【摘 要】本文以“AI守護校園安全：探秘機器學習”一課為例，結合信息科技學科核心素養(yǎng)，發(fā)掘基于真實情境的人工智能微項目案例，積極探索初中人工智能教學路徑，對如何在初中信息科技課程中創(chuàng)設真實情境、合理設計微項目進行了闡述。

【關鍵詞】真實情境；微項目；人工智能；機器學習

【中圖分類號】G434 【文獻標志碼】B

【論文編號】1671-7384（2024）08-047-02

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）提出，信息科技課程核心素養(yǎng)包括信息意識、計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新和信息社會責任[1]，課程內容應體現(xiàn)時代性，注重理論和實踐并重，倡導基于項目的學習方式，通過真實情境，讓學生參與信息科技知識的溝通、共享、合作與協(xié)商，體驗知識的社會性構建，提升信息科技學科核心素養(yǎng)。新課標人工智能模塊的內容要求是初步了解人工智能的基本概念和應用，描述典型人工智能算法的實現(xiàn)過程，搭建簡單的人工智能應用模型，感受人工智能實現(xiàn)過程，運用算法解決問題，關注人工智能帶來的環(huán)境和人文問題，具備人工智能安全防護能力，并增強利用智能技術服務人類發(fā)展的責任感和使命感。

真實情境與微項目

1.真實情境

基于真實情境的教學是一種以真實的場景、事件和問題為基礎的教學方法，有助于學生理解人工智能。在人工智能課程教學中，選取學生生活中常見的真實情境，并合理設計項目，通過可操作、可實現(xiàn)的項目給學生直接的學習體驗，讓學生更深入地了解學科知識的應用和實踐[2]，不僅能夠促進學生對人工智能理論的理解，提高學生的學習效果和操作能力，還能夠激發(fā)學生的創(chuàng)新思維和實踐能力，從而更好地適應人工智能時代的發(fā)展。

2.微項目

微項目學習是“項目式學習”的延伸和發(fā)展，將知識分散為多個小項目，把抽象的知識情境化、項目微小化，保證每個微項目學習能在規(guī)定的課時內完成，具有使用靈活、易解決、用時短、見效快的特點。微項目既保留了“項目式學習”的優(yōu)勢，又克服了“項目式學習”耗時長、流程復雜、評價難等問題，項目式學習通過微項目學習得以具象化，微項目學習聚焦后形成完整的項目式學習框架，兩者互為補充、相互支持[3]。

人工智能微項目課堂教學案例

基于真實情境、問題導向的設計理念，結合微項目學習理論和教學實踐，筆者設計了一個基于真實情境的初中人工智能項目“AI守護校園安全”，根據(jù)學習者特征和人工智能相關知識點，分解項目，挖掘項目背后蘊藏的知識，并進行教學目標的制定和教學內容的設計：項目需求分析、語言識別技術、語言合成技術、機器學習、綜合應用和項目迭代等，共用6個課時?，F(xiàn)選取其中一個微項目，以“AI守護校園安全：探秘機器學習”一課為例，詳述其教學流程如下。

1.情境導入，激發(fā)興趣

新課標倡導真實性學習，要求以真實問題或項目驅動，引導學生經歷原理運用過程、計算思維過程和數(shù)字化工具應用過程，構建知識，提升問題解決能力[4]。本節(jié)課，筆者以“校園安全預警”為真實情境導入，激發(fā)學生的學習興趣，從已有知識和生活經驗出發(fā)，引出機器學習的定義和生活中的應用案例，形成對機器學習的初步認知。

2.學習新知，提出問題

本環(huán)節(jié)引入多元化數(shù)字資源，在UMU平臺上提供文檔和微課資源，引導學生對比人類學習和機器學習的異同點，掌握機器學習的過程。以課時1提出的項目和需求分析為基礎，并以“你想設計什么樣的機器學習模型應用到你的AI守護機器人”為問題導向，以“設計個性化的機器學習應用作品”微項目活動為主線，引導學生借助新知識，結合生活和社會現(xiàn)象提出問題，確定研究微項目。結合教師點評，借助新知分析提出的問題，進一步厘清哪些屬于機器學習的應用，充分發(fā)揮評價的導向作用，做到“教－學－評”一體化，將機器學習的過程和應用貫穿整節(jié)課，在解決實際問題中理解機器學習的定義，經歷機器學習原理運用過程。

3.操作實踐，探究問題

初中階段的學生喜歡動手探索，人工智能課程具有較強的動手實踐特性和學科融合性，讓學生在“做中學、用中學、創(chuàng)中學”。通過設計和開發(fā)人工智能作品，體驗人工智能解決問題的過程，在項目實踐探索的過程中不斷迭代發(fā)展計算思維。本環(huán)節(jié)組織學生小組合作，自學微課資源“AI訓練平臺的使用方法”，完成微項目任務三“訓練機器學習模型”。小組成員自主探索完成模型訓練，深入理解機器學習的過程和分類模型。機器學習模型訓練基于英荔AI訓練平臺（https：//train.aimaker.space/train/），將機器學習的過程具體化，讓學生真實體驗如何訓練一個分類模型，并闡述機器學習的實現(xiàn)過程。

4.學以致用，解決問題

本環(huán)節(jié)是完成微項目的任務四，目的是讓學生通過綜合運用所學編寫程序，應用機器學習模型實現(xiàn)作品功能，引導學生欣賞優(yōu)秀范例作品，啟發(fā)學生可以通過完善數(shù)據(jù)和功能，并優(yōu)化程序來完善作品。學生通過多輪實驗探究提出問題、探究問題、解決問題，在解決實際問題中進一步理解機器學習的定義。本環(huán)節(jié)，筆者著重增強學生積極探索的創(chuàng)新意識，通過設置彈性任務滿足不同學生的需求，培養(yǎng)學生利用所學原理解5IdltiD3W5k4DbnTD+ft4A==決實際問題及運用計算機解決問題的意識。

5.作品展示，交流評價

在微項目學習中，項目的匯報展示和評價是非常重要的環(huán)節(jié)，這是成果驗收階段，也是反思階段，通過評價促使學生進行反思、總結。新課標強調素養(yǎng)導向的多元評價，信息科技課程要注重評價育人，強化素養(yǎng)立意，堅持過程性評價與終結性評價相結合，加強學習結果的評價和應用，堅持自評和他評相結合，實現(xiàn)三個維度的綜合評價，增強學生的參與意識。本環(huán)節(jié)學生通過作品成果展示、分享交流、回顧解決問題的過程，多角度思考問題，在評價中反思，并不斷完善和迭代自己的作品。

6.總結拓展，感悟本質

最后，筆者對本節(jié)課知識點進行總結提煉，強調技術應回歸并服務于生活的理念，倡導人機協(xié)作，實現(xiàn)良好共處。

結 語

將人工智能應用轉化為課堂中能夠實施的項目，對相關概念、原理、使用的平臺工具等進行“降維”設計，采用基于真實情境的微項目，將項目線和知識線有機結合，讓學生逐步從感性的直觀經驗走向理性的抽象概念建構，真正理解人工智能的概念與原理。

“AI守護校園安全：探秘機器學習”是一節(jié)基于真實情境、虛實結合的初中人工智能課程，在現(xiàn)有人工智能硬件設備不能完全滿足課程教學的條件下，本節(jié)課學生利用人工智能輔助平臺完成人工智能課程的學習，并達到較好的效果。此外，筆者結合微項目學習理論和特點，精心設計微項目內容，讓學生能在一節(jié)課完成一個既定的目標。從信息科技實踐應用出發(fā)，注重幫助學生理解人工智能的基本概念和基本原理，引導學生認識信息科技對人類社會的貢獻與挑戰(zhàn)，提升學生知識遷移能力和學科思維水平[5]，促進學生的綜合能力發(fā)展，提升學生的核心素養(yǎng)，體現(xiàn)“科”與“技”并重。

參考文獻

[5] 熊璋.“科”“技”并重： 義務教育信息科技課程標準解讀：訪義教信息科技課標組組長熊璋教授[J]. 中國信息技術教育，2022（5）.

王世達. 基于真實情境的人工智能項目活動設計與實施：以初中信息科技“無人超市的實現(xiàn)”為例[J]. 中國信息技術教育，2022（6）.

張海燕. 微項目學習在初中信息科技教學中的應用研究[J]. 中國信息技術教育，2022（9）.

中華人民共和國教育部. 義務教育信息科技課程標準（2022年版）[S]. 北京：北京師范大學出版社，2022.

編 輯：徐靖程