【摘" 要】“人工智能+教育”迅速發(fā)展，在教學(xué)實(shí)踐中，切實(shí)貫徹教育方針，借助項(xiàng)目式學(xué)習(xí)落地于初中人工智能課堂，創(chuàng)設(shè)情境設(shè)定符合生活的大主題，設(shè)計(jì)項(xiàng)目式任務(wù)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和對(duì)人工智能知識(shí)的探究欲望，提升學(xué)生解決真實(shí)問題的能力。學(xué)生學(xué)以致用，讓學(xué)生在獲取知識(shí)的同時(shí)，在思維能力、情感態(tài)度和價(jià)值觀方面都得到不同程度的發(fā)展和提高。同時(shí)帶動(dòng)教學(xué)方式和育人方式的改革，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的提升和學(xué)生的全面發(fā)展，讓學(xué)生經(jīng)歷知識(shí)形成的全過程。

【關(guān)鍵詞】項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；五育融合；智能成長(zhǎng)花園

自國(guó)務(wù)院《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》發(fā)布以來，“人工智能+教育”迅速發(fā)展。《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》將人工智能相關(guān)教學(xué)內(nèi)容寫入課程標(biāo)準(zhǔn)，隨著課程改革的不斷深入，2022年4月發(fā)布的《義務(wù)教育課程方案（2022年版）》提出了基于跨學(xué)科學(xué)習(xí)的觀念，信息科技學(xué)科中將人工智能納入課程體系。初中人工智能課程如何讓堅(jiān)持德育為先、智育為重、體育為基、美育為要、勞動(dòng)為本的理念落地呢？筆者以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)融合五育于初中人工智能課堂進(jìn)行項(xiàng)目式實(shí)踐。

一、初中人工智能課堂貫徹教育方針實(shí)現(xiàn)五育并舉

人工智能跨學(xué)科五育并舉實(shí)踐教學(xué)要以核心素養(yǎng)為綱，以實(shí)踐性主題為導(dǎo)引創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，加強(qiáng)各種學(xué)習(xí)資源之間的聯(lián)系，設(shè)計(jì)實(shí)踐性學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生在完成學(xué)習(xí)任務(wù)經(jīng)歷問題解決的過程中學(xué)習(xí)信息科技、人工智能知識(shí)，從而提高學(xué)生的綜合能力?？鐚W(xué)科要體現(xiàn)綜合性和實(shí)踐性，促進(jìn)學(xué)生學(xué)以致用的能力和學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成。

二、初中人工智能跨學(xué)科實(shí)踐的“項(xiàng)目式”策略

《義務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中跨學(xué)科實(shí)踐內(nèi)容的安排就是試圖通過設(shè)置跨學(xué)科主題活動(dòng)來增強(qiáng)各學(xué)科間的關(guān)聯(lián)，盡可能地避免分科課程的弊端，給學(xué)生全面發(fā)展帶來的負(fù)面影響。如何在初中信息科技人工智能學(xué)科跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)中做到以初中人工智能知識(shí)和能力為主，有效整合，其他學(xué)科知識(shí)既不給學(xué)生增加學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)，又能很好地依據(jù)課標(biāo)的要求，達(dá)成課程目標(biāo)，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，培養(yǎng)他們的必備品格和關(guān)鍵能力呢？項(xiàng)目式學(xué)習(xí)圍繞實(shí)際生活中真實(shí)且具體的問題，學(xué)生經(jīng)過相互協(xié)作、深入探究，付出腦力與體力在做中學(xué)，在解決問題中生成知識(shí)，獲得學(xué)科知識(shí)，培養(yǎng)德育、智育、體育、美育、勞育多方面能力。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)利于將五育融合與問題解決相融合。

三、初中人工智能課堂項(xiàng)目式學(xué)習(xí)實(shí)踐——以“智能成長(zhǎng)花園”為例

（一）真實(shí)情境下設(shè)計(jì)項(xiàng)目，開啟智慧旅程

1.項(xiàng)目簡(jiǎn)述

教師提供真實(shí)情境：因裝飾、改善室內(nèi)空氣質(zhì)量等原因，家家戶戶都喜歡種植綠植。但是有時(shí)候外出一段時(shí)間，植物無人照顧，綠植很快就變得不成樣子。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，能不能制作一個(gè)智能成長(zhǎng)花園，讓智能成長(zhǎng)花園在需要時(shí)為綠植澆水，同時(shí)能夠自動(dòng)檢測(cè)土壤的濕度，空氣的溫度和濕度呢？本項(xiàng)目整合多學(xué)科形成設(shè)計(jì)方案并運(yùn)用創(chuàng)客技術(shù)高效檢測(cè)綠植的長(zhǎng)勢(shì)。學(xué)生通過搜索、查閱等手段獲取信息，之后對(duì)信息進(jìn)行內(nèi)化，明確基本概念。與此同時(shí)，學(xué)生使用人工智能技術(shù)，借助溫濕度傳感器，開展合作、探究式學(xué)習(xí)。在實(shí)現(xiàn)智能成長(zhǎng)花園的同時(shí)，學(xué)生建立知識(shí)、學(xué)科聯(lián)系，掌握技能。

本次項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的本質(zhì)問題是利用人工智能設(shè)備幫助學(xué)生智能管理花園。

2.項(xiàng)目啟動(dòng)階段

情境導(dǎo)入，明確任務(wù)：小栗家的綠植非常漂亮，但小栗有事外出一段時(shí)間，植物無人照顧，綠植很快就變得不成樣子。我們?nèi)绾螏椭±?，讓他免受困擾呢？

是否可以制作一個(gè)智能成長(zhǎng)花園自動(dòng)檢測(cè)土壤的濕度、空氣的溫度和濕度，在需要時(shí)為綠植澆水呢？

3.原理探究，收集資料，制訂方案

各班進(jìn)行分組，查閱資料，了解土壤傳感器、溫濕度傳感器、水泵圖形塊的使用方法。土壤濕度低于植物所需水平時(shí)，水泵開始抽水灌溉，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆花。

空氣溫濕度傳感器其內(nèi)部放置了濕敏傳感器和溫敏傳感器。濕敏傳感器是借助基片上覆蓋的、用感濕材料制成的膜來測(cè)量濕度。而溫敏傳感器則利用熱敏電阻的特性來測(cè)量溫度。

土壤濕度傳感器，也可以稱為土壤水分傳感器，主要用來測(cè)量土壤容積含水量。

水泵是輸送液體或使液體增壓的裝置，將水泵連接到驅(qū)動(dòng)板的P1口和P2口。

水泵如何自動(dòng)澆水和停止?jié)菜?？根?jù)檢測(cè)土壤的濕度數(shù)據(jù)，設(shè)定一個(gè)閾值，當(dāng)土壤濕度數(shù)據(jù)比此閾值?。ǜ稍铮r(shí)，水泵啟動(dòng)，開始澆水；當(dāng)土壤濕度數(shù)據(jù)比此閾值大（濕潤(rùn)）時(shí)，則關(guān)閉水泵，停止?jié)菜?/p>

4.項(xiàng)目實(shí)施階段

自主協(xié)作，具體實(shí)施：

自主協(xié)作，具體實(shí)施1——程序編寫：引導(dǎo)學(xué)生完成智能花園的程序編寫，如圖1、圖2所示。

當(dāng)詢問“土壤濕度”后，智能花園播報(bào)土壤濕度百分比。當(dāng)土壤濕度數(shù)據(jù)小于或等于40％時(shí)，水泵開始自動(dòng)澆水；當(dāng)土壤濕度數(shù)據(jù)大于40％時(shí)，水泵停止?jié)菜?/p>

自主協(xié)作，具體實(shí)施2——硬件搭建：

將主控板與擴(kuò)展板組合。

將揚(yáng)聲器的音頻線接到主控板音頻接口，將揚(yáng)聲器的電源線連接到擴(kuò)展板任意的三針管腳。

將土壤濕度傳感器與擴(kuò)展板的A3管腳連接。

將溫濕度傳感器與擴(kuò)展板的D7管腳連接。將水泵與驅(qū)動(dòng)板連接起來。將驅(qū)動(dòng)板與擴(kuò)展板的D11、D13管腳連接。使用數(shù)據(jù)線連接主控板與電腦。保證創(chuàng)造栗主控板通過MicroUSB接囗與計(jì)算機(jī)相連，確保主控板與計(jì)算機(jī)連接成功。

編程環(huán)境識(shí)別到主控板后，點(diǎn)擊上傳按鈕，將程序上傳到主控板中。斷開數(shù)據(jù)線與主控板。

自主協(xié)作，具體實(shí)施3——體驗(yàn)人工智能：

將主控板與電源適配器連接。

等主控板啟動(dòng)，紅燈熄滅。

喚醒人工智能作品名稱“智能花園”。

說出預(yù)設(shè)的命令語音（土壤濕度）。

點(diǎn)撥引導(dǎo)，過程檢查：教師巡查指導(dǎo)，小組協(xié)作。

5.項(xiàng)目總結(jié)階段

展示成果，改正完善：小組上臺(tái)展示成果，組員補(bǔ)充完善。其他小組點(diǎn)評(píng)。經(jīng)歷項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅掌握了知識(shí)，還培養(yǎng)了學(xué)科必備的品格及素養(yǎng)。

（二）解決真實(shí)問題，探尋勞動(dòng)之美

本次項(xiàng)目式實(shí)踐通過系列活動(dòng)，讓學(xué)生在參與體驗(yàn)創(chuàng)作成果的過程中加深了對(duì)勞動(dòng)的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)勞動(dòng)的認(rèn)同感。

勞動(dòng)創(chuàng)造美。在智能成長(zhǎng)花園的在研究過程中，學(xué)生一步步設(shè)計(jì)、完成了智能花園，投入家庭中更能讓學(xué)生產(chǎn)生滿足感和成就感。

結(jié)合“認(rèn)識(shí)—體驗(yàn)—實(shí)踐—總結(jié)”的模式，結(jié)合威盛創(chuàng)造栗硬件進(jìn)行項(xiàng)目式教學(xué)，本次項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)拓寬了學(xué)生的思維，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生在做中學(xué)，讓學(xué)生掌握了溫濕度傳感器、水泵等硬件知識(shí)，以及程序的編寫，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生查找自己想種植的植物適合的土壤濕度，然后改變智能成長(zhǎng)花園內(nèi)對(duì)應(yīng)的控制水泵工作的數(shù)值，并將所學(xué)知識(shí)很好地應(yīng)用在日常生活中，讓學(xué)生解決真實(shí)問題的過程中促進(jìn)核心素養(yǎng)的提升，項(xiàng)目實(shí)施的目的明確，結(jié)構(gòu)完整，學(xué)生完成度高，并且能在一定程度上進(jìn)行創(chuàng)新。

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)主要從真實(shí)情境出發(fā)，注重問題的解決。對(duì)目前中學(xué)的人工智能課程來說，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)還處于起步階段，我們應(yīng)該思考項(xiàng)目式教學(xué)開展中融合五育教育，在教學(xué)實(shí)踐中，教師先確定了所蘊(yùn)含的“五育”因素，明確“五育”內(nèi)容，探索、梳理學(xué)科教學(xué)與“五育”相融合的有效方式方法。在本課中學(xué)生不僅要學(xué)會(huì)人工智能課中要掌握的編程等知識(shí)，還要將其他學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)運(yùn)用到作品中，比如智能花園的設(shè)計(jì)、空氣溫濕度、土壤溫濕度等。整節(jié)課以生為本，在民主和諧的教學(xué)氛圍中、在學(xué)生掌握學(xué)科知識(shí)的同時(shí)，必備品格及素養(yǎng)不同程度得到了發(fā)展和提高，讓“五育”目標(biāo)在層層遞進(jìn)的問題情境中逐步完成，引導(dǎo)學(xué)生較為全面的感知與體悟，促進(jìn)思維進(jìn)階。

四、結(jié)束語

本節(jié)課以學(xué)生為主體，動(dòng)手操作貫穿始終，在體驗(yàn)過程中，將感性認(rèn)識(shí)上升為理性認(rèn)識(shí)。教學(xué)設(shè)計(jì)比較好地體現(xiàn)了新課標(biāo)的“讓學(xué)生經(jīng)歷知識(shí)形成的全過程”這一理念。

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[5]郭華.項(xiàng)目學(xué)習(xí)的教育學(xué)意義[J].教育科學(xué)研究，2018（1）：25-31.

（本文系廈門市“市管區(qū)培”專項(xiàng)學(xué)科帶頭人課題“基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的初中人工智能案例設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究”階段性成果之一，課題批準(zhǔn)號(hào)：XMXDHC20230101+049；福建省教育科學(xué)十四五規(guī)劃2023年度課題“基于人工智能的中學(xué)信息科技教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型研究”階段性成果之一，課題編號(hào)：FJJKZX23-477）