论文部分内容阅读
近年来，人工智能的发展为教育领域注入了新活力。中小学的人工智能课程主要依托编程教育和机器人教育来开展。如何才能将人工智能技术与课堂教学深度融合，培养学生的信息技术核心素养？结合自己的教学实践，笔者认为项目式学习是实现这一目标的有效方法。
一、项目式学习的内涵和特征
克伯屈在1918年发表的名为TheProjectMethod的文章中第一次明确提出教育领域“项目式学习”的概念：儿童有目的的、全身心投入的活动。项目式学习必须具备四个特征：是一个有待解决的实际问题;是有目的、有意义的单元活动;由学生自己负责计划和实行;是一种可以增长经验的活动，使学生通过设计获得发展和生长。项目式学习是在教师引导下，以解决问题为目的，开展实践探索与方案设计等具有创新性的学习模式。
二、人工智能课程项目式学习的实践
基于对项目式学习的认识，在人工智能课程的实施中，实践了“利用人工智能解决垃圾分类问题”这一主题教学活动，并取得了不错的效果。
（一）關注生活实际，提出有效项目
北京在2020年5月1日迎来了“垃圾分类”大考——推行生活垃圾强制分类政策。这是一个关乎地球环境问题，所以课堂中探讨的“实行垃圾分类”是一个现实存在的问题。现实生活中的垃圾种类繁多，“如何进行正确的垃圾分类”是面临的一个现实问题。结合学生在人工智能领域已有的经验和知识，我们制定本次项目学习的大主题：利用人工智能解决垃圾分类问题。
（二）深入项目内涵，提出解决任务
项目式学习强调学生自己负责计划和实行，因此教学时，老师积极引导学生自己提出方案。同学们以小组为单位合作制定出方案。解决方案集中在了语音识别和图像识别两个方向。每个小组确定了自己的项目任务：语音识别垃圾桶或者图像识别垃圾桶。接下来需要在具体的实施中不断明确不断改进。
（三）分解项目任务，落实活动细节
每组学生将项目大致拆解为以下几个任务：学习垃圾分类知识——探究人工智能技术——制作智能垃圾桶——编程实现智能分类——实施项目成果评价。
1.学习垃圾分类知识
学生以小组为单位通过上网查找资料、咨询家长老师等方式，了解了我们国家关于垃圾分类的一些相关政策和知识。经过学习，他们知道垃圾分为四类：厨余垃圾、可回收垃圾、其他垃圾、有害垃圾;并且对常见的生活垃圾能够准确分类。
2.探究人工智能技术
学生通过小组合作，查找网上资料，了解人工智能技术在生活中的应用;寻找我们生活中已经使用的语音识别和图像识别技术，进行探究学习，理解其原理;并思考如何将人工智能技术应用到我们的项目学习中。
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细、复杂。学生不仅需要考虑垃圾桶的容积要符合实际的使用;还需要考虑垃圾桶实现智能效果所特有的结构。每个小组在制作之前都绘制了设计图。我们的项目要体现环保理念，所以垃圾桶的制作材料尽量使用废旧物品。同学们利用包装纸箱、奶粉桶等废旧物品制作垃圾桶，并通过不同的颜色和标识对四种垃圾桶加以区分。要实现垃圾桶的自动开关盖功能，垃圾桶和盖之间必须有舵机相连，所以安装舵机是关键。学生根据设计图纸，在垃圾桶上找准位置安装好舵机，并通过程序调试开盖和关盖时舵机的角度。
4.编程实现智能分类
同学们在理解语音和图像识别技术的基础上，制作智能垃圾桶。运用“慧编程”软件，在垃圾桶上连接mbot板载实现。运用慧编程中的语音和图像识别程序，通过mbot板载驱动垃圾桶上的舵机，实现自动开关盖。
5.实施项目成果评价
在项目完成后，教师组织学生进行观摩和评价，学生展示作品，讲述其制作过程、原理、作品功能，学生之间互评，教师最后进行总结性的点评。
三、人工智能课程项目式学习的效果
本次人工智能课程中项目式的学习，充分挖掘学习材料，整合学习资源，引导学生主动学习和体验，达到了很好的学习效果。
（一）明确驱动性问题主体，激发学生创新能力
驱动性问题必须是儿童感兴趣、想要探究的问题。智能垃圾分类项目，不仅是全社会的热点问题，更是学生感兴趣的话题，并且整个项目的实施均以小组合作的学习方式推进。再结合人工智能的使用，学生的创新思维得到激发，合作能力和创新能力得到提升。
（二）提升学生的核心素养，强化计算思维培养
项目式学习是在学生成长的真实情境中提出问题，进而自主探究解决问题方案并进行实施。在这个过程中学生计算思维得到提升，信息学科核心素养得以落实。
经过实践探索，项目式学习在本次人工智能课程的教学中取得了较好的效果，学生也喜欢在这种主动探索、解决问题的过程中学习。与此同时，这种教学方式对教师也提出了更高的要求，我们在掌握人工智能课程前沿知识的同时，还要对学生的知识基础及心理特点有很好的把握，随时关注学生生活经验及学习需求，寻找学生想要探究的问题，为项目学习主题的设计和学习资料的设计积累丰富的原始材料。
一、项目式学习的内涵和特征
克伯屈在1918年发表的名为TheProjectMethod的文章中第一次明确提出教育领域“项目式学习”的概念：儿童有目的的、全身心投入的活动。项目式学习必须具备四个特征：是一个有待解决的实际问题;是有目的、有意义的单元活动;由学生自己负责计划和实行;是一种可以增长经验的活动，使学生通过设计获得发展和生长。项目式学习是在教师引导下，以解决问题为目的，开展实践探索与方案设计等具有创新性的学习模式。
二、人工智能课程项目式学习的实践
基于对项目式学习的认识，在人工智能课程的实施中，实践了“利用人工智能解决垃圾分类问题”这一主题教学活动，并取得了不错的效果。
（一）關注生活实际，提出有效项目
北京在2020年5月1日迎来了“垃圾分类”大考——推行生活垃圾强制分类政策。这是一个关乎地球环境问题，所以课堂中探讨的“实行垃圾分类”是一个现实存在的问题。现实生活中的垃圾种类繁多，“如何进行正确的垃圾分类”是面临的一个现实问题。结合学生在人工智能领域已有的经验和知识，我们制定本次项目学习的大主题：利用人工智能解决垃圾分类问题。
（二）深入项目内涵，提出解决任务
项目式学习强调学生自己负责计划和实行，因此教学时，老师积极引导学生自己提出方案。同学们以小组为单位合作制定出方案。解决方案集中在了语音识别和图像识别两个方向。每个小组确定了自己的项目任务：语音识别垃圾桶或者图像识别垃圾桶。接下来需要在具体的实施中不断明确不断改进。
（三）分解项目任务，落实活动细节
每组学生将项目大致拆解为以下几个任务：学习垃圾分类知识——探究人工智能技术——制作智能垃圾桶——编程实现智能分类——实施项目成果评价。
1.学习垃圾分类知识
学生以小组为单位通过上网查找资料、咨询家长老师等方式，了解了我们国家关于垃圾分类的一些相关政策和知识。经过学习，他们知道垃圾分为四类：厨余垃圾、可回收垃圾、其他垃圾、有害垃圾;并且对常见的生活垃圾能够准确分类。
2.探究人工智能技术
学生通过小组合作，查找网上资料，了解人工智能技术在生活中的应用;寻找我们生活中已经使用的语音识别和图像识别技术，进行探究学习，理解其原理;并思考如何将人工智能技术应用到我们的项目学习中。
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细、复杂。学生不仅需要考虑垃圾桶的容积要符合实际的使用;还需要考虑垃圾桶实现智能效果所特有的结构。每个小组在制作之前都绘制了设计图。我们的项目要体现环保理念，所以垃圾桶的制作材料尽量使用废旧物品。同学们利用包装纸箱、奶粉桶等废旧物品制作垃圾桶，并通过不同的颜色和标识对四种垃圾桶加以区分。要实现垃圾桶的自动开关盖功能，垃圾桶和盖之间必须有舵机相连，所以安装舵机是关键。学生根据设计图纸，在垃圾桶上找准位置安装好舵机，并通过程序调试开盖和关盖时舵机的角度。
4.编程实现智能分类
同学们在理解语音和图像识别技术的基础上，制作智能垃圾桶。运用“慧编程”软件，在垃圾桶上连接mbot板载实现。运用慧编程中的语音和图像识别程序，通过mbot板载驱动垃圾桶上的舵机，实现自动开关盖。
5.实施项目成果评价
在项目完成后，教师组织学生进行观摩和评价，学生展示作品，讲述其制作过程、原理、作品功能，学生之间互评，教师最后进行总结性的点评。
三、人工智能课程项目式学习的效果
本次人工智能课程中项目式的学习，充分挖掘学习材料，整合学习资源，引导学生主动学习和体验，达到了很好的学习效果。
（一）明确驱动性问题主体，激发学生创新能力
驱动性问题必须是儿童感兴趣、想要探究的问题。智能垃圾分类项目，不仅是全社会的热点问题，更是学生感兴趣的话题，并且整个项目的实施均以小组合作的学习方式推进。再结合人工智能的使用，学生的创新思维得到激发，合作能力和创新能力得到提升。
（二）提升学生的核心素养，强化计算思维培养
项目式学习是在学生成长的真实情境中提出问题，进而自主探究解决问题方案并进行实施。在这个过程中学生计算思维得到提升，信息学科核心素养得以落实。
经过实践探索，项目式学习在本次人工智能课程的教学中取得了较好的效果，学生也喜欢在这种主动探索、解决问题的过程中学习。与此同时，这种教学方式对教师也提出了更高的要求，我们在掌握人工智能课程前沿知识的同时，还要对学生的知识基础及心理特点有很好的把握，随时关注学生生活经验及学习需求，寻找学生想要探究的问题，为项目学习主题的设计和学习资料的设计积累丰富的原始材料。