项目式学习在中小学人工智能课程中的实践

张加莎

【摘 要】本文基于项目式学习，探究中小学的人工智能课程，并根据自己的教学实践，给出了教学实例，以期为中小学人工智能课程提供借鉴。

【关键词】项目式学习;人工智能;中小学课程;人脸识别

【中图分类号】G434 【文献标识码】A

【论文编号】1671-7384（2021）09-065-03

从国家政策和目前人工智能的发展趋势来看，在中小学开设人工智能课程已成为必然。虽然目前人工智能没有统一的课程标准，学校或教师在开设相关的课程时没有统一的指导，但一些专家学者给出了自己的建议。如樊磊教授指出：“在中小学开设人工智能课程，培养学生的信息素养和智能社会意识，才能为他们适应智能社会、驾驭智能技术做好提前准备”。笔者在进行人工智能课程探索时，结合樊磊教授给出的建议，以信息技术课程的四大核心素养为指导，以培养学生智能社会的信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任为目标进行教学。

人工智能课程实践模式探索

项目式學习注重实践性与参与性，注重问题的解决，从真实情景出发，以学生为中心开展教学。2017年教育部发布的《普通高中信息技术课程标准》也指出信息技术课程的教学要基于项目式的学习。因此，笔者在进行人工智能课程进小学的相关探索时，以项目式学习理论为指导，采取“认识—体验—实践—总结”的模式，结合硬件进行教学，大大激发了学生的学习兴趣，同时也提高了学生基于实际情况解决问题的能力。

项目式学习过程中，教师是指导者、协调者和组织者，帮助学生更好地参与学习。由于笔者所教的班级是第一次采用项目式学习的方式，学生们刚开始并不能很好地进入状态，所以笔者根据学生的具体情况，结合学生感兴趣的乐高，制定了人工智能课程项目式学习流程（图1）。

笔者课堂上的项目式学习流程，包括启动阶段、实施阶段和总结阶段。启动阶段主要是向学生讲解基本知识，帮助学生认识和体验人工智能，学生在掌握基本知识的基础上进行小组讨论、确定主题、制定方案。其中，教师作为指导者参与各小组讨论，协助制定和判断方案是否可行，若可行，则小组进入实施阶段，若不可行，小组需重新讨论制定方案。实施阶段，学生进入实践环节，需要设计作品、搜集资料、设计算法、调试和修改，直到完成作品的制作。在此过程中，教师要发挥主导作用，帮助学生更好地参与小组学习，帮助学生在动手实践能力提升的过程中，提高信息素养。最后是总结环节，此阶段学生进行汇报展示，师生之间、生生之间要进行评价和及时反馈，进而使学生提高总结能力，学会问题迁移。

教学案例：人脸识别的智能门

为了探究项目式学习的人工智能课程，笔者以“人脸识别的智能门”项目为例进行实践。本案例中利用基于Scratch3.0开发的Mind+软件，方便学生实现人脸识别相关功能。本课涉及信息的收集和加工处理、程序设计、人脸识别、PPT与Word等文字处理以及乐高机器人的相关知识。从启动到总结阶段，总共用了6课时，涉及培养学生的信息意识、计算思维、数字化学习与创新和信息社会责任的核心素养能力。

1.启动阶段：确定项目主题，制定项目方案

启动阶段是基础，主要通过创设情景，激发学生兴趣，引导学生在学习人工智能相关知识的基础上进行讨论，确定项目主题，制定项目方案，以保证学生的项目式学习顺利进行。

本项目中，首先，教师讲解人脸识别相关知识，帮助学生认识到人类识别人脸和机器识别人脸的区别，了解机器进行人脸识别的过程，并利用人工智能机器人帮助学生体验人脸识别的过程，继而引导学生小组讨论，思考“利用所学的人脸识别知识，能够解决什么问题”“希望做一个关于人脸识别的什么项目”等问题。在这里，如果学生能力有限，教师可以给定一些项目，供学生选择，也可以组织全班学生讨论，做大多数学生感兴趣的项目。

接着，小组学生讨论并制定项目方案。方案是整个项目关键的文字性材料，对于学生完成整个项目至关重要，也是学生条理性思维、信息意识养成的过程。教师引导学生写出合理的方案，包括整个项目的实现步骤、小组分工、作品结构、汇报展示等。大部分学生在此会有问题，教师此时可引导学生逆向思维，以终点为起点，先想一想最终的汇报阶段要呈现什么样的作品，用什么方式汇报。在学生完成方案之后，教师要参与学生小组讨论，帮助学生一起分析方案的可行性，并进行修改。

2.实施阶段：分工合作，完成作品

在实施阶段，学生需要综合利用所学的人工智能基础和编程等知识，制作出作品。同样，学生要始终想着要以什么方式呈现什么样的作品。小组的每名学生都要在小组中找到事做，发挥作用。在此阶段，可以看到每个学生身上的亮点，如有的学生绘画很好，负责画出小组作品草图;有的学生有乐高EV3的基础，负责小组智能门的搭建工作（图2）;有的学生程序设计基础好，负责编写人脸识别程序（图3），并负责向组内学生讲解;有的学生负责收集和处理资料，并制作展示阶段需要用的PPT等。在这个阶段，教师要起到组织者和协调者的作用，帮助每一个学生很好地参与小组合作，指导小组顺利完成作品的制作。

3.总结阶段：成果汇报，开展评价

学生在此阶段进行成果汇报和展示，教师组织其他组进行评价，同时也要针对学生在整个项目中的表现给出自己的评价。教师和组内成员评价的是整个项目实施的过程中组内学生的表现，包括学生在整个过程中的团队协作、作品完成度和质量、汇报的效果和方式三部分;他组评价包括作品和汇报展示两部分。教师要采用鼓励性和正向的语言，对学生的作品和汇报进行评价，同时应该制作评价细则（表1），让其他组的学生评价更客观。教师还要引导学生进行总结和延伸，帮助学生总结项目式学习过程中存在的问题，培养其学习的迁移能力。

项目式学习从真实情景出发、从学生的兴趣出发，注重问题的解决，注重实践性和参与性，能够给予学生更多的发挥空间和发展的可能。在中小学，人工智能课程还处于初步发展和探索阶段，未来，人工智能课程可能会成为全面育人、素质教育不可缺少的学科。如何在中小学开展好、开设好人工智能课程，是我们目前需要思考和进一步探究的问题。笔者采用项目式学习的方式，以信息技术课程核心素养为指导，在小学高年级的课堂上对人工智能课程进行初步探索，其中还有很多不足，笔者将继续做出更多的尝试和探究，以进一步改进。

参考文献

樊磊. 中小学人工智能课程的设计与实施建议[J]. 中小学数字化教学，2020（9）.