湖南省新化县教师进修学校 肖硕军
摘 要:在人工智能飞速发展的时代背景下,学生的学习方式和学习内容正面临着新的挑战,同时也是促进学生核心素养发展、提升综合素质的重要抓手。我校作为教师专业进修培训的学校,培训对象面向全县老师,项目学习作为一种重要的学习方式,更是为培训者提供了一种探索人工智能、了解人工智能的有效途径。以项目为载体,融合深度学习与项目式学习,是培训对象开展深度学习和项目式学习的重要途径。我校顺应时代的发展,结合国家新课标要求和校本课程建设实际,组织开展了人工智能项目学习的探索与实践,旨在培养学习者解决问题能力、实践创新能力、信息素养、沟通合作能力,促进学习者核心素养发展。
关键词:人工智能 项目学习 探索实践
一、项目介绍
“项目学习式人工智能”是我校信息化教学中对研究人工智能的重要内容之一,也是我校培训全县老师开展人工智能普及教育的课程。项目学习作为一种基于真实情境、聚焦核心素养发展的学习方式,其目的在于培养学习者解决问题能力、实践创新能力、信息素养、沟通合作能力,促进学习者核心素养发展。该项目主要围绕“人工智能+”领域的基础知识与技能开展,结合辅助教材《人工智能》的内容展开。该项目共分三个模块,分别为“人工智能+”基础知识与技能模块、“人工智能+”应用模块和“人工智能+”拓展模块。
二、项目目标
基于国家课程标准,结合本校特色课程,我校尝试开展人工智能项目学习。人工智能项目学习以培养学习者解决问题的能力为核心,以发展培训对象的信息素养和沟通合作能力为重点,将学习内容设计为基础知识和应用技能两部分,既有基础性又有发展性。基础知识部分通过视频、图片等方式介绍人工智能的基本概念和常用算法,帮助培训对象初步了解人工智能技术的基础知识。应用技能部分则通过制作机器人模型,完成一款基于人工智能的交通信号灯控制系统设计,以模拟和仿真的方式演示交通信号灯的控制过程,帮助培训对象初步了解人工智能技术在交通领域的应用。此外,还设计了智能监控系统和智能家居系统等拓展性项目。
三、项目设计
在项目学习中,项目是学习的载体,是学习活动的依托和平台。通过项目学习,培训对象能更好地理解人工智能的原理、特点,更好地思考人工智能的应用场景,从而形成更强的问题解决能力、创新能力。
本次项目学习采用“发现问题——解决问题”的思路进行设计。我们首先明确项目的主题:发现人工智能在日常生活中的应用;分析当前人工智能发展中存在的问题;提出人工智能未来发展方向与趋势;设计人工智能应用场景,并尝试实现。在确定主题后,我们进一步梳理了本学期项目学习和探究的内容。具体包括:了解人工智能、学习人工智能技术、设计应用场景、了解未来发展趋势等。
四、项目实施
在项目实施过程中,教师要充分利用各种资源,激发学生学习兴趣,提供足够的展示和交流空间,促进学习者深度学习。
1、以项目为载体,激发培训对象学习兴趣。教师可以借助丰富的案例和资源,如通过案例视频、 PPT、视频讲解等形式,为学生提供直观的学习内容,让学生带着问题进入项目学习。在项目实施过程中,教师要以“引”为主、“导”为辅,引领学生思考问题、解决问题。
2、以项目为载体,提高学生动手实践能力。在项目实施过程中,教师可以结合人工智能技术和课程标准中的具体要求,为学生提供相应的操作平台和学习资源。如搭建平台、编写程序、制作作品等。在此过程中,学生可以利用所学知识与技能解决现实生活中的问题。
3、项目实施过程中,教师要积极引导培训对象关注人工智能的发展趋势和社会热点问题。而典型的使用项目学习式人工智能技术的案例有:Siri是苹果公司开发的一款语音助手程序,它使用了自然语言处理和机器学习技术。Siri可以回答用户的问题、执行指令、发送短信、设置提醒等等。Siri的学习式人工智能技术使得它可以不断地学习和适应用户的习惯和喜好,从而提供更加个性化的服务。Siri的成功也促进了其他公司开发类似的语音助手程序,如亚马逊的Alexa和微软的Cortana。这一案例很好地说明了人工智能的发展趋势。
五、项目评价
在项目学习过程中,教师对项目学习效果进行评价,不仅要关注学生在项目学习过程中的表现,还要关注学生在项目学习后的变化与成长。学校建立了评价小组,采用日常观察、深度访谈、专家指导等方法进行评价。如在项目“创意小发明”的实施过程中,学校组织了专家对学生作品进行指导,帮助学生调整作品结构、改进作品制作过程。从项目实施过程来看,学生通过自己的努力,最终完成了人工智能小发明的设计、制作与优化等任务。学生在学习过程中克服了许多困难,获得了成功体验,不仅培养了学生的动手能力、创新思维和团队协作能力,而且让他们明白了“只要坚持就能成功”的道理。从评价结果来看,学生在项目学习过程中都有不同程度的收获。
六、项目总结与反思
项目学习是以学生为中心,以任务驱动、情境创设、项目设计为主要形式,以教师为指导,引导学生自主学习、合作交流、共同探究的一种学习方式。项目学习对促进学生深度学习有非常好的效果,让学生在问题解决中去建构知识,在动手实践中去解决问题。我们的实践也发现,项目学习虽然能提高学生的实践能力和创新能力,但项目学习也存在一些不足。首先是缺乏系统规划,在实施过程中不能很好地做到有的放矢;其次是缺少经验分享,项目成果的展示和交流多是教师的单向输出,没有让学生有机会进行交流分享,也有时是学生的单向输出,老师没有参与进来,由于彼此间交流不够,从而导致双方交流分享过少甚至缺失;第三是缺少成果展示平台,缺乏项目成果展示环节;第四是缺少理论指导,项目中缺少相关理论的支撑。因此在今后的教学实践中,我们将进一步完善项目学习的评价体系建设和资源平台建设,并充分利用人工智能资源平台辅助教学。
七、未来展望
在未来的项目学习中,我们将继续围绕国家新课标要求,结合我们培训学校实际情况,从人工智能的基础概念、基础理论及发展趋势等方面入手,充分挖掘学校特色课程资源,设计开展更多项目化的教学活动。例如:我们将尝试基于人工智能与教育领域相融合的项目式学习,以“智能教室”为载体,从人工智能技术发展与教学应用的角度出发,开发一系列“智能教室”相关教学资源;在此基础上,开展面向全体培训对象的人工智能知识普及和技能培训活动;组织开展“智慧校园”建设方面的研究和实践工作。在课程实施过程中,我们还将针对人工智能项目学习过程中存在的问题和难点,进一步完善项目学习课程体系。
参考文献:
[1] 许兴梅.构建“项目工作室制”教学平台 培养高技能人才的实践与探索[J].才智,2011
[2] 郑群,李耀峰.关于人工智能在教学管理中的改革与实践探索[J].计算机产品与流通,2018
[3] 肖春景,李建伏,杨慧.《人工智能》课程教学方法改革的探索与实践[J].现代计算机:中旬刊,2013
[4] 黄云玲.“项目带动,工学结合”人才培养模式的探索与实践[J].当代职业教育,2012