基于微項目式學習的AI課程設計與實踐

【摘 要】近年來，人工智能技術迅猛發展，并越來越被廣泛地應用于教育教學領域。本文探討了基于微項目式學習的人工智能課程教學的設計與實踐，以“智能語音燈”微項目為例，分析了微項目設計的思路和過程。通過微項目式學習，學生不僅掌握了人工智能的基礎知識和技能，還提高了問題解決能力和團隊協作能力，遷移能力和創新精神也得到了培養。

【關鍵詞】微項目式學習；人工智能；課程設計；智能語音燈

【中圖分類號】G434 【文獻標志碼】A

【論文編號】1671-7384（2024）012-060-02

微項目式學習與AI課程結合

微項目式學習強調短小精悍、針對性強，包括選題、設計、實施、展示等環節，能在短時間內完成整個項目，有助于學生掌握知識，提高在現實場景下解決復雜問題的能力。人工智能課程要求學生具備數學、編程和算法基礎，知識點多且抽象。然而，小學生的人工智能課程常側重于作品制作，缺乏方法遷移和創新能力的培養。因此，我們嘗試將AI知識點融入具體項目中，讓學生在真實情境中學習。微項目式學習能激發興趣，改善學習效果。我們采用“1+N+1”模式設計：“1”為微項目整體設計，明確情境、問題和實施框架；“N”為課時設計，落實學科素養于課時目標中，通過過程性評價表進行評價；“1”為總結性評估和反思，考核學生是否達到學習目標。

“智能語音燈”AI微項目設計

1.“智能語音燈”AI微項目整體設計

本項目以智慧校園改造計劃為例，設定項目的目標是為校園樓道燈進行智慧改造。學生在此項目中發現生活中的實際問題，提出解決方案，設計實施步驟，利用人工智能等相關的技術創作作品，從而解決問題。其涉及的學科核心概念為計算思維、信息獲取及交流、語音識別技術[1]；核心驅動性問題為：如何設計智能語音燈系統，既能有效解決復雜環境下誤觸發聲控開關的問題，又能實現遠程便捷精準控制燈光，提升學校樓道燈光的智能管理？

本微項目的學習目標是：通過對“智慧校園改造計劃之智能語音燈”持續的探討和分析，感受AI語音識別技術的應用，通過小組合作搭建場景，感知技術原理；學會需求分析和分解任務的方法，用思維導圖呈現，進而培養計算思維；在實現環節，能梳理程序邏輯，實現智能語音燈系統，并反饋調試優化；在微項目學習中體驗合作共享，熟悉數字化工具資源，提高數字化學習和創新能力[2]。

2.“智能語音燈”微項目式學習的課時設計與實施

教師通過核心驅動性問題來指導微項目，將其分解為子問題，并設計相應的課時。課時設計遵循發現問題、明確問題、設計方案、制作模型（過程中以問題導向促新知學習）、測試評價、優化的思路進行微項目式學習的設計。每個課時都配有過程性評價表，以評估學生是否掌握了學習內容，確保學科核心概念得到落實。從信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任四個維度，以及學生自評、小組評價、教師評價三個方面進行過程性評價。對于每節課的過程性評價內容，教師都設計了相應的內容。如第1課時有能夠運用邏輯思維分析問題，提出合理的解決方案，包括實施步驟和時間計劃（計算思維）；第2課時有能積極利用微課視頻自學或參考搭建模型，在搭建過程中能展現自己的創新想法（數字化學習與創新）；第3課時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（信息社會責任）等。

智慧校園改造計劃智能語音燈微項目共分為三個課時。

課時1：項目引入及方案確定。在本階段，學生將基于以往聲控燈案例進行分組討論，探討聲控開關在復雜環境下的常見問題，并分享實際案例。教師將總結這些問題及其影響，并引導學生提出核心驅動性問題：聲控開關的誤觸發問題給學校帶來了哪些不便？我們應如何設計一種更為智能且方便的遠程開關控制方案，以改善學校樓道的照明管理？學生在明確現實問題后，通過頭腦風暴尋找解決方案，并利用語音控制系統設計產品。他們以項目者的角色制定方案，用思維導圖或流程圖展示項目概念、步驟和時間表，形成設計方案。隨后，學生深入研究技術和收集資料，為構建模型做準備。

課時2：搭建智能語音燈模型。在上一課時中，學生已經確定了智能語音燈系統的設計方案，并明確了要實現的功能和目標。本課時，學生將使用優必選AI系列的器材來搭建智能語音燈的模型。學生需根據上節課的設計挑選適當的器材。此時分解驅動性問題：如何選擇合適的硬件平臺搭建智能語音燈模型？學生需主動思考并選擇器材配件，并說明理由。小組討論后，學生總結出需要的器材配件，包括UkitExplore控制板、積木、眼燈和具備語音識別模塊的“悟空機器人”，通過學習和實踐了解各器材配件的功能。學生在了解所需器材配件后，分組制作燈模型。在制作過程中，教師提供微課作為學習支架，提供搭建思路參考。學生可自學或按自己設計搭建。教師鼓勵不同搭建方式。展示時，學生需說明設計意圖。

課時3：悟空腦袋里的秘密——初探語音識別技術，制作我的智能語音燈。上節課學生已搭建智能燈模型，本節課將實現語音交互和控制功能。本課的分解驅動性問題是：在智能語音燈的制作過程中，我們如何利用語音識別技術實現語音控制？學生思考、假設，教師引導學生觀察生活應用，展示悟空機器人，介紹語音識別能力，引出概念。師生共探語音識別技術加工過程。教師設置討論活動：將智能語音燈流程轉化為流程圖，為編寫程序做準備。學生根據流程圖完成用語音指令控制智能燈開關的任務，探究悟空機器人語音識別代碼，編寫LED燈控制程序。在展示交流環節，學生舉行發布會，展示智能語音燈系統。在總結階段，學生提出完善建議，增加功能。教師鼓勵學生查找資料，了解最新發展，根據實際使用場景，不斷優化設計。

3.微項目總評表

學生在做完微項目之后，總結評價自己在本次微項目中的表現。教師根據之前微項目整體設計中的學習目標部分來進行微項目的考核，以觀察學生是否達到微項目設計的學習目標。總評表是對微項目的綜合表現進行評價。采用多元評價激勵學生發現自己的優勢，幫助學生在完成一個項目后發現自我、實現自我。總評表評價維度及評價標準設計有如下內容。項目理解：對智能語音燈項目的整體理解；技能掌握：語音識別技術的理解和應用、編程和硬件連接能力、問題解決和調試能力；創新實踐：在項目中展現的創新思維、對項目功能的拓展與改進；團隊協作：在小組中的貢獻和參與度、與小組成員的溝通協作能力；展示交流：展示過程中的表達能力、對他人作品的建議和反饋。

結 語

本案例探討了智慧校園改造計劃中的智能語音燈微項目，展示了如何通過真實情境和驅動性問題進行微項目式學習設計[3]。為促進學生知識構建，教師提供了學習支架，確保學習的可及性和趣味性。通過結合過程性和總結性評價，落實了學科核心素養。通過智能語音燈項目，學生不僅加深了對人工智能的理解，還提升了理論與實踐結合的能力，鍛煉了解決問題的技能[4]。此外，項目合作方式也增強了學生的團隊協作和溝通能力。

參考文獻

[2] 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.

夏雪梅. 項目化學習設計：學習素養視角下的國際與本土實踐[M]. 2版. 北京：教育科學出版社，2021.

方其桂. 核心素養視域下項目學習實施路徑與方法研究[J]. 現代中小學教育，2022，38（8）： 26-31.

作者單位：廣西柳州市陽和第二小學

編 輯：馮艷艷