普通高中信息技術(shù)新課程標(biāo)準(zhǔn)將計算思維列為學(xué)科核心素養(yǎng)。課標(biāo)要求采用項目式學(xué)習(xí)，將人工智能知識構(gòu)建、技能培養(yǎng)以及計算思維發(fā)展融入運用數(shù)字化工具解決問題和完成任務(wù)的過程中。本文以項目案例“追本溯源”的設(shè)計與制作為例，對計算思維導(dǎo)向的人工智能教學(xué)開展實踐探究。

一、設(shè)計原則

（一）學(xué)習(xí)情境真實化

創(chuàng)設(shè)真實的問題情境，將學(xué)生置于真實的學(xué)習(xí)環(huán)境，親歷實踐探究、合作等獲取知識和技能的過程，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

（二）實踐探究任務(wù)化

圍繞課標(biāo)設(shè)計具有挑戰(zhàn)性和趣味性的實踐任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生有目的、有計劃地開展實踐，讓學(xué)生在實踐中學(xué)習(xí)、應(yīng)用和創(chuàng)新，從而更好地掌握知識和技能。

（三）學(xué)習(xí)過程項目化

項目式學(xué)習(xí)是一種基于問題解決的探究式學(xué)習(xí)方式，通過引導(dǎo)學(xué)生將理論知識與實際應(yīng)用結(jié)合，提高學(xué)生知識運用能力和團隊協(xié)作能力。

（四）學(xué)習(xí)成果作品化

項目作品是項目式學(xué)習(xí)總結(jié)性評價的重要依據(jù)，應(yīng)鼓勵學(xué)生將學(xué)習(xí)成果作品化，提升其知識轉(zhuǎn)化的能力。

二、設(shè)計模型

基于計算思維培養(yǎng)的人工智能教學(xué)設(shè)計模型應(yīng)以真實問題為基礎(chǔ)，以數(shù)據(jù)和算法為核心，以計算思維為連接現(xiàn)實世界和虛擬世界的紐帶。

三、“追本溯源”項目式學(xué)習(xí)

（一）創(chuàng)設(shè)問題情境

創(chuàng)設(shè)“超市購物”的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)超市的部分商品存在來源信息不透明、缺乏有效的售后反饋機制等問題。

（二）設(shè)計解決方案

1.對商品實施“一商品一專碼”，只需掃描商品上的二維碼，即可查看商品的產(chǎn)地、供應(yīng)商等信息。

2.通過手機App收集消費者對所購商品的評價信息，完善售后反饋機制。

（1）利用Appinventor軟件，開發(fā)便于消費者接收和反饋信息的程序。

（2）通過物聯(lián)網(wǎng)模塊，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)平臺和手機App的同步更新。

（3）消費者可通過手機App將對商品的評價上傳至物聯(lián)網(wǎng)平臺，便于后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和處理。

（三）提供學(xué)習(xí)支架

通過視頻向?qū)W生介紹物體識別的原理及應(yīng)用場景；通過文檔資料向?qū)W生介紹二哈視覺傳感器、物聯(lián)網(wǎng)等模塊的使用方法；通過技術(shù)指導(dǎo)手冊向?qū)W生介紹Siot本地服務(wù)器的部署和通信，以及Appinventor手機App開發(fā)等。

（四）開展項目制作

根據(jù)項目設(shè)計方案，學(xué)生選擇適當(dāng)?shù)挠布O(shè)備，進入模型搭建、線路連接、物聯(lián)網(wǎng)平臺部署和程序編寫等項目制作過程。

（五）測試驗證結(jié)果

在項目驗證階段，學(xué)生需根據(jù)驗證結(jié)果對作品進行程序、功能升級和模型改進等方面的優(yōu)化，其中，建立Arduino與手機App間的通信是項目制作的難點。在此過程中，學(xué)生在不斷試錯、學(xué)習(xí)、優(yōu)化、多次迭代中鞏固并重構(gòu)了知識體系，提升了解決問題和計算思維的能力。

[本文系中國自動化學(xué)會“青少年人工智能創(chuàng)新后備人才培育工程”教科研項目“面向高中生計算思維培養(yǎng)的Arduino人工智能校本課程設(shè)計及其實施方案的研究”（課題立項號：HBRC-JKY-2023-202）成果之一]

（欄目編輯" 方郁芝）