【摘 要】近年來(lái)，人工智能技術(shù)迅猛發(fā)展，并越來(lái)越被廣泛地應(yīng)用于教育教學(xué)領(lǐng)域。本文探討了基于微項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的人工智能課程教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐，以“智能語(yǔ)音燈”微項(xiàng)目為例，分析了微項(xiàng)目設(shè)計(jì)的思路和過(guò)程。通過(guò)微項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅掌握了人工智能的基礎(chǔ)知識(shí)和技能，還提高了問(wèn)題解決能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，遷移能力和創(chuàng)新精神也得到了培養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】微項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；人工智能；課程設(shè)計(jì)；智能語(yǔ)音燈

【中圖分類號(hào)】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

【論文編號(hào)】1671-7384（2024）012-060-02

微項(xiàng)目式學(xué)習(xí)與AI課程結(jié)合

微項(xiàng)目式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)短小精悍、針對(duì)性強(qiáng)，包括選題、設(shè)計(jì)、實(shí)施、展示等環(huán)節(jié)，能在短時(shí)間內(nèi)完成整個(gè)項(xiàng)目，有助于學(xué)生掌握知識(shí)，提高在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景下解決復(fù)雜問(wèn)題的能力。人工智能課程要求學(xué)生具備數(shù)學(xué)、編程和算法基礎(chǔ)，知識(shí)點(diǎn)多且抽象。然而，小學(xué)生的人工智能課程常側(cè)重于作品制作，缺乏方法遷移和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，我們嘗試將AI知識(shí)點(diǎn)融入具體項(xiàng)目中，讓學(xué)生在真實(shí)情境中學(xué)習(xí)。微項(xiàng)目式學(xué)習(xí)能激發(fā)興趣，改善學(xué)習(xí)效果。我們采用“1+N+1”模式設(shè)計(jì)：“1”為微項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)，明確情境、問(wèn)題和實(shí)施框架；“N”為課時(shí)設(shè)計(jì)，落實(shí)學(xué)科素養(yǎng)于課時(shí)目標(biāo)中，通過(guò)過(guò)程性評(píng)價(jià)表進(jìn)行評(píng)價(jià)；“1”為總結(jié)性評(píng)估和反思，考核學(xué)生是否達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)。

“智能語(yǔ)音燈”AI微項(xiàng)目設(shè)計(jì)

1.“智能語(yǔ)音燈”AI微項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目以智慧校園改造計(jì)劃為例，設(shè)定項(xiàng)目的目標(biāo)是為校園樓道燈進(jìn)行智慧改造。學(xué)生在此項(xiàng)目中發(fā)現(xiàn)生活中的實(shí)際問(wèn)題，提出解決方案，設(shè)計(jì)實(shí)施步驟，利用人工智能等相關(guān)的技術(shù)創(chuàng)作作品，從而解決問(wèn)題。其涉及的學(xué)科核心概念為計(jì)算思維、信息獲取及交流、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)[1]；核心驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題為：如何設(shè)計(jì)智能語(yǔ)音燈系統(tǒng)，既能有效解決復(fù)雜環(huán)境下誤觸發(fā)聲控開(kāi)關(guān)的問(wèn)題，又能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程便捷精準(zhǔn)控制燈光，提升學(xué)校樓道燈光的智能管理？

本微項(xiàng)目的學(xué)習(xí)目標(biāo)是：通過(guò)對(duì)“智慧校園改造計(jì)劃之智能語(yǔ)音燈”持續(xù)的探討和分析，感受AI語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用，通過(guò)小組合作搭建場(chǎng)景，感知技術(shù)原理；學(xué)會(huì)需求分析和分解任務(wù)的方法，用思維導(dǎo)圖呈現(xiàn)，進(jìn)而培養(yǎng)計(jì)算思維；在實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)，能梳理程序邏輯，實(shí)現(xiàn)智能語(yǔ)音燈系統(tǒng)，并反饋調(diào)試優(yōu)化；在微項(xiàng)目學(xué)習(xí)中體驗(yàn)合作共享，熟悉數(shù)字化工具資源，提高數(shù)字化學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力[2]。

2.“智能語(yǔ)音燈”微項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的課時(shí)設(shè)計(jì)與實(shí)施

教師通過(guò)核心驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題來(lái)指導(dǎo)微項(xiàng)目，將其分解為子問(wèn)題，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的課時(shí)。課時(shí)設(shè)計(jì)遵循發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、明確問(wèn)題、設(shè)計(jì)方案、制作模型（過(guò)程中以問(wèn)題導(dǎo)向促新知學(xué)習(xí)）、測(cè)試評(píng)價(jià)、優(yōu)化的思路進(jìn)行微項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)。每個(gè)課時(shí)都配有過(guò)程性評(píng)價(jià)表，以評(píng)估學(xué)生是否掌握了學(xué)習(xí)內(nèi)容，確保學(xué)科核心概念得到落實(shí)。從信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會(huì)責(zé)任四個(gè)維度，以及學(xué)生自評(píng)、小組評(píng)價(jià)、教師評(píng)價(jià)三個(gè)方面進(jìn)行過(guò)程性評(píng)價(jià)。對(duì)于每節(jié)課的過(guò)程性評(píng)價(jià)內(nèi)容，教師都設(shè)計(jì)了相應(yīng)的內(nèi)容。如第1課時(shí)有能夠運(yùn)用邏輯思維分析問(wèn)題，提出合理的解決方案，包括實(shí)施步驟和時(shí)間計(jì)劃（計(jì)算思維）；第2課時(shí)有能積極利用微課視頻自學(xué)或參考搭建模型，在搭建過(guò)程中能展現(xiàn)自己的創(chuàng)新想法（數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新）；第3課時(shí)有能在小組合作中積極溝通、共享資源，能在展示交流中尊重他人成果，給予積極反饋（信息社會(huì)責(zé)任）等。

智慧校園改造計(jì)劃智能語(yǔ)音燈微項(xiàng)目共分為三個(gè)課時(shí)。

課時(shí)1：項(xiàng)目引入及方案確定。在本階段，學(xué)生將基于以往聲控?zé)舭咐M(jìn)行分組討論，探討聲控開(kāi)關(guān)在復(fù)雜環(huán)境下的常見(jiàn)問(wèn)題，并分享實(shí)際案例。教師將總結(jié)這些問(wèn)題及其影響，并引導(dǎo)學(xué)生提出核心驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題：聲控開(kāi)關(guān)的誤觸發(fā)問(wèn)題給學(xué)校帶來(lái)了哪些不便？我們應(yīng)如何設(shè)計(jì)一種更為智能且方便的遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)控制方案，以改善學(xué)校樓道的照明管理？學(xué)生在明確現(xiàn)實(shí)問(wèn)題后，通過(guò)頭腦風(fēng)暴尋找解決方案，并利用語(yǔ)音控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)產(chǎn)品。他們以項(xiàng)目者的角色制定方案，用思維導(dǎo)圖或流程圖展示項(xiàng)目概念、步驟和時(shí)間表，形成設(shè)計(jì)方案。隨后，學(xué)生深入研究技術(shù)和收集資料，為構(gòu)建模型做準(zhǔn)備。

課時(shí)2：搭建智能語(yǔ)音燈模型。在上一課時(shí)中，學(xué)生已經(jīng)確定了智能語(yǔ)音燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并明確了要實(shí)現(xiàn)的功能和目標(biāo)。本課時(shí)，學(xué)生將使用優(yōu)必選AI系列的器材來(lái)搭建智能語(yǔ)音燈的模型。學(xué)生需根據(jù)上節(jié)課的設(shè)計(jì)挑選適當(dāng)?shù)钠鞑?。此時(shí)分解驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題：如何選擇合適的硬件平臺(tái)搭建智能語(yǔ)音燈模型？學(xué)生需主動(dòng)思考并選擇器材配件，并說(shuō)明理由。小組討論后，學(xué)生總結(jié)出需要的器材配件，包括UkitExplore控制板、積木、眼燈和具備語(yǔ)音識(shí)別模塊的“悟空機(jī)器人”，通過(guò)學(xué)習(xí)和實(shí)踐了解各器材配件的功能。學(xué)生在了解所需器材配件后，分組制作燈模型。在制作過(guò)程中，教師提供微課作為學(xué)習(xí)支架，提供搭建思路參考。學(xué)生可自學(xué)或按自己設(shè)計(jì)搭建。教師鼓勵(lì)不同搭建方式。展示時(shí)，學(xué)生需說(shuō)明設(shè)計(jì)意圖。

課時(shí)3：悟空腦袋里的秘密——初探語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)，制作我的智能語(yǔ)音燈。上節(jié)課學(xué)生已搭建智能燈模型，本節(jié)課將實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音交互和控制功能。本課的分解驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題是：在智能語(yǔ)音燈的制作過(guò)程中，我們?nèi)绾卫谜Z(yǔ)音識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音控制？學(xué)生思考、假設(shè)，教師引導(dǎo)學(xué)生觀察生活應(yīng)用，展示悟空機(jī)器人，介紹語(yǔ)音識(shí)別能力，引出概念。師生共探語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)加工過(guò)程。教師設(shè)置討論活動(dòng)：將智能語(yǔ)音燈流程轉(zhuǎn)化為流程圖，為編寫(xiě)程序做準(zhǔn)備。學(xué)生根據(jù)流程圖完成用語(yǔ)音指令控制智能燈開(kāi)關(guān)的任務(wù)，探究悟空機(jī)器人語(yǔ)音識(shí)別代碼，編寫(xiě)LED燈控制程序。在展示交流環(huán)節(jié)，學(xué)生舉行發(fā)布會(huì)，展示智能語(yǔ)音燈系統(tǒng)。在總結(jié)階段，學(xué)生提出完善建議，增加功能。教師鼓勵(lì)學(xué)生查找資料，了解最新發(fā)展，根據(jù)實(shí)際使用場(chǎng)景，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.微項(xiàng)目總評(píng)表

學(xué)生在做完微項(xiàng)目之后，總結(jié)評(píng)價(jià)自己在本次微項(xiàng)目中的表現(xiàn)。教師根據(jù)之前微項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)中的學(xué)習(xí)目標(biāo)部分來(lái)進(jìn)行微項(xiàng)目的考核，以觀察學(xué)生是否達(dá)到微項(xiàng)目設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)目標(biāo)?？傇u(píng)表是對(duì)微項(xiàng)目的綜合表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。采用多元評(píng)價(jià)激勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的優(yōu)勢(shì)，幫助學(xué)生在完成一個(gè)項(xiàng)目后發(fā)現(xiàn)自我、實(shí)現(xiàn)自我?？傇u(píng)表評(píng)價(jià)維度及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)有如下內(nèi)容。項(xiàng)目理解：對(duì)智能語(yǔ)音燈項(xiàng)目的整體理解；技能掌握：語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的理解和應(yīng)用、編程和硬件連接能力、問(wèn)題解決和調(diào)試能力；創(chuàng)新實(shí)踐：在項(xiàng)目中展現(xiàn)的創(chuàng)新思維、對(duì)項(xiàng)目功能的拓展與改進(jìn)；團(tuán)隊(duì)協(xié)作：在小組中的貢獻(xiàn)和參與度、與小組成員的溝通協(xié)作能力；展示交流：展示過(guò)程中的表達(dá)能力、對(duì)他人作品的建議和反饋。

結(jié) 語(yǔ)

本案例探討了智慧校園改造計(jì)劃中的智能語(yǔ)音燈微項(xiàng)目，展示了如何通過(guò)真實(shí)情境和驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題進(jìn)行微項(xiàng)目式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)[3]。為促進(jìn)學(xué)生知識(shí)構(gòu)建，教師提供了學(xué)習(xí)支架，確保學(xué)習(xí)的可及性和趣味性。通過(guò)結(jié)合過(guò)程性和總結(jié)性評(píng)價(jià)，落實(shí)了學(xué)科核心素養(yǎng)。通過(guò)智能語(yǔ)音燈項(xiàng)目，學(xué)生不僅加深了對(duì)人工智能的理解，還提升了理論與實(shí)踐結(jié)合的能力，鍛煉了解決問(wèn)題的技能[4]。此外，項(xiàng)目合作方式也增強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力。

參考文獻(xiàn)

[2] 中華人民共和國(guó)教育部. 義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）[S]. 北京：北京師范大學(xué)出版社，2022.

夏雪梅. 項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)：學(xué)習(xí)素養(yǎng)視角下的國(guó)際與本土實(shí)踐[M]. 2版. 北京：教育科學(xué)出版社，2021.

方其桂. 核心素養(yǎng)視域下項(xiàng)目學(xué)習(xí)實(shí)施路徑與方法研究[J]. 現(xiàn)代中小學(xué)教育，2022，38（8）： 26-31.

作者單位：廣西柳州市陽(yáng)和第二小學(xué)

編 輯：馮艷艷