郝麗娟

近年來(lái)，人工智能的發(fā)展為教育領(lǐng)域注入了新活力。中小學(xué)的人工智能課程主要依托編程教育和機(jī)器人教育來(lái)開展。如何才能將人工智能技術(shù)與課堂教學(xué)深度融合，培養(yǎng)學(xué)生的信息技術(shù)核心素養(yǎng)？結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，筆者認(rèn)為項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的有效方法。

一、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的內(nèi)涵和特征

克伯屈在1918年發(fā)表的名為TheProjectMethod的文章中第一次明確提出教育領(lǐng)域“項(xiàng)目式學(xué)習(xí)”的概念：兒童有目的的、全身心投入的活動(dòng)。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)必須具備四個(gè)特征：是一個(gè)有待解決的實(shí)際問(wèn)題;是有目的、有意義的單元活動(dòng);由學(xué)生自己負(fù)責(zé)計(jì)劃和實(shí)行;是一種可以增長(zhǎng)經(jīng)驗(yàn)的活動(dòng)，使學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)獲得發(fā)展和生長(zhǎng)。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是在教師引導(dǎo)下，以解決問(wèn)題為目的，開展實(shí)踐探索與方案設(shè)計(jì)等具有創(chuàng)新性的學(xué)習(xí)模式。

二、人工智能課程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的實(shí)踐

基于對(duì)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的認(rèn)識(shí)，在人工智能課程的實(shí)施中，實(shí)踐了“利用人工智能解決垃圾分類問(wèn)題”這一主題教學(xué)活動(dòng)，并取得了不錯(cuò)的效果。

（一）關(guān)注生活實(shí)際，提出有效項(xiàng)目

北京在2020年5月1日迎來(lái)了“垃圾分類”大考——推行生活垃圾強(qiáng)制分類政策。這是一個(gè)關(guān)乎地球環(huán)境問(wèn)題，所以課堂中探討的“實(shí)行垃圾分類”是一個(gè)現(xiàn)實(shí)存在的問(wèn)題。現(xiàn)實(shí)生活中的垃圾種類繁多，“如何進(jìn)行正確的垃圾分類”是面臨的一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。結(jié)合學(xué)生在人工智能領(lǐng)域已有的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，我們制定本次項(xiàng)目學(xué)習(xí)的大主題：利用人工智能解決垃圾分類問(wèn)題。

（二）深入項(xiàng)目?jī)?nèi)涵，提出解決任務(wù)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)生自己負(fù)責(zé)計(jì)劃和實(shí)行，因此教學(xué)時(shí)，老師積極引導(dǎo)學(xué)生自己提出方案。同學(xué)們以小組為單位合作制定出方案。解決方案集中在了語(yǔ)音識(shí)別和圖像識(shí)別兩個(gè)方向。每個(gè)小組確定了自己的項(xiàng)目任務(wù)：語(yǔ)音識(shí)別垃圾桶或者圖像識(shí)別垃圾桶。接下來(lái)需要在具體的實(shí)施中不斷明確不斷改進(jìn)。

（三）分解項(xiàng)目任務(wù)，落實(shí)活動(dòng)細(xì)節(jié)

每組學(xué)生將項(xiàng)目大致拆解為以下幾個(gè)任務(wù)：學(xué)習(xí)垃圾分類知識(shí)——探究人工智能技術(shù)——制作智能垃圾桶——編程實(shí)現(xiàn)智能分類——實(shí)施項(xiàng)目成果評(píng)價(jià)。

1.學(xué)習(xí)垃圾分類知識(shí)

學(xué)生以小組為單位通過(guò)上網(wǎng)查找資料、咨詢家長(zhǎng)老師等方式，了解了我們國(guó)家關(guān)于垃圾分類的一些相關(guān)政策和知識(shí)。經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)，他們知道垃圾分為四類：廚余垃圾、可回收垃圾、其他垃圾、有害垃圾;并且對(duì)常見(jiàn)的生活垃圾能夠準(zhǔn)確分類。

2.探究人工智能技術(shù)

學(xué)生通過(guò)小組合作，查找網(wǎng)上資料，了解人工智能技術(shù)在生活中的應(yīng)用;尋找我們生活中已經(jīng)使用的語(yǔ)音識(shí)別和圖像識(shí)別技術(shù)，進(jìn)行探究學(xué)習(xí)，理解其原理;并思考如何將人工智能技術(shù)應(yīng)用到我們的項(xiàng)目學(xué)習(xí)中。

3.制作智能垃圾桶

智能垃圾桶相比于普通垃圾桶的制作要精細(xì)、復(fù)雜。學(xué)生不僅需要考慮垃圾桶的容積要符合實(shí)際的使用;還需要考慮垃圾桶實(shí)現(xiàn)智能效果所特有的結(jié)構(gòu)。每個(gè)小組在制作之前都繪制了設(shè)計(jì)圖。我們的項(xiàng)目要體現(xiàn)環(huán)保理念，所以垃圾桶的制作材料盡量使用廢舊物品。同學(xué)們利用包裝紙箱、奶粉桶等廢舊物品制作垃圾桶，并通過(guò)不同的顏色和標(biāo)識(shí)對(duì)四種垃圾桶加以區(qū)分。要實(shí)現(xiàn)垃圾桶的自動(dòng)開關(guān)蓋功能，垃圾桶和蓋之間必須有舵機(jī)相連，所以安裝舵機(jī)是關(guān)鍵。學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，在垃圾桶上找準(zhǔn)位置安裝好舵機(jī)，并通過(guò)程序調(diào)試開蓋和關(guān)蓋時(shí)舵機(jī)的角度。

4.編程實(shí)現(xiàn)智能分類

同學(xué)們?cè)诶斫庹Z(yǔ)音和圖像識(shí)別技術(shù)的基礎(chǔ)上，制作智能垃圾桶。運(yùn)用“慧編程”軟件，在垃圾桶上連接mbot板載實(shí)現(xiàn)。運(yùn)用慧編程中的語(yǔ)音和圖像識(shí)別程序，通過(guò)mbot板載驅(qū)動(dòng)垃圾桶上的舵機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)蓋。

5.實(shí)施項(xiàng)目成果評(píng)價(jià)

在項(xiàng)目完成后，教師組織學(xué)生進(jìn)行觀摩和評(píng)價(jià)，學(xué)生展示作品，講述其制作過(guò)程、原理、作品功能，學(xué)生之間互評(píng)，教師最后進(jìn)行總結(jié)性的點(diǎn)評(píng)。

三、人工智能課程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的效果

本次人工智能課程中項(xiàng)目式的學(xué)習(xí)，充分挖掘?qū)W習(xí)材料，整合學(xué)習(xí)資源，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和體驗(yàn)，達(dá)到了很好的學(xué)習(xí)效果。

（一）明確驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題主體，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力

驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題必須是兒童感興趣、想要探究的問(wèn)題。智能垃圾分類項(xiàng)目，不僅是全社會(huì)的熱點(diǎn)問(wèn)題，更是學(xué)生感興趣的話題，并且整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施均以小組合作的學(xué)習(xí)方式推進(jìn)。再結(jié)合人工智能的使用，學(xué)生的創(chuàng)新思維得到激發(fā)，合作能力和創(chuàng)新能力得到提升。

（二）提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，強(qiáng)化計(jì)算思維培養(yǎng)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是在學(xué)生成長(zhǎng)的真實(shí)情境中提出問(wèn)題，進(jìn)而自主探究解決問(wèn)題方案并進(jìn)行實(shí)施。在這個(gè)過(guò)程中學(xué)生計(jì)算思維得到提升，信息學(xué)科核心素養(yǎng)得以落實(shí)。

經(jīng)過(guò)實(shí)踐探索，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在本次人工智能課程的教學(xué)中取得了較好的效果，學(xué)生也喜歡在這種主動(dòng)探索、解決問(wèn)題的過(guò)程中學(xué)習(xí)。與此同時(shí)，這種教學(xué)方式對(duì)教師也提出了更高的要求，我們?cè)谡莆杖斯ぶ悄苷n程前沿知識(shí)的同時(shí)，還要對(duì)學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)及心理特點(diǎn)有很好的把握，隨時(shí)關(guān)注學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)及學(xué)習(xí)需求，尋找學(xué)生想要探究的問(wèn)題，為項(xiàng)目學(xué)習(xí)主題的設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)資料的設(shè)計(jì)積累豐富的原始材料。