小學(xué)人工智能課程項(xiàng)目式教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

【摘要】項(xiàng)目式教學(xué)以其對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力以及動(dòng)手實(shí)踐能力的培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)，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(tái)燈”一課為例，歸納出小學(xué)人工智能課程項(xiàng)目式教學(xué)流程，為人工智能教學(xué)創(chuàng)新提供借鑒?！娟P(guān)鍵詞】人工智能；項(xiàng)目式教學(xué)；教學(xué)設(shè)計(jì)本文旨在探討如何基于項(xiàng)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(duì)人工智能知識(shí)的理解和應(yīng)用的能力。項(xiàng)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(xiàng)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(tái)燈”一課為例分析小學(xué)人工智能教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)施。教學(xué)流程設(shè)計(jì)項(xiàng)目式教學(xué)是基于真實(shí)情境中遇到的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)主動(dòng)學(xué)習(xí)、合作探究來(lái)解決實(shí)際問(wèn)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(guò)解決真實(shí)問(wèn)題，推動(dòng)開展跨學(xué)科的主題學(xué)習(xí)活動(dòng)。項(xiàng)目式教學(xué)方式恰好能夠滿足人工智能課程的需求?；诖?，本文將項(xiàng)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(gè)階段。1.創(chuàng)設(shè)情境，明確主題（項(xiàng)目啟動(dòng)）在這一階段，教師需要通過(guò)創(chuàng)設(shè)與人工智能息息相關(guān)的真實(shí)生活情境，引發(fā)學(xué)生對(duì)項(xiàng)目主題產(chǎn)生強(qiáng)烈興趣，并從真實(shí)問(wèn)題情境中，提煉出項(xiàng)目需求，從而明確項(xiàng)目主題。2.劃分小組，設(shè)計(jì)模型（項(xiàng)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(xiàng)目主題與需求，協(xié)商討論，設(shè)計(jì)出本小組的作品模型，并與教師一起制定項(xiàng)目具體的實(shí)施計(jì)劃。這個(gè)計(jì)劃應(yīng)該包括項(xiàng)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(xiàng)目制作，創(chuàng)意編程（項(xiàng)目實(shí)施）本階段是流程設(shè)計(jì)的核心階段，學(xué)生需要圍繞項(xiàng)目主題進(jìn)行探索與實(shí)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(shí)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(píng)價(jià)（項(xiàng)目展示）作品的分享有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的能動(dòng)性，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情的提高。在分享的過(guò)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(xiàng)目式教學(xué)的過(guò)程中，教師應(yīng)給予學(xué)生充分的展示交流機(jī)會(huì)。教學(xué)實(shí)施本文以“智能臺(tái)燈”為例，基于教學(xué)流程的設(shè)計(jì)，將小學(xué)人工智能課程教學(xué)劃分為如下四個(gè)實(shí)施階段。1.創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，明確“智能臺(tái)燈”主題教師創(chuàng)設(shè)這樣的問(wèn)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(tái)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(guò)生活中的真實(shí)問(wèn)題，創(chuàng)設(shè)問(wèn)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(tái)燈相結(jié)合這一解決方案，制出可以通過(guò)音量大小來(lái)控制開關(guān)的智能臺(tái)燈。2.劃分合作小組，設(shè)計(jì)“智能臺(tái)燈”模型在明確項(xiàng)目的需求目的后，教師引導(dǎo)學(xué)生合理分組，設(shè)計(jì)“智能臺(tái)燈”的模型。依據(jù)每個(gè)學(xué)生的特長(zhǎng)和性格特點(diǎn)，合理分組，每個(gè)小組的人數(shù)控制在3人左右。在進(jìn)行“智能臺(tái)燈”的模型設(shè)計(jì)時(shí)，教師可以利用生活中傳統(tǒng)臺(tái)燈的實(shí)物或者是圖片等，引導(dǎo)學(xué)生用心觀察臺(tái)燈的結(jié)構(gòu)。臺(tái)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(jì)增加聲音傳感器的臺(tái)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(tái)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“uKitEDU”APP中搭建手冊(cè)提供的步驟，利用器材包中提供的器材進(jìn)行“智能臺(tái)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(xiàng)目需求，通過(guò)“uKitEDU”APP完成對(duì)應(yīng)的程序編程，經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)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(shí)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(lái)控制臺(tái)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(tái)燈”，師生共同評(píng)價(jià)各學(xué)生小組的代表分別上臺(tái)進(jìn)行作品的展示與講解，由一人負(fù)責(zé)“智能臺(tái)燈”功能的介紹，一人負(fù)責(zé)“智能臺(tái)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(yǔ)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(duì)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(píng)價(jià)和組間互評(píng)。教學(xué)總結(jié)1.創(chuàng)設(shè)真實(shí)問(wèn)題情境，促進(jìn)計(jì)算思維提升基于問(wèn)題的項(xiàng)目式教學(xué)能夠?qū)⒄n程內(nèi)容與真實(shí)情境進(jìn)行有意義的關(guān)聯(lián)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)的學(xué)習(xí)情境和學(xué)習(xí)體驗(yàn)。[1]教師從真實(shí)生活情境中提煉出層層遞進(jìn)的問(wèn)題串：（1）如何解決在黑暗環(huán)境中難以開啟臺(tái)燈這一問(wèn)題呢？（2）通過(guò)聲音傳感器的使用來(lái)控制臺(tái)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(yùn)用在生活中的哪些地方呢？讓學(xué)生在真實(shí)情境中建立所學(xué)知識(shí)與現(xiàn)實(shí)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(xiàng)目式教學(xué)時(shí)，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(duì)照任務(wù)單清點(diǎn)并填寫開展本次項(xiàng)目所需的器材名稱及數(shù)量；在課中實(shí)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(jì)多種評(píng)價(jià)反饋方式，既可以生生互評(píng)，也可以師生共評(píng)。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(tuán)結(jié)協(xié)作、溝通交流等