基于任務驅動的創智實驗活動促進學生綜合潛能提升

高丹" 江蘇省蘇州市振吳實驗學校

顧衛（通訊作者）" 江蘇省蘇州市光華中學

摘要：自《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》頒布以來，“人工智能”成為廣大信息科技教師最為關注的熱點。如何引導學生學習人工智能技術，并步入到會用會創階段，促進綜合能力提升，是一個值得探究的課題。本文作者結合近年來在創智實驗活動中的教學體會，從革新教法、遴選實驗、創智深造和多元評價四個方面簡要介紹了自己的嘗試和思考。

關鍵詞：信息科技；創智實驗；任務驅動；教學研究

中圖分類號：G434" 文獻標識碼：A" 論文編號：1674-2117（2024）08-0068-03

近年來，人工智能技術發展迅速，已悄無聲息地進入人們的日常生活。無論是校園管理還是教育教學、自主學習、家校通信，都能讓學生從身邊的體驗中直接感受到人工智能的廣泛應用。

人工智能是信息科技學科中的新科技內容，如何讓學生將生活體驗與知識學習、應用、創意實踐銜接起來，由一個新科技的被動接收者、旁觀者、運用者，轉變為主動學習者、參與者、探究者呢？對此，筆者進行了探究，從“重組教材，革新教法”“因材施教，遴選實驗”“任務驅動，創智深造”“激勵為先，多元評價”四個方面進行了思考和嘗試。

重組教材，革新教法

每一門學科的教學方式都有著各自的特點，所以，在遵循《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）要求的前提下，結合學校實際、生源情況，靈活重組學習內容，變革教法，擬定適宜的教育教學策略，是實事求是開展教學的一種科學態度。

學好人工智能技術需要學生具有一定的文化知識基礎與操作技能，所以不能將人工智能教學內容貿然帶進課堂，想一蹴而就完成創智實驗的教學任務，那是不可取的。因此，筆者在對本校初一新生進行人工智能教學時，先根據生源情況，對教材內容進行了重組與補充。先復習與小學段內容相銜接的部分知識，如機器人、物聯網和圖形化編程等，再構建一個與學生認知水平相近的智能感知類實驗情境，運用類似于STEAM教育中常用的項目化學習方式設計教案開展教學，讓學生通過一次又一次的學習、實驗和互動交流，夯實知識與技能，為后續人工智能學習內容如機器學習、信息傳輸、數據處理與驅動執行等的導入打下基礎。

采用項目化學習方式，旨在培育學生學會像科學家、工程師那樣，遇到問題后會進行分析、思考，尋找解決辦法。以制作一盞“智能燈”項目為例（如下頁表），筆者首先引導學生開展現場調研，從發現的問題中認識項目研究的意義，并通過任務分解，將目標任務化解為每節課上可實施的小目標小任務，啟發學生思考，從而循序漸進地抵近目標，體驗問題解決的方法，直至最終完成任務。

通過六節課的學習，學生不僅完成了“智能燈”的智造，而且通過這一項目化的任務驅動，直接感受到了化繁為簡探索學習的樂趣，從而為后續課程深度智造項目研究奠定了基礎。

因材施教，遴選實驗

要學好信息科技知識，實驗，尤其是前沿科技創智類實驗必不可少。在眾多的AI實驗器材中，往往是看得上的器材要價太高，學校無力承受，一般的裝備又不知是否適用，所以，選擇適宜本校學生的創智類實驗器材并非易事。筆者所在學校通過調動師生們的積極性，在有限的財力支持下，配備了能夠支撐本校師生開展人工智能學習與實驗活動的實驗器材。

1.挖掘資源，篩選器材

筆者所在學校前些年曾先后配置過一些創客課程與機器人競賽方面的教育裝備，如麥昆、美科、Arduino開源硬件等，經過篩選，我們發現市場上的小幻熊AI視覺模塊、幻爾科技AI語音識別模塊與Arduino開源平臺軟硬件組合實施人工智能創智類實驗很方便且價廉物美。例如，用小幻熊AI視覺模塊來識別人臉，啟動舵機、電機旋轉，可模仿校園內教學樓電梯自動門的開閉與電梯升降；運用幻爾科技的語音識別模塊來辨別語音指令，啟動LED燈亮或滅，可模仿生活中用語音控制的多種執行裝置；等等。這樣，通過實驗驗證、器材對比，很快遴選出符合課標要求的實驗活動方案，需新添置的AI人工智能器材也集中在一些主要識別模塊上，存余的可用原有的開源平臺資源銜接上，原實驗器材也不浪費，可用于低年級學生或初入門學生的基礎知識學習與實驗訓練。

2.校際協作，資源共享

人工智能技術包含的內容并不僅局限于語音與視覺識別，因此，開展校際合作，發揮各學校在人工智能教學、實驗上的優勢，共享教學經驗，分享實驗資源就十分必要，這在一定程度上促進了筆者所在學校實驗方案的優化與實驗質量的提高。

任務驅動，創智深造

為學生設計、營造更多的實踐空間，拋出一個個活生生的研究項目，驅動學生去思考，鼓勵他們千萬百計去完成，這既是對學生的一種獎賞，也是激勵、推動學生在創智能力提升方面再上一個新臺階。

在新冠疫情期間，筆者所在學校學生曾用人體紅外傳感器、MP3模塊、Arduino UNO開源硬件等，對舊電腦音箱加以改造，創意智造了一臺“防疫自動語音提示器”。當遇到有人經過時，該裝置會自動播放語音，友情提醒路過的人做好應有防疫措施。如今，該裝置原有的功能已不用了，如何將這臺裝置改造成為入校門時門崗過道處的語音點歌播放器呢？

顯然，改造項目工作內涵已發生了變化，是在原有基礎上增加了AI語音識別點歌功能，是屬“創智深造”，其裝置將也搖身一變成為“AI語音點歌播放器”。

經過反復實驗，通過對AI語音識別模塊進行“輸入數據→訓練模型→驗證模型”過程研究，對傳輸入Arduino UNO單片機上的點歌數據進行編程處理等一系列I/O信息、設備接入調試之后，一臺能聽懂人語音指令的音樂點歌播放器終于誕生了。

激勵為先，多元評價

學校“創智深造”實踐活動是以小組為單位進行的，評價方式也采用了多元化。以激勵為先，以提升學生綜合素養提升為目標，將過程性評價與終結性評價融入自評、組評和教師評多層次多角度多時段之中，這樣既提高了過程性評價的時效性和可操作性，也體現了終結性評價的客觀性、全面性。以評促發展，以評促培養，以評促提高，從而讓每一位學生都在創新實踐的過程中有所收獲。

例如，在“AI語音點歌播放器”項目實施中，筆者以新課標為指導，將過程性評價與終結性評價相結合，將占比60%的過程性評價放在AI語音識別、Arduino程序設計、I/O通信處理、音箱設備調試和裝備后勤準備等五個工作段目標達成與任務研究方面，將占比40%的終結性評價安排在考核學生對其他各段任務的學習與了解方面，激勵學生在項目有分工的前提下，主動協助并關注其他各工作段作業內容，了解所運用到的知識和技能，凡經考核能正確回答其他各段作業內容和實施過程細節的，可酌情加分，每熟悉一段加10%。這樣，對每位學生來說五個工作段都做到有詳細的知識學習過程記載與成效評價量化。其中，凡能積極主動展示本段作業內容、介紹自己所知所會的學生，可得任務展示附加分；凡在完成本段作業與知識的學習前提下，能協助其他段作業的學生，可得任務協作附加分……多渠道、多途徑為學生提供主動學習、自主學習機會，在“學得、習得、有所得”中，真正體現了葉圣陶先生提出的“教是為了不教”的教育思想。

參考文獻：

中華人民共和國教育部.義務教育信息科技課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022.

作者簡介：高丹，高級教師；顧衛（通訊作者），高級教師。