项目学习促进“知行合一”到“创新实践”的转变

【摘要】本文以苏科版小学信息科技六年级“人工智能的应用”教学为例，在小学人工智能课程的实施中，融入从“知行合一”到“创新实践”转变的教育理念。设计与现实生活相关联的项目化学习活动，是培养学生信息科技核心素养和发展学生创造力的有效教学策略，具体包括确定项目目标和主题、项目分解与分组合作、提供项目辅导和支持、成果展示与总结反思等实施策略。【关键词】项目化学习；知行合一；创新实践；人工智能应用《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》将人工智能教学作为六条逻辑主线之一。一线教师很快把关注点聚焦其上。如何达成发扬创新精神的课程总目标，实现由“知行合一”到“创新实践”的转变，是目前一线信息科技教师面临的难题。“知行合一”是学生在任务驱动下体验和实践，在此过程中构建知识体系，而“创新实践”是在“知行合一”的基础上培育学生的创造力[1]。新课标注重培养学生的创新素养，而从“知行合一”到“创新实践”转变的教学理念，正是把培养学生的创新和实践能力作为目标。杭州师范大学教授张华在“论素养本位项目学习”专题讲座中指出：项目学习是发展和创造自我、建立真实的社会合作关系的有效学习。可见，项目化学习是发展学生创造力、提升学生核心素养的不二方式。基于此，本文以苏科版小学信息科技六年级“人工智能的应用”教学为例，尝试以项目化学习来解决从“知行合一”到“创新实践”转变的问题，力求培育学生的创新素养，并研究形成了较为稳定的教学过程（图1）。笔者将运用项目化学习活动促进创新素养的课程实施策略，具体阐述如下。1.明确项目目标小学人工智能课程实施过程中，运用项目化学习的方式，更关注学生对人工智能领域的体验和创造，进而实现从“知行合一”到“创新实践”的转化，这是项目化学习活动设计的目标。项目化学习活动设计的目标层级有其划分的标准，如表1所示。“人工智能的应用”一课，是人工智能初体验项目的第二课时，具有衔接第一课初识人工智能和后续设计人工智能项目的重要作用。项目目标的设定注重科学原理与实践应用并重，以促进“知行合一”到“创新实践”的转变。本课教学设定的项目目标如下：（1）了解并体验语音识别、人脸识别、OCR文字识别在生活中的应用、优势及技术原理；（2）通过人工智能的应用场景，学会合理选择合适的人工智能技术来解决生活中的问题，了解用技术来保护动物的方式，增强自我判断的意识和责任感；（3）通过体验人工智能应用，激发对人工智能研究的兴趣，并能够主动思考、小组合作探究，有意识地合理规范使用人工智能技术创造性解决学习生活中的实际问题。可见，本课项目目标主要通过语音识别、人脸识别、文字识别三个方面的应用学习，使学生明确人工智能在学习生活中的具体应用，了解其中技术原理，为学生后续自主设计开发人工智能项目的创新实践奠定基础。2.选择项目学习主题选择项目学习主题，是为了让学生基于某一知识点或主题进行深入探究。“人工智能的应用”一课的项目学习主题为“动物园探索之旅”。项目学习主题的切入由人工智能“文心一言”实时人机对话激趣导入，揭示课题。本课围绕为红山动物园做游玩攻略这一综合实践活动主题，紧密联系学生的实际生活，为实践创新埋下了伏笔。项目分解，分组合作设计具体的学生项目实践活动，如开发小型的人工智能应用、参与人工智能竞赛等，对学生的实践能力、创新能力和团队协作能力都能起到很好的培养作用。在“人工智能的应用”一课中，学生拿出学习单“红山动物园畅游攻略”，找到自己小组对应的攻略任务，了解完活动要求后，展开探究并填写学习单。学习单上有三个攻略任务。任务一是交通游览导航攻略：司机叔叔不知道去红山动物园的开车路线，怎样向智能语音导航求助呢？学生小组合作，打开平板里的“高德地图”App，语音或打字输入目的地“红山动物园”，模拟开始导航并向游客推荐游览路线，告诉游客从哪个门进入，先去、再去哪个区域、看哪些动物明星，去哪里用餐比较方便等；在平板电脑上打开“讯飞语记”App，生成文字攻略。最后学生需要回答问题：你觉得语音输入和手写输入，哪种更方便，说说你的理由？任务二是身份识别验证攻略：哪些方式可以验证身份成功入园？哪种方式最快？学生小组合作，拿出智能手表，手表主人进行人脸解锁测试，其他组员轮流进行手表人脸解锁测试，观察是否成功。同时，红山动物园有的动物明星还是国家珍稀保护动物，学生并不知道它们的名字。学生小组合作，用平板上百度浏览器的“百度识图”功能认识它们。任务三是热门动物推荐攻略：红山动物园有很多可爱的动物明星，有同学把他最喜欢的动物朋友写进了作文里，呼吁更多的人“认养”动物。学生小组合作，打开平板，直接打字或运用搜狗拼音输入法的图转文功能，将作文片段上的文字转换成可以编辑的文档，以便后期再编辑分享给更多的人。此组学生需要回答：输入文字和图转文字，哪种方式更快捷？你在操作中遇到什么问题？在完成项目的过程中，学生分成若干小组，通过团结协作完成项目。首先，小组内有明确的分工和角色，充分考虑每位学生的兴趣点和擅长点。其次，组内、组间有评价和反馈，提升每位学生的项目学习参与度和合作能力。最后，教师适当添加有趣味性、有激励作用的竞赛挑战，设置奖励机制，激发学生的学习创新积极性。提供项目支持，汇报交流项目化学习活动中，教师的角色任务更多的是根据学生的学习情况提供项目辅导和支持，辅助学生攻克项目化学习活动中遇到的难题[2]。教师提供在人工智能项目化学习活动中常用的学习资源作为项目学习的支架，如学习单、微课教程、软件工具、网页链接等，并及时给予评价反馈，让学生轻松习得知识的同时启发学生创新。如本项目中学生电脑桌面上有三组对应的“宝典”——微课视频，可供观看学习，包括智能导航微课、“讯飞语记”语音输入微课、百度识图微课、人脸解锁手表微课、拍照转文字微课等。小学人工智能课程教学的课堂上，教师还可以设置项目汇报展示分享环节，学生在汇报交流中展示自己的学习成果，得到别人的宝贵意见，学习彼此的经验，开拓创新的思维。首先，在学习资源等项目工具的支持下，学生分组完成学习单上的“红山动物园畅游攻略”，攻略任务里有抽象的知识概念，如语音识别技术、视频图像识别技术、OCR文字识别技术等，需要通过行动实践来体验认识其应用。其次，认知是创新的前提，只有真正理解其中的道理，才不易遗忘，所以在本课的小组交流汇报环节，学生通过类比人类识别人脸的过程，归纳出人脸识别的技术流程，进而举一反三，提炼三类人工智能技术共同的技术流程。再者，培养学生的实际应用能力，又能促使他们将所学知识创造性地运用到具体的问题解决和实际工作中。所以课例中，体验了人工智能在教学情境中的应用后，学生举例谈课上了解的三种人工智能技术在生活中的其他应用，学生能列举很多。最后，师生交流畅想如何用技术更好地保护动物。这是一道开放性的题目，学生经过交流讨论，有很多有创意的想法。如制作一个人工智能管家，在家居生活中监测宠物的健康状况，帮助人类自动喂食喂水；带摄像头监控的人工智能管家还能够监测宠物的运动轨迹并发出警报，防止宠物走丢等。再如在自然保护区，不打扰野生动物的情况下，可以安装人工智能摄像头，帮助人们跟踪拍摄动物，对野外个体及种群进行长期的研究，甚至还可以在发现偷猎者时，发出警报等。本课培养了学生在生活化情境中的创新意识，创新的过程必然也会提升认知，而认知能力的提高又推动了创新的意愿。小学生的创新创造往往是小创造、微创造，尽管是微小创造，却也能体现学生的数字化学习创新能力[3]，结合生活经验，从而产生创意，突破创新，促进“知行合一”与“创新实践”之间的互动作用。成果展示，总结反思项目学习活动结束后，师生需要一起反思和总结，反思教学过程中的问题和不足，提出改进措施和建议。学生分享自己的经验和学习感受，讨论项目化学习活动中需要改进的地方，进行项目迭代更新，根据反馈继续完善项目，促进成果创新螺旋式上升。教师评价反馈学生的学习表现，同时对自己的教学过程进行小结和反思，从而引导学生开始新的项目，不断挑战更高难度。如“人工智能的应用”一课课堂尾声，学生自我评价环节，教师可以设计相应的评估标准，如合理选用AI技术、了解技术原理、了解AI常见应用及优势、AI安全意识、小组合作能力等方面。课堂结尾，教师创新性地引导学生将攻略折成三折，形成攻略手册。学生制作“红山动物园畅游攻略”手册分享宣传家乡网红动物园的同时，也留下了本次综合实践活动美好的回忆。接着，教师通过介绍人工智能技术的发展方向，引出人工智能在生活中的广泛应用，以及带来的方便快捷，如AI+教育、安全、交通、医疗等。学生通过亲身实践探索发现问题并解决问题的同时，结合知识和实践锻炼了创新思维。通过实践操作，学生能够更灵活地运用知识，在面对多样化问题时能够更全面地思考