基于機(jī)器學(xué)習(xí)的人工智能項(xiàng)目式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 論文編號(hào)：1674—2117（2025）12-0061—03

引言

機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能課程的重要組成部分。但機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生知識(shí)廣度、深度和實(shí)踐應(yīng)用能力的要求較高，在教學(xué)實(shí)施中存在“難教、難學(xué)”的困境。為突破這一教學(xué)困境，筆者基于人工智能技術(shù)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了以機(jī)器學(xué)習(xí)為核心的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式，該模式可通過實(shí)踐導(dǎo)向的教學(xué)方式，使抽象復(fù)雜的機(jī)器學(xué)習(xí)知識(shí)變得直觀可及。

設(shè)計(jì)構(gòu)建：基于機(jī)器學(xué)習(xí)的人工智能項(xiàng)目式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)

文本分析技術(shù)作為機(jī)器學(xué)習(xí)的核心應(yīng)用領(lǐng)域之一，展現(xiàn)了機(jī)器學(xué)習(xí)在處理非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)方面的強(qiáng)大能力。文本分析是從文本數(shù)據(jù)中獲得高質(zhì)量的信息和見解所遵循的方法和過程，包括情感分析、主題分類、實(shí)體識(shí)別等。圖形化編程憑借直觀性、簡(jiǎn)單性、趣味性等特征已被廣泛應(yīng)用于教育領(lǐng)域，它通過圖形化的界面和拖拽式的操作方式，讓學(xué)生可以通過拖拽不同的圖形化元素來搭建程序。初學(xué)者使用圖形化編程進(jìn)行代碼學(xué)習(xí)，可以更容易地掌握編程的基礎(chǔ)知識(shí)和技能，從而培養(yǎng)計(jì)算思維和創(chuàng)新能力。在教學(xué)中，筆者以文本分析技術(shù)為項(xiàng)目式學(xué)習(xí)內(nèi)容，并借助圖形化編程工具完成項(xiàng)目式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)，下面通過具體項(xiàng)目談?wù)勗O(shè)計(jì)過程。

1.項(xiàng)目準(zhǔn)備

（1）確定項(xiàng)目主題

本項(xiàng)目立足數(shù)字化時(shí)代發(fā)展需求，圍繞“法眼鑒智：AI倫理洞察”主題，運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)規(guī)范相關(guān)政策文本進(jìn)行智能分析，通過主題特征提取與可視化呈現(xiàn)，幫助青少年系統(tǒng)掌握網(wǎng)絡(luò)安全知識(shí)、提升網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)防范能力，從而培養(yǎng)文明理性的網(wǎng)絡(luò)行為習(xí)慣。

（2）創(chuàng)設(shè)項(xiàng)目情境

2023年我國(guó)接連發(fā)布《新時(shí)代青少年網(wǎng)絡(luò)文明公約》（以下簡(jiǎn)稱《公約》）、《未成年人網(wǎng)絡(luò)保護(hù)條例》，規(guī)范廣大青少年的網(wǎng)絡(luò)行為，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)文明和青少年之間“知”與“行”的雙向奔赴。隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，人們?cè)谙硎芑ヂ?lián)網(wǎng)帶來的便捷的同時(shí)，也面臨諸多困擾，如信息虛假、思維惰化、認(rèn)知淺層化、“信息繭房”等，這些都影響著新時(shí)代青少年的健康成長(zhǎng)。本項(xiàng)目以“新時(shí)代青少年應(yīng)如何正確使用網(wǎng)絡(luò)，從而規(guī)避網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)”為問題情境，通過體驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)文明規(guī)范文本的分析處理，逐步引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)基于機(jī)器學(xué)習(xí)的文本分析技術(shù)，潛移默化地培養(yǎng)其正確的價(jià)值觀、網(wǎng)絡(luò)觀及社交理念。

2.項(xiàng)目實(shí)施

本項(xiàng)目圍繞技術(shù)實(shí)現(xiàn)邏輯及學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律，聚焦信息科技四大核心素養(yǎng)，通過整體構(gòu)思、局部設(shè)計(jì)以及細(xì)節(jié)落實(shí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳遞、能力培養(yǎng)、價(jià)值引領(lǐng)的三維目標(biāo)。項(xiàng)目基于“情境—問題一知識(shí)（活動(dòng)）一拓展”的設(shè)計(jì)思路，開展教學(xué)活動(dòng)，教學(xué)實(shí)施過程共計(jì)4個(gè)課時(shí)（如下頁(yè)表）。

（1）課時(shí)情境

① 認(rèn)知錨點(diǎn)創(chuàng)設(shè)。觸發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突與探索內(nèi)驅(qū)力，進(jìn)而加速學(xué)習(xí)狀態(tài)定向。在第一課時(shí)中，嵌入“2023年中國(guó)網(wǎng)絡(luò)文明大會(huì)發(fā)布《公約》”的真實(shí)案例，建立抽象技術(shù)概念與真實(shí)社會(huì)需求之間的關(guān)聯(lián)。② 技術(shù)線索貫穿。在第二、三課時(shí)中，采用技術(shù)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向的情境線索，以“算法流程拆解一文本分析實(shí)踐”為邏輯脈絡(luò)，幫助學(xué)生形成對(duì)文本分析技術(shù)方法論本質(zhì)的具象化認(rèn)知。 ③ 腳手架支持。在第一課時(shí)以《公約》為情境載體，勾勒文本分析技術(shù)的應(yīng)用邊界與實(shí)踐場(chǎng)域，使學(xué)生在后續(xù)學(xué)習(xí)中能夠基于情境框架實(shí)現(xiàn)認(rèn)知遷移，從而系統(tǒng)理解知識(shí)模塊間的邏輯關(guān)聯(lián)與應(yīng)用適配性。

（2）課時(shí)問題

本項(xiàng)目以結(jié)構(gòu)化問題鏈構(gòu)建認(rèn)知階梯，引導(dǎo)學(xué)生逐層深化思考并錨定學(xué)習(xí)目標(biāo)，驅(qū)動(dòng)探究式學(xué)習(xí)模式的生成。以第一課時(shí)為例，其問題鏈設(shè)計(jì)體現(xiàn)邏輯遞進(jìn)性與認(rèn)知層次性的深度融合，初始問題“計(jì)算機(jī)能否助力解讀《公約》”聚焦于技術(shù)工具在文本解析中的可行性驗(yàn)證，引發(fā)學(xué)生對(duì)文本分析技術(shù)功能性價(jià)值的初步認(rèn)知；繼而通過“文本分析技術(shù)的作用及定義”“分析步驟與算法原理”等次級(jí)問題，逐步過渡至方法論框架的解析與算法架構(gòu)的探究，最終形成從“技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景”到“核心功能實(shí)現(xiàn)”的完整知識(shí)閉環(huán)。通過問題間的邏輯嵌套與知識(shí)遷移，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)復(fù)雜概念的系統(tǒng)性內(nèi)化能力，從而在探究過程中實(shí)現(xiàn)高階思維的激活與學(xué)習(xí)自主性的提升。

（3）構(gòu)思項(xiàng)目規(guī)劃

本項(xiàng)目通過算法實(shí)現(xiàn)邏輯進(jìn)行項(xiàng)目流程設(shè)計(jì)，并基于項(xiàng)目主題構(gòu)思項(xiàng)目規(guī)劃（如下圖），具體包括進(jìn)度安排、工具與方法及預(yù)期成果三個(gè)維度，以結(jié)果為導(dǎo)向，幫助學(xué)生快速了解項(xiàng)目?jī)?nèi)容及學(xué)習(xí)工具，整體把握利用文本分析技術(shù)處理網(wǎng)絡(luò)文明規(guī)范文本的學(xué)習(xí)進(jìn)度。

（3）知識(shí)內(nèi)容

知識(shí)內(nèi)容板塊包含系統(tǒng)性知識(shí)及探究性活動(dòng)，通過兩者的雙向耦合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)化與實(shí)踐能力的協(xié)同發(fā)展，助力學(xué)生構(gòu)建知識(shí)體系。在系統(tǒng)性知識(shí)中，通過分層遞進(jìn)式教學(xué)，系統(tǒng)闡釋文本分析技術(shù)的概念體系與技術(shù)實(shí)現(xiàn)范式，包括文本分析技術(shù)的定義、流程、算法架構(gòu)等內(nèi)容。同時(shí)，通過案例演示，將抽象技術(shù)原理轉(zhuǎn)化為具象認(rèn)知圖式，有效降低學(xué)生的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。此外，應(yīng)注重倫理教育，培養(yǎng)學(xué)生的信息社會(huì)責(zé)任。在探究性活動(dòng)中，一方面，注重知識(shí)反思性。通過《公約》文本歸納、分詞操作、停用詞篩選等探究任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)技術(shù)流程（如預(yù)處理、特征提取）進(jìn)行元認(rèn)知監(jiān)控深化對(duì)文本分析技術(shù)的批判性理解。另一方面，注重操作實(shí)踐性。結(jié)合圖形化編程工具，創(chuàng)設(shè)階梯式任務(wù)鏈，推動(dòng)學(xué)生將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為程序性知識(shí)，并培養(yǎng)其計(jì)算思維，為項(xiàng)目任務(wù)奠定基礎(chǔ)。

（4）拓展提升

拓展板塊承擔(dān)著知識(shí)遷移、高階思維培養(yǎng)與社會(huì)責(zé)任意識(shí)塑造的三重功能，使學(xué)生在學(xué)習(xí)文本分析技術(shù)的過程中，不僅掌握專業(yè)知識(shí)和技能，還能將其與實(shí)際應(yīng)用、社會(huì)現(xiàn)象相聯(lián)系，成為技術(shù)使用者、批判思考者以及責(zé)任擔(dān)負(fù)者。首先，促進(jìn)知識(shí)橫向遷移與批判性對(duì)比分析。通過從處理速度、理解能力、靈活性等方面對(duì)比人與計(jì)算機(jī)處理相同文本任務(wù)的優(yōu)劣性，激發(fā)學(xué)生對(duì)技術(shù)普適性與局限性的辯證思考，推動(dòng)學(xué)生形成技術(shù)工具理性與人文價(jià)值理性的思考。其次，推動(dòng)技能從簡(jiǎn)單任務(wù)向復(fù)雜場(chǎng)景的縱向擴(kuò)展。從單句文本處理到批量文本處理，通過任務(wù)復(fù)雜度升級(jí)，促使學(xué)生反思技術(shù)工具的可擴(kuò)展性。再次，銜接技術(shù)實(shí)踐與開源生態(tài)，強(qiáng)化創(chuàng)新協(xié)作意識(shí)。通過Scikit-learn庫(kù)的開源實(shí)踐案例，展示開源工具如何簡(jiǎn)化技術(shù)落地，幫助學(xué)生理解代碼復(fù)用與社區(qū)協(xié)作的價(jià)值。最后，構(gòu)建倫理敏感性與法治素養(yǎng)，塑造技術(shù)向善價(jià)值觀。通過查閱相關(guān)政策文件，培養(yǎng)學(xué)生合規(guī)意識(shí)與社會(huì)責(zé)任，推動(dòng)學(xué)生從被動(dòng)接受者轉(zhuǎn)向主動(dòng)參與者，在觀點(diǎn)表達(dá)中深化對(duì)“技術(shù)—社會(huì)”共生關(guān)系的認(rèn)知。

結(jié)束語

加強(qiáng)中小學(xué)人工智能教育，是教育的長(zhǎng)遠(yuǎn)布局。基于機(jī)器學(xué)習(xí)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，是培養(yǎng)學(xué)生高階思維的教學(xué)實(shí)踐。因此，教師在項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，讓項(xiàng)目活動(dòng)體現(xiàn)基礎(chǔ)性、實(shí)踐性：項(xiàng)目主題應(yīng)聚焦現(xiàn)實(shí)，強(qiáng)調(diào)情境體驗(yàn)；項(xiàng)目問題應(yīng)注意邏輯連貫性，以問題鏈的形式貫穿始終；項(xiàng)目?jī)?nèi)容應(yīng)符合學(xué)生知識(shí)體系和理解能力，注重動(dòng)手實(shí)踐驅(qū)動(dòng)知識(shí)習(xí)得，具有一定的前瞻性、開放性和靈活性。此外，也要考慮到人工智能給社會(huì)帶來的挑戰(zhàn)，培養(yǎng)學(xué)生的信息社會(huì)責(zé)任與意識(shí)。

參考文獻(xiàn)：

迪潘簡(jiǎn)·撒卡爾.Python文本分析M.閆龍川，高德荃，李君婷，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2018.