基于項目式學習的初中人工智能教學實施

馮潔卿

（廣東省廣州市南沙第一中學，廣東 廣州 511457）

人工智能教學目標在于培養學生的核心素養，助推學生的思維層面發展，并著重從中小學生入手，深化學生對人工智能的認知，加強學生對時代科技發展的了解。為保障人工智能教學效果的提升，充分彰顯相關教學工作的優勢作用，授課教師應從教學內容入手，結合學生的學習需求與能力，大力推進項目式學習的落實，力求切實提高學生分析、解決問題的能力，從多維角度完善教學體系，促進學生高階思維的提升與發展。

一、項目式學習在人工智能教學的優勢作用

項目式學習是指將學習小組視為基礎教學單位，以項目任務為驅動，引導學生在相互探究、合作、交流的過程中，完成學習任務，在做到完善自身知識架構的同時，實現綜合能力與素養的提升。

（一）強調多學科融合

人工智能本身就有綜合性強的特點，涉及范圍廣、學科知識豐富，其中包含數學、計算機學以及工學等多層面、多學科知識。在初中階段開展人工智能項目式學習，可以實現借助真實、現實問題的展示，讓學生充分調動多學科知識，使其在學習過程中，始終處于“持續化的知識匯總與運用”狀態，以此保障教學效果、學習質量的提升。由此可見，無論是項目式學習還是人工智能，都在強調多學科融合，人工智能項目式學習更是要求學生在參與全過程中實現多學科知識架構的調動。

（二）注重理論結合實踐

項目式學習要求教師逐步引導學生在真實的問題情境中，靈活運用學科理論知識，并以相互合作、交流、探討等方式，完成問題的解決，實現知識的補充與實踐能力的鍛煉。在人工智能教學環節，學生依然需要掌握基礎理論知識后，再進行相應的實踐操作，逐步內化知識，并形成相應的知識架構。因此，在人工智能項目式學習活動中，強調理論結合實踐是完成教學任務的關鍵所在。

（三）重視評價與反思

項目式學習強調多元評價的重要性，需要在學生自我評價、相互評價的過程中，完成對學習活動結果、項目探究成果、綜合表現等方面的總結和反思。通過全面、多元的評價內容，學生能夠建立更為全面的自我認知和學科認知，便于學生綜合能力的提升。人工智能教學活動則要求學生分工合作完成不同類型的實驗，并站在辯證角度上，論述人工智能技術的積極影響與消極影響，這是培養學生價值觀念的重要著手點。因此，在初中人工智能教學項目式學習活動設計環節，教師要格外重視教學評價與反思。

二、初中人工智能教學現存問題

人工智能教學一直處于探索階段，目前人工智能教學的學校普遍存在教學資源匱乏、師資力量不足等問題，再加上授課教師缺乏相應的教學經驗，對于項目式學習方法的運用不靈活，致使教學環節存在的問題較多。

（一）師資力量薄弱

我國尚未系統化建立以服務中小學人工智能教學為目標的高校師范類人才教學體系，致使教學人才輸出方面存在弊端，難以高效培養出掌握人工智能技術又掌握教育專業能力的人才。現階段，初中人工智能教學工作普遍由信息技術教師負責，而這些教師對人工智能技術的了解程度有限，技能素養不佳，導致教學效果難以得到保障。

（二）深度體驗不足

通過對實際情況的了解以及相關文獻資料的分析，當前人工智能教學表現出碎片化問題，教學目標整體層次較低，大部分教師單純重視引導學生在實踐中感受人工智能技術，未能全面向學生展示人工智能技術的原理；再加上教師在選擇教學方式期間，依然存在“重講授”的情況，無法幫助學生建立高質量的知識架構，出現教學目標與教學內容“兩張皮”的問題，學生對相關內容的理解停留在淺層次，未能實現深度體驗。

（三）參與程度較低

學生在學習期間參與程度不足的原因主要在于兩個方面，即教學形式刻板與忽視學生主體地位。部分教師雖然積極優化教學方式，但受到教材教學結構、學生個性化成長等因素的影響，教師難以靈活應對各種教學環節出現的突發狀況，致使教學活動缺乏針對性、趣味性，教學效果難以達成預期；此外，教師在教學活動中沒能充分展現出引導者作用，依然“指揮”著學生的行為、活動方式，影響學生主體思維、能力的發揮與提升。

（四）教學評價單一

教師習慣將學生的實踐成果和課堂表現視為教學評價標準，忽視多元評價對教學、學生本身發揮的作用。部分教師難以針對學生知識掌握程度進行評價，影響學生學習成就感的形成。實際上，大部分教師開展教學活動之間都沒能對學生的實際情況進行調查和了解，未能將學生的學習經驗、生活經歷視為教學設計的基礎，導致學生體驗學習活動期間，學習期望未能得到滿足，綜合能力難以有效提升。

三、人工智能教學項目式學習的教學策略

（一）結合人工智能產品，了解人工智能概念

若想加強學生對人工智能技術的掌握，則需借助生活中的事物、事件，引導學生了解人工智能的概念，從認知層面入手，強化學生對相關事物的理解和掌握。由于人工智能的概念較為抽象、復雜，所以，在正式授課之前，教師可引入常見、實用性強的人工智能物品，調動學生生活經驗的同時，保障學生在概念層次的學習和認識。

以“識別系統”學習活動為例，人工智能可以進行“識別”的關鍵在于“機器學習”，這也是人工智能的基礎性功能之一，但由于相關概念晦澀，初中生難以實現深入學習。對此，教師可列舉生活中的智能終端，逐步引導學生了解何為“機器學習”與“識別”。首先，教師向學生展示平板電腦，與學生交流日常平板電腦的功能與作用；其次，讓學生嘗試操作平板電腦屏幕指紋解鎖的設置流程；隨后，教師詳細講解“設置指紋”與“使用指紋”的原理，即讓計算機認識認知的學習階段和指紋比對的驗證階段。當學生逐步了解“指紋”在解鎖環節的工作原理后，自然可以建立對“機器學習”的了解，便于教師后續教學內容的深入推進，也有利于學生對相關概念、知識的學習。

（二）利用人工智能平臺，深化智能原理理解

深化學生對知識性學習內容的理解，需要實踐操作指導教學的輔助，因此，開展人工智能知識性概念、原理等內容的授課活動時，教師應做到靈活利用人工智能平臺，一方面吸引學生目光，加強學生學習興趣和專注力，消除學生對常規學習方法的抵觸情緒；另一方面強化教學效果與質量，保障學生能夠在課堂上有所收獲的同時，實現實踐能力、綜合能力的提升。

以引導學生掌握“監督學習過程”為例，教師需結合教學情況，為學生選擇適合的人工智能平臺，指導學生在平臺中完成相關操作與驗證。教師主要運用平臺中的“模擬”和“驗證”功能，讓學生在模擬訓練中輸入相應的文字、圖片等進行模型構建，再借助“驗證”功能，鼓勵學生對自己的猜想進行驗證操作，若計算機的輸出結果與學生驗證一致，則說明之間建立的模型是正確的，否則就需學生重復建模、驗證的過程。學生在實踐操作期間，可以進一步了解“監督學習”的流程和“模擬”“驗證”兩個重要關鍵點。

除此之外，人工智能操作平臺在項目式學習活動中，還能發揮出提高學生學習質量、培養學生操作能力的優勢作用。初中生的學習能力和計算機基礎有限，難以全面掌握機器監督學習的所有流程技術細節，但人工智能平臺的加入，則可將這些技術細節轉化為具體的“板塊訓練”，如“模型板塊”“驗證板塊”等，有助于吸引學生注意力，緩解學生因繁瑣程序、技術繁雜而出現的抵觸心理。

（三）借助合理分工討論，培養系統思維能力

項目式學習的關鍵是教師引導每個學習小組從不同的角度出發，完成對問題的思考、探究、質疑和提出結論的過程，以此鍛煉學生客觀思考的能力，使其建立善于從多角度分析問題的優秀思維習慣。為充分發揮項目式學習的優勢，激發學生自主探究合作學習的方式方法，激發學生學習動力，需要教師著重分析“小組分工”與“小組討論”兩個關鍵教學環節。

小組分工要求每個學習小組都能結合任務問題、個人能力等方面，實現組內分工明確，突出個人優勢作用的同時，激發小組整體的主觀能動性。比如，在實施操作的初始環節，教師可引導學生分析各部分分工的內容、要求、能力考核等情況，鼓勵學生自主分工，再由組長最終確定分工情況，做到“每人有主攻方向，大家有合作方向”。小組成員完成自己的工作后，需主動參與其他成員的工作當中，站在自己的角度上，提出適當建議與想法，在此過程中，學生需保證各個方案的最終結果應由主要負責人確定。組長應善于對比不同方案和操作方法，站在項目任務整體的角度出發，著眼全局，以此確定最終方案的效果與質量。

小組討論是引發學生思考、交流的關鍵環節，要求學生從不同角度入手，思考操作的可行性與科學性，并在小組同伴的交流中實現思維碰撞。引導學生討論的過程中，教師需要注意以下幾個方面：第一，談論環節需建立在學生操作實踐的全過程，不能讓操作、學習與學生的課題討論相脫離；第二，討論的話題應為每個教學環節的關鍵點，引導學生再次學習、了解相關重點內容；第三，總結環節的討論話題要與生活經驗、價值觀念等方面結合，幫助學生學習更多知識、技能的同時，理解生活與人工智能、時代與人工智能之間的關聯，讓學生建立正確的學習觀念與態度。

（四）依據學習迭代過程，設計總結診斷問卷

學習本就是吸收、應用、回顧、再內化的過程，為助力學生實現深度學習，教師可針對教學內容、教學目標、課堂情況等多個方面設計總結評價問卷，了解不同教學過程，學生對所學知識的學習情況，并為每個學習小組、學生建立相應的學習水平報告，使其成為教學效果檢驗的優質輔助工具。針對人工智能教學活動的每個重要環節，教師應將總結性問卷的設計劃分三類。

第一：診斷性問卷，其內容主要是分析學生對所學知識的興趣程度，以及是否掌握課堂所學的基礎性內容，重點考查學生當前知識儲備，是教師完成后續教學設計、教學資源擴展的重要依據。第二：回顧性問卷，設計該問卷的主要目的是激發學生自我反思的意識與能力，做到在不同學習階段督促學生完成自我監督，以期實現高效學習。問卷的內容包含學生對人工智能知識與技能的掌握情況、智能方案的設計能力、學生使用的推理驗證方法等。教師結合上述問卷結果，可以更好地衡量學生的學習參與度、思維能力表達等，以此完成學習工作的跟蹤與監督。第三：總結性問卷，總結性問卷的設計目的在于全面掌控學生對所學內容的學習與遷移情況，結合相應的問題設置，了解學生的批判思維、解決問題的能力等，主要內容包含基礎知識掌握、常見技術操作以及實際應用能力三個方面。

（五）基于小組協作學習，突出互動為主評價

無論是診斷問卷的設計還是評價內容的確定，都是項目式學習環節落實全面評價的重要實施策略，要求教師善于從評價入手，鍛煉學生的綜合能力，促進學生學科素養的提升。以項目式學習特點為基礎，實施教學評價期間，教師應著重落實“互動”二字。

首先，從學生個性化成長的角度出發，每個學習小組都應體現出“優勢互補”的特點，將促進學生思維發展視為目標，讓小組成員相互評價，力求實現取長補短、一同成長。相互評價的內容需包含不同學習階段的不同情況，比如階段規劃方案、實施過程、小組討論匯報等，鼓勵組內成員積極探索、討論，實現協作學習；互評的內容需要包括基礎理論知識歸納、過程記錄，引導學生逐步內化相應知識與技能。

其次，在項目式學習的人工智能教學模式下，成果展示是評價機制的重要組成部分，要求每個學習小組展示學習成果，并交由全班同學和教師進行評價，這種互動評價方式有助于推動學生融合創新，強化學生對知識內容的掌握以及實踐表現的關注。展示學習小組學習成果的方式有很多，比如學習筆記展覽、作品成果呈現、作品不足反思、重點知識回顧、重點與難點突破等，這些帶有互動色彩的評價路徑，都能助力學生認同學習任務與學習目標。學生準備作品、課題展示的同時，教師需制定相應的評價標準，從學習體驗、情感等方面提出要求，維護學生互評之間的公正性，鍛煉學生創新思維的同時，培養學生全面、多角度思考的習慣。全體學生一同參與評價，可以實現組間、組內互學，學生的學習興致得以激發，教學效果自然也會隨之增強。

四、結語

綜上所述，人工智能教學是當前我國教育領域擴展教學內容的重要課題，將其納入初中教育體系更是大勢所趨。項目式學習模式下的人工智能教學，要求教師將培養學生思維視為目標，將引導學生構建理論知識架構為導向，結合項目式學習方法，激發學生學習相關技能、知識的興趣，強化學生對人工智能的認知和了解。開展教學活動之初，教師應重視學生的體驗感和參與感，著重加深學生對原理、概念等基礎性內容的了解；實施項目活動期間，教師需做到靈活利用人工智能平臺，關注小組合作，鍛煉學生操作能力，幫助學生內化相關內容；完成教學活動后，教師則需借助多樣化評價方式，讓學生養成從多角度思考的習慣，力求助力學生實現全面、健康成長。