人工智能课程项目式教学模式探究

人工智能课程项目式教学模式探究

祁碧香

莆田第四中学,福建省，莆田市，351100

【摘要】2019 年 5 月，在国际人工智能与教育大会上，教育部部长陈宝生指出：“要根据大中小学生的不同认知特点，让人工智能新技术、新知识进学科、进专业、进课程、进教材、进课堂、进教案、进学生头脑，让学生对人工智能有基本的意识、基本的概念、基本的素养、基本的兴趣。”在此背景下，全国各地相继出台指导性文件，鼓励中小学校开设人工智能相关课程。但中小学的人工智能教育顺利开展仍是困难重重，例如重理论，轻实践，缺乏明确规范成熟的课程标准、学校资金投入少，不能提供良好的配套实验设施、课程体系及教学模式的不够完善、缺乏专业人工智能教师等。如果这些问题不能采取及时有效的措施加以解决，将极大影响我国中小学人工智能教育的发展。

【关键词】项目式学习;中小学人工智能教育

2017年7月，国务院印发《新一代人工智能发展规划》，提出“实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育”。同年颁布的《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》强调在课程结构设计上加入人工智能模块，人工智能开始走进基础教育领域。2018年，教育部进一步明确要“构建人工智能多层次教育体系，在中小学阶段引入人工智能普及教育”。随着国家政策的相继发布，教育界和社会各界大力支持，我国人工智能教育得以迅速发展。

人工智能时代已经悄然来临时，在中小学阶段开设相关课程普及人工智能教育，既是青少年在智能时代生存发展的根本保障，也是我国增强科技创新能力的基本前提。但由于中小学人工智能课程仍处于起步和探索阶段，为了解决中小学人工智能课程“怎么学，怎么教”的问题，笔者致力于中小学人工智能教育模式的探究，助力推进人工智能人才的培养。

本文以高中信息技术必修课程一《人工智能及其应用》为例，阐述基于项目式学习的人工智能课堂教学模式。

一、人工智能教育项目式学习的背景与优势

1.当前人工智能教育的背景分析

人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能从诞生以来，理论和技术日益成熟，应用领域也不断扩大，可以设想，未来人工智能带来的科技产品，将会是人类智慧的“容器”。人工智能可以对人的意识、思维的信息过程的模拟。人工智能不是人的智能，但能像人那样思考、也可能超过人的智能。

除了国家的政策倾向，人工智能教育的势在必行，我校是“莆田市首批人工智能教育基地校”，结合莆田市人工智能教育项目的实施进展需求和本校自身特点，搭建了人工智能装备体系（编程平台、教学管理云平台、3D打印机）。

2.项目式学习的优势

PBL（Project-Based Learning）是一种基于真实情境，通过调查、观察、探究、 展示、分享等形式进行的跨学科的教学活动，非常契合人工智能课程的教学。风靡全球的PBL项目式学习已在我校生根发芽，并且我校提出了以概念为向导的C-PBL项目式学习理念。

二、人工智能课程项目式教学模式探究

下面以必修1《数据与计算-第六章 人工智能及其应用》为例，阐述人工智能课程项目式教学模式——四步探究教学法。

1.项目选题阶段

首先创设基于生活需求的活动情境，再从问题开始，最后在真实背景下初步确定本次主题。这样既能最大化地激发学生的学习兴趣，又能充分发挥学生的想象力。参考选题如下：智能远程摄像头、智能电视、智能空调、智能风扇、相关智能家居自选，并要求撰写《智能家居探秘》任务报告书。需包含以下内容：（1）体验上述设备的工作过程；（2）查阅资料，剖析智能设备的工作原理；（3）了解人工智能技术并做描述；（4）列举人工智能技术在生活中的实际应用；（5）展望人工智能技术未来发展。以项目学习的形式开展学习，学生按任务分组，提高了学生学习的积极性，让学生在完成学习任务的过程中互相学习，共同进步。关注学生的学习特点，个性发展的需求，领悟和体验人工智能在信息社会中的重要性。

2.项目探究阶段

在探究阶段学生以学习核心知识为主。引导学生开展项目学习及自主探究式学习相融合，教师提供资源，创造环境，及时帮助指导，处理学生小组问题。

（1）项目理论知识学习

首先结合项目学习计划，收集信息，并小组探究智能家居设备的技术原理、服务的方法和步骤，通过项目学习认识人工智能，分析人工智能在生活中的应用，完成电子报告作品的制作，协作解决问题。在这一环节中，提供专业的智能家居网站和文字视频等资料供学生自主学习各类知识，教师适时指导、交流。

（2）进行资料检索

组织学生通过调查、案例分析、文献阅读和资源搜索等探究活动，探索项目活动开展所需的资料，围绕“项目选题—项目规划—探究活动—项目实施—成果交流—活动评价”的项目学习主线开展学习活动。

（3）制作电子报告

“智能家居探秘”电子报告，重在分析各种智能家居的工作原理，通过系列活动促进学生将知识构建、技能培养与思维发展融入运用人工智能技术，增强学生计算思维能力的培养，通过丰富的多媒体资源了解人工智能技术和工具的运行机理，促进学生核心素养水平的养成，完成本堂课的学习目标。

3.作品展示阶段

通过ppt演示文稿，汇报展示主要有汇报演讲与比赛两种形式。汇报演讲的内容包括，资料检索过程，智能家居工作原理，智能家居对于人们生活的影响等。比赛主要是针对报告质量进行比较分析。

4.评价反思阶段

改变传统以教师评价为主的单一评价方式。比如，本项目的评价方式，有在平常教学中教师对学生的日常资料收集情况的评价，在项目后期，有对作品展示环节及作品本身的组内评价、小组评价、教师评价等多维评价。

中小学人工智能教育任重而道远，在目前没有统一课程标准，没有统一教材的环境下，走出一条适合本校的道路，因材施教选择适合本校学生的教学模式显得尤为重要。在项目背景下帮助学生进行探究，获得价值资料，体验智能过程，并且和新智能设计进行结合，完成知识的迁移，作品的创新。我校的人工智能课程将继续践行项目式学习+人工智能课堂教学模式，以学生为主体，探索科学世界，学习人工智能核心知识，体验科学探究的基本过程，发展科学探究能力;发展学生的学习、思维、实践和创新能力，以及用科学语言与他人交流和沟通的能力，具有创新意识、保护环境的意识和社会责任。

【参考文献】

[1]银涛.浅谈人工智能在中小学教育中的应用[J];教育现代化;2019年06期

[2]唐汉卫.人工智能时代教育将如何存在[J];江科学术研究;2019年01期