摘要：本文以項(xiàng)目為載體，創(chuàng)設(shè)真實(shí)生活場景，開展“人工智能”模塊的編程教育教學(xué)實(shí)踐探索，培養(yǎng)了學(xué)生數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、計(jì)算思維等方面的核心素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)了學(xué)以致用的教學(xué)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：人工智能；核心素養(yǎng)；生活場景；項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 論文編號(hào)：1674-2117（2024）16-0057-03

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）明確提出了信息科技學(xué)科的核心素養(yǎng)，指出了課程知識(shí)體系的六大邏輯主線，其中有一條主線便是人工智能。因此，筆者在教學(xué)實(shí)踐中以項(xiàng)目為載體，創(chuàng)設(shè)真實(shí)生活場景，引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)人工智能方面的知識(shí)體系，旨在培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、計(jì)算思維等方面的核心素養(yǎng)，以及利用已學(xué)知識(shí)解決實(shí)際生活中的問題的意識(shí)，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用的教學(xué)目標(biāo)。

教學(xué)情境生活化—激發(fā)學(xué)趣

教師在教學(xué)設(shè)計(jì)的過程中，要將課堂知識(shí)與生活場景有機(jī)統(tǒng)整，充分挖掘生活中的應(yīng)用案例和情境，同時(shí)，在教學(xué)過程中要凸顯學(xué)生的主體地位，為學(xué)生搭建學(xué)習(xí)支架，選擇適切的平臺(tái)和資源，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)參與、深度探究、創(chuàng)新創(chuàng)造，實(shí)現(xiàn)“要我學(xué)”到“我要學(xué)”的轉(zhuǎn)變，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力。

例如，在講解“選擇結(jié)構(gòu)”項(xiàng)目時(shí)，筆者結(jié)合智能硬件開發(fā)生活場景，引導(dǎo)學(xué)生開展目標(biāo)明確的實(shí)踐研究。在新課導(dǎo)入時(shí)，首先呈現(xiàn)學(xué)生熟悉的帶有計(jì)步功能的智能手表，引出本節(jié)課的活動(dòng)主題。在教學(xué)過程中，通過分析智能手表的計(jì)步原理，引出掌控板的傳感器、代碼塊等知識(shí)模塊，學(xué)生通過觀察、分析表盤數(shù)據(jù)的變化，嘗試使用自然語言進(jìn)行描述，并結(jié)合“畫程”軟件繪制流程圖（如圖1），進(jìn)一步分析算法，厘清思路，為計(jì)步器的程序編譯奠定基礎(chǔ)。

在講解掌控板的智能交互功能時(shí)，筆者喚醒小愛同學(xué)（智能音箱），請學(xué)生體驗(yàn)查詢天氣、時(shí)間、關(guān)燈、播放音樂等語音控制功能，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)智能語音技術(shù)的好奇心，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課前，教師提前準(zhǔn)備好WIFI賬號(hào)和密碼，并在相關(guān)平臺(tái)申請API免費(fèi)密鑰Key（心知天氣、百度智能云中的語音識(shí)別）；課中，引導(dǎo)學(xué)生利用Mpython軟件編譯掌控板程序，通過不斷調(diào)試，逐步修改、優(yōu)化、迭代程序。

創(chuàng)設(shè)生活場景是一種激發(fā)學(xué)生有效學(xué)習(xí)的教學(xué)策略，可以幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。在人工智能教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)生活場景一般可以采用分析生活實(shí)例、模擬日常生活場景（如購物、旅游）、設(shè)計(jì)互動(dòng)游戲（如猜拳、抽獎(jiǎng)）、引入現(xiàn)實(shí)競技（如人機(jī)大戰(zhàn)、闖關(guān)）、結(jié)合學(xué)生興趣點(diǎn)（如音視頻、投籃）等情境。通過設(shè)定生活情境的體驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生了解生活中的人工智能應(yīng)用場景，體驗(yàn)人工智能給生活帶來的便捷，感受人工智能的魅力，激發(fā)對(duì)人工智能的興趣，培養(yǎng)計(jì)算思維和創(chuàng)新能力，為未來的學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

教學(xué)方式項(xiàng)目化—深度學(xué)習(xí)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是以學(xué)生為中心，注重真實(shí)生活情境、問題解決、協(xié)作交流和意義建構(gòu)的教學(xué)模式。在信息科技學(xué)科中，通過完整的項(xiàng)目研發(fā)，能夠塑造學(xué)生的創(chuàng)新能力和計(jì)算思維，培養(yǎng)學(xué)生的信息社會(huì)責(zé)任感。那么，在人工智能編程教學(xué)中，如何實(shí)施項(xiàng)目式學(xué)習(xí)呢？筆者通過自身的教學(xué)實(shí)踐探索，總結(jié)出項(xiàng)目教學(xué)六步法，即確定項(xiàng)目主題—篩選活動(dòng)素材—分解項(xiàng)目任務(wù)—實(shí)施項(xiàng)目學(xué)習(xí)—展示項(xiàng)目成果—項(xiàng)目終結(jié)評(píng)價(jià)。六步法以項(xiàng)目為主線、學(xué)生為主體、教師為引導(dǎo)，關(guān)注學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的過程，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，以便及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略。下面，以“智能生活”項(xiàng)目教學(xué)為例進(jìn)行具體闡述。

1.確定項(xiàng)目主題

主題要貼合學(xué)生實(shí)際生活，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。本節(jié)課以智能助手為切入點(diǎn)，通過與智能助手的互動(dòng)，讓學(xué)生感受身邊的智能生活，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，調(diào)動(dòng)學(xué)生挑戰(zhàn)的熱情。

2.篩選活動(dòng)素材

素材是構(gòu)成項(xiàng)目的基本元素，在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，如何篩選素材至關(guān)重要，素材的適用性直接影響教學(xué)效率。素材應(yīng)具有針對(duì)性，必須緊扣教學(xué)目標(biāo)，并貼近學(xué)生的生活；素材不僅要豐富，還應(yīng)該具有多元性，以滿足不同層次的學(xué)生需求；素材應(yīng)該具有一定的挑戰(zhàn)性和適用性，以防出現(xiàn)饑飽不均的現(xiàn)象。

3.分解項(xiàng)目任務(wù)

分解項(xiàng)目，即將大項(xiàng)目進(jìn)行分解，便于學(xué)生逐一擊破、化整為零。本項(xiàng)目根據(jù)主題，將中任務(wù)分解為智能家居（分為時(shí)間、天氣、語音識(shí)別、計(jì)步器等子任務(wù)）、智能交通兩大板塊。①智能家居。學(xué)生了解智能家居產(chǎn)品的基礎(chǔ)應(yīng)用，但是對(duì)其工作機(jī)制并不知曉。該任務(wù)通過Mpython平臺(tái)，結(jié)合相關(guān)硬件開展相關(guān)實(shí)踐活動(dòng)。②智能交通。筆者所在學(xué)校有地下車庫智能接送系統(tǒng)，放學(xué)流程如圖2所示，大部分學(xué)生體驗(yàn)過并了解其應(yīng)用模式，同樣，對(duì)其工作原理也不知曉，這個(gè)任務(wù)相對(duì)比較復(fù)雜，適合Python語言基礎(chǔ)比較好的學(xué)生（社團(tuán)），可供學(xué)有余力的學(xué)生探究。

4.實(shí)施項(xiàng)目學(xué)習(xí)

在開展教學(xué)之前，教師提前將學(xué)生分組，每組能力一般的學(xué)生，可以根據(jù)學(xué)案，完成智能生活板塊知識(shí)的學(xué)習(xí)，創(chuàng)新能力強(qiáng)的學(xué)生可以在完成智能家居板塊之后，嘗試探究智能交通板塊。筆者為每組學(xué)生提供實(shí)用的、可實(shí)施的素材，有硬件資源、WIFI和相關(guān)密鑰；同時(shí)，為了便于學(xué)生開展自主性探究活動(dòng)，筆者在學(xué)習(xí)平臺(tái)上提供豐富的學(xué)習(xí)支架，助力學(xué)生突破重難點(diǎn)。實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目，往往需要幾課時(shí)，在教學(xué)過程中，教師要隨時(shí)關(guān)注學(xué)生的探究情況，了解學(xué)生的不足和需要改進(jìn)的地方，以及時(shí)調(diào)整后期的教學(xué)，提高教學(xué)效率。

5.展示項(xiàng)目成果

項(xiàng)目的展示是教學(xué)過程中另一重要環(huán)節(jié)，是教師掌握學(xué)生學(xué)情和反饋教學(xué)效果的渠道。每個(gè)小組從項(xiàng)目背景、團(tuán)隊(duì)分工、探究過程、現(xiàn)有成果、拓展延伸等方面進(jìn)行匯報(bào)，展示團(tuán)隊(duì)的成果。在這個(gè)環(huán)節(jié)，可以采用團(tuán)隊(duì)自評(píng)、小組互評(píng)、教師點(diǎn)評(píng)（在易加學(xué)院平臺(tái)點(diǎn)贊、評(píng)論）等方式，以激發(fā)學(xué)生的積極性和潛能，鍛煉學(xué)生的溝通表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等。

6.項(xiàng)目終結(jié)評(píng)價(jià)

在教學(xué)過程中，教師針對(duì)知識(shí)和能力方面對(duì)每個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)、表現(xiàn)突出的個(gè)人進(jìn)行過程性評(píng)價(jià)；對(duì)照最初設(shè)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)，根據(jù)項(xiàng)目展示效果，師生可以給出本項(xiàng)目的終結(jié)性評(píng)價(jià)，并思考項(xiàng)目后期的延續(xù)性，為項(xiàng)目提供更強(qiáng)的生命力。項(xiàng)目的終結(jié)性評(píng)價(jià)對(duì)檢驗(yàn)教學(xué)效果、提升學(xué)生自主探究能力、項(xiàng)目的可延續(xù)性等方面都具有重要的積極意義。

教學(xué)實(shí)施個(gè)性化——因材施教

在初中階段，學(xué)生的興趣和特長逐漸顯現(xiàn)，但是學(xué)生對(duì)人工智能的知識(shí)和技能的掌握程度參差不齊。筆者在探索人工智能教學(xué)研究時(shí)，嘗試使用因材施教與個(gè)性化教學(xué)相結(jié)合的策略。首先，在提供數(shù)字資源的基礎(chǔ)上，分層設(shè)計(jì)作業(yè)（基礎(chǔ)作業(yè)和進(jìn)階作業(yè)），鼓勵(lì)學(xué)有余力的學(xué)生開展個(gè)性化探究進(jìn)階活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生后期的創(chuàng)新潛力；其次，創(chuàng)設(shè)特色社團(tuán)（俱樂部），選擇優(yōu)秀學(xué)生編班，開設(shè)小班化教學(xué)，集中培優(yōu)，加強(qiáng)種子選手之間的互相學(xué)習(xí)，激發(fā)優(yōu)秀學(xué)生之間的思維碰撞。例如，在開設(shè)“智慧物流”項(xiàng)目時(shí)，因本項(xiàng)目中涉及貨物分揀、貨車巡線、物品分類與傾倒等任務(wù)，要應(yīng)用圖像識(shí)別、射頻技術(shù)等專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)，學(xué)生需要在理解這些基本原理的基礎(chǔ)上開展項(xiàng)目的研究活動(dòng)，對(duì)知識(shí)儲(chǔ)備有更高的要求，因此，僅對(duì)社團(tuán)學(xué)生開展該項(xiàng)目的高階任務(wù)，同時(shí)，這也為社團(tuán)后續(xù)的人臉識(shí)別、目標(biāo)跟蹤等項(xiàng)目的研究奠定基礎(chǔ)。

通過教學(xué)實(shí)踐筆者發(fā)現(xiàn)，競賽是一種提升教學(xué)效率的有效手段，它不僅能夠檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，還能讓學(xué)生在競爭中快速成長。筆者借助交互性強(qiáng)的虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)，打造了沉浸式人工智能編程競賽類課程，以挖掘?qū)W生更深層次的潛能。此外，隨著人工智能技術(shù)的應(yīng)用，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)科技倫理的了解，也是至關(guān)重要的。在初中人工智能教學(xué)中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的科技倫理教育，引導(dǎo)他們樹立正確的價(jià)值觀，理解并遵守科技倫理規(guī)范，培養(yǎng)他們的社會(huì)責(zé)任感和道德判斷力。

結(jié)語

創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，離不開高素質(zhì)的師資隊(duì)伍。在教學(xué)過程中，教師應(yīng)積極滲透人工智能相關(guān)知識(shí)，將生活與教育相融合，通過引導(dǎo)學(xué)生參與建模思考、設(shè)計(jì)算法、迭代更新等實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)他們的邏輯思維、問題解決能力與創(chuàng)新精神。未來，教師還應(yīng)積極探索和完善初中人工智能的跨學(xué)科教學(xué)模式，致力于找尋并實(shí)踐促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)全面發(fā)展的有效途徑。