的核心學科是信息科技學科，在課程實施過程中，當遇到核心學科以外的問題時，可以邀請相對應的學科教師進行講解、指導，實施雙師或多師課堂，讓課程內容專業化，使課堂形式更豐富。這就要求各科教師進行緊密交流，通過了解課程實施進展情況，合理安排學科時間占比。

例如，在第二課時，連接數字硬件，即掌控板和AI攝像頭、舵機的連接是本節課的一個重難點。科學教師講解了電路的原理，正負極、數據線的認識，各類線的連接等知識（時間：10分鐘）。學生通過動手實踐，將“程序與數字硬件相結合”實現人臉識別開門的智能效果。在學生動手實踐的過程中，信息科技教師、科學教師進行巡視，并及時給予指導。

2.搭建各類試錯支架，讓學生在探究、調試、思考與總結中獲得真知

“數字+智慧教室”項目式學習課程實施過程主要是以“實踐、實驗、探究”為主要活動過程。在備課時，教師應從強實踐、真實驗、深度探究等多角度選取、搭建有價值的“試錯支架”，讓學生在探究、調試、思考與總結中獲得真知。

例如，在第二課時，筆者給學生設置了“硬件出錯、程序出錯”的試錯支架，讓學生在實際的操作中，自主發現問題，進而解決問題。有價值的“試錯支架”不僅鍛煉了學生的實踐能力，提升了學生的辯證思維，還提高了課堂質量。

3.巧設實驗單問題，讓學生發散思維，產生可廣泛遷移的學科核心知識

在“數字+智慧教室”項目式學習課程的實施過程中，巧妙設計實驗單中的問題，讓學生帶著問題進行探究實驗，引導發散思維，可幫助學生產生可廣泛遷移的學科核心知識。

例如，在第二課時中的動手實踐環節，讓學生帶著有針對性的問題實驗、實踐，做到“實踐—思考—再實踐”的縱向深度學習。

設置問題：“在實驗、實踐的過程中，你對AI攝像頭的功能有哪些進一步的認識？”當學生操作“人臉識別開門”設備時，能說出“AI攝像頭所做出的人臉識別效果由它本身的性能所決定”，也能提出“AI攝像頭的分辨率不高，雙胞胎能不能區分識別”等問題，還有學生大膽假設“AI攝像頭能識別照片”。此時，可以為學生提供照片，讓學生通過現場識別照片得出結論。

設置問題：“‘人臉識別開門’智能化功能，可以如何遷移、運用到‘智慧教室’？”當學生實現“人臉識別開門”智能化效果時，根據問題，他們能說出“人臉識別多媒體電教設備”“人臉識別點名或者簽到”“自動感應開門”等，在有效的問題驅動下，學生發散思維，將人臉識別開門系統運用、遷移到“智慧教室”。此時可以提醒學生，在接下來的課程中，我們將編寫程序，反復調試優化程序，實現我們想要的智能化功能，進而設計出我們心中的“智慧教室”。回歸課程核心概念，給學生提供解決問題思路、方向，讓學生成為學習的主人。

成果展示與反思

在教學過程中，師生開展了多次班級內作品評價，一次年級內中期評價與一次校級成果展示活動。在中期評價時，在每個班級選出一個小組作品（優秀的、有代表性的作品），共五個作品，中后期進行有針對性的指導、美化，并在項目結束時進行成果展出。學生在實踐中創作了“智慧教室”作品，并在不斷地創新、實驗、試錯中收獲了成長。教師在實踐中開發出一系列課程，并在不斷反思中成長。

參考文獻：

[1]任燕，廖偉.小學大觀念教學：設計與實施[M].北京：教育科學出版社，2023.

[2]馬童玲.關注跨學科主題學習，提升計算思維能力——以第三學段“身邊的算法”為例[J].中國信息技術教育，2024（11）：15-17.