项目式学习理念下的初中人工智能课堂构建

【摘要】人工智能课堂是人工智能教育普及的主要阵地。项目式学习是以项目活动任务为载体的教学方式，注重对学生核心素养的培养。本文以“AI智造智能宣传栏”一课为例，探讨了基于项目式学习构建初中人工智能教学模式，分析开展教学的方法，并提出了实施的建议。【关键词】项目式学习；初中；人工智能课堂；任务活动人类社会正迅速步入人工智能时代，人工智能技术已逐渐应用到生产生活的方方面面。如安防领域的智能监控、巡逻机器人，电商零售领域的智能导购、仓储物流，自动驾驶领域的无人驾驶、无人配送，医疗健康领域的检测诊断、医学图像处理，教育领域的智能批阅、个性辅导，个人助理领域的管家机器人、语音助理等，无一不在改变人们的生活方式，给人们的生活、工作、学习带来了很多便利[1]。与此同时，对于人工智能人才的培养和需求也在与日俱增，这就要求教师在初中人工智能课堂的构建上必须要有所突破。本文将项目式学习与初中人工智能课程相结合，以提升初中生利用人工智能技术解决实际问题的能力。创建情境，提出问题在項目式学习下的初中人工智能课堂的构建中，首先需要充分调动学生学习的积极性，让学生能够积极主动地参与到学习活动中。为了激发学生的学习兴趣，让学生明确学习目标，可以通过“创设情境，提出问题”的方式，由教师根据教学内容设计相应的情境主题，组织学生以小组为单位展开探究与思考[2]。由于人工智能课程具有很强的综合性和实践性，而中学生的认知水平又存在差异，所以人工智能课程在内容选择上应满足基础性、生活化的原则，在内容组织上应满足系统性、螺旋式的原则。笔者以九年级第三单元“智能机器演绎精彩”的相关内容为参考，设计了一堂利用人工智能技术制作智能宣传栏、解决智能开关宣传栏问题的课。在教学中，教师主要通过创设“奇妙世界”情境的方式引入。教师利用课件展示两张图片：一张亮着灯的宣传栏和一张夜晚没有灯光的宣传栏。教师让学生对展示的内容进行观察与描述，联系生活实际说出自己的想法。学生观察提出：第一张图浪费电，第二张图看不清宣传栏内容。此时，教师可以基于这一情境引导学生思考“如何既能让居民在夜晚能看清宣传栏上的内容，又不会浪费电”。教师让学生自由组合成小组，分析讨论问题，给出相应的解决方案。在讨论结束后，教师引出本次项目学习的重点，本节课需要搭建一个具备感应亮度和距离装置的智能宣传栏模型，设计并制作智能宣传栏模型检测周围环境，如果光线不充足且有居民靠近时，点亮灯，否则熄灭灯。师生围绕其来开展项目式学习与探究。搜集资料，设计方案在以项目式的方式构建的人工智能课堂教学中，教师要通过创设相应项目任务的方式加以展开，将项目式学习的内容以若干项目任务活动的形式来组织学生展开探讨和自主学习，达成学习目标。在具体创设项目式学习任务的过程中，教师必须要根据教学内容的主题来加以展开，根据教学计划内容逐步地延伸，最终以项目活动的方式来完成整个教学任务。本次项目具体任务活动内容设置如下。任务活动一：认识红外传感器和距离传感器，掌握其工作原理在告知此次活动的主题以及“智能宣传栏”的设计思路后，教师可以围绕其提出相应的问题，让学生思考如何才能够识别出“什么时候是白天”“什么时候是夜晚”，如何能够“感应到居民靠近”。在提出相应的问题后，教师组织学生查阅相应的资料，探寻利用何种电子器件能够达成上述活动任务。在教师的指导下，学生发现利用“亮度传感器”“红外传感器”就可以自动识别灯光和判断距离。学生利用微课学习了解红外传感器的工作原理。任务活动二：分组设计“智能宣传栏”模型在学生已经掌握利用红外传感器和亮度传感器来实现自动化测距和检测灯光相关的知识内容后，教师需要进一步组织学生思考如何设计“智能宣传栏”。在教师确定好活动任务目标后，学生以小组为单位进行相应的讨论与活动，给出自己的意见和见解。在项目讨论中，学生在教师的指导下逐渐认识到“亮度传感器在装设的时候不能够被遮挡”“红外传感器在宣传栏中的设计只需要确保能够检测到人”即可。教师要让学生明确先绘制出模型草图、再搭建模型的操作思路。在项目模型图纸的设计过程中，教师要对学生加以指导，不能直接给予学生模型参考图，要让学生以小组合作形式进行思考，给出自己的模型设计方案。造物工坊，实施方案任务活动三：造物工坊，搭建模型根据设计的模型，让学生利用亮度传感器、红外传感器、灯带与灯带转接盒、积木组件完成智能宣传栏模型的搭建任务。要让学生注意以下两个方面的内容：一是灯带必须与灯带连接盒一起使用；二是模型搭建完毕后，需要将所有执行器和传感器用线材与控制器连接起来。通过上述方式，项目式学习能够稳定有效地实施。在搭建模型过程中，教师不能够对学生进行过多的干预，要让学生以小组形式自由搭建，在小组内部展开讨论与尝试，教师给予适当的指导即可。项目制作，创意编程任务活动四：创意编程，实现模型功能在教授学生编制程序、实现模型功能的过程中，教师需要让学生继续以小组合作的形式展开探讨，思考如何进行程序的编写。同时，教师提出问题，要求学生思考“哪个代码块可以检测光线的亮暗”“哪个代码可以检测是否有人靠近”“如果想要判断同时满足两个条件，应当使用哪个代码”“控制灯带的亮灭可以使用哪些代码块”。在教师的指导下，学生以小组合作的形式展开思考与讨论，进而理解条件判断中的“与”“或”逻辑以及使用方法。作品展示，多元评价在教师以项目式活动任务的方式完成教学活动以后，需要组织学生进行相应的作品展示。在作品展示过程中，教师要求学生以小组为单位，各小组成员分别上台展示自己小组的成果，小组内部分工协作，一人负责“智能宣传栏”模型设计和功能介绍，一人负责“智能宣传栏”编写程序的说明，一人负责演示效果，其他成员可以补充并提出自己的建议。作品展示与评价环节，能够有效地锻炼学生的语言表达能力，激发同学之间辩证思考，促进互相学习，帮助学生对本项目的知识进一步充分理解，进而能熟练运用。最后，在评价方式上，教师还可以利用学习任务单，让学生从模型设计是否简洁美观、程序演示是否正确、分享声音是否响亮、逻辑是否清晰、小组创意作品设计是否完整等方面进行组内自评、生生互评，通过多元评价全面反映学生的学习成效。在评价结束后，学生可以根据教师或者同学提供的设计意见进行相应的修改和调整。对于作品完成出色的学生，教师要给予一定的奖励，激发学生的积极性。人工智能课程教学是新时代下教育教学的重要发展方向，必须要提高对其重视程度。在新一轮的教育教学改革中，教师要积极通过利用项目式学习的方式开展教学活动，培养学生的自主学习能力。教师根据人工智能