基于任务驱动的创智实验活动促进学生综合潜能提升

高丹  江苏省苏州市振吴实验学校

顾卫（通讯作者）  江苏省苏州市光华中学

摘要：自《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》颁布以来，“人工智能”成为广大信息科技教师最为关注的热点。如何引导学生学习人工智能技术，并步入到会用会创阶段，促进综合能力提升，是一个值得探究的课题。本文作者结合近年来在创智实验活动中的教学体会，从革新教法、遴选实验、创智深造和多元评价四个方面简要介绍了自己的尝试和思考。

关键词：信息科技；创智实验；任务驱动；教学研究

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2024）08-0068-03

近年来，人工智能技术发展迅速，已悄无声息地进入人们的日常生活。无论是校园管理还是教育教学、自主学习、家校通信，都能让学生从身边的体验中直接感受到人工智能的广泛应用。

人工智能是信息科技学科中的新科技内容，如何让学生将生活体验与知识学习、应用、创意实践衔接起来，由一个新科技的被动接收者、旁观者、运用者，转变为主动学习者、参与者、探究者呢？对此，笔者进行了探究，从“重组教材，革新教法”“因材施教，遴选实验”“任务驱动，创智深造”“激励为先，多元评价”四个方面进行了思考和尝试。

重组教材，革新教法

每一门学科的教学方式都有着各自的特点，所以，在遵循《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）要求的前提下，结合学校实际、生源情况，灵活重组学习内容，变革教法，拟定适宜的教育教学策略，是实事求是开展教学的一种科学态度。

学好人工智能技术需要学生具有一定的文化知识基础与操作技能，所以不能将人工智能教学内容贸然带进课堂，想一蹴而就完成创智实验的教学任务，那是不可取的。因此，笔者在对本校初一新生进行人工智能教学时，先根据生源情况，对教材内容进行了重组与补充。先复习与小学段内容相衔接的部分知识，如机器人、物联网和图形化编程等，再构建一个与学生认知水平相近的智能感知类实验情境，运用类似于STEAM教育中常用的项目化学习方式设计教案开展教学，让学生通过一次又一次的学习、实验和互动交流，夯实知识与技能，为后续人工智能学习内容如机器学习、信息传输、数据处理与驱动执行等的导入打下基础。

采用项目化学习方式，旨在培育学生学会像科学家、工程师那样，遇到问题后会进行分析、思考，寻找解决办法。以制作一盏“智能灯”项目为例（如下页表），笔者首先引导学生开展现场调研，从发现的问题中认识项目研究的意义，并通过任务分解，将目标任务化解为每节课上可实施的小目标小任务，启发学生思考，从而循序渐进地抵近目标，体验问题解决的方法，直至最终完成任务。

通过六节课的学习，学生不仅完成了“智能灯”的智造，而且通过这一项目化的任务驱动，直接感受到了化繁为简探索学习的乐趣，从而为后续课程深度智造项目研究奠定了基础。

因材施教，遴选实验

要学好信息科技知识，实验，尤其是前沿科技创智类实验必不可少。在众多的AI实验器材中，往往是看得上的器材要价太高，学校无力承受，一般的装备又不知是否适用，所以，选择适宜本校学生的创智类实验器材并非易事。笔者所在学校通过调动师生们的积极性，在有限的财力支持下，配备了能够支撑本校师生开展人工智能学习与实验活动的实验器材。

1.挖掘资源，筛选器材

笔者所在学校前些年曾先后配置过一些创客课程与机器人竞赛方面的教育装备，如麦昆、美科、Arduino开源硬件等，经过筛选，我们发现市场上的小幻熊AI视觉模块、幻尔科技AI语音识别模块与Arduino开源平台软硬件组合实施人工智能创智类实验很方便且价廉物美。例如，用小幻熊AI视觉模块来识别人脸，启动舵机、电机旋转，可模仿校园内教学楼电梯自动门的开闭与电梯升降；运用幻尔科技的语音识别模块来辨别语音指令，启动LED灯亮或灭，可模仿生活中用语音控制的多种执行装置；等等。这样，通过实验验证、器材对比，很快遴选出符合课标要求的实验活动方案，需新添置的AI人工智能器材也集中在一些主要识别模块上，存余的可用原有的开源平台资源衔接上，原实验器材也不浪费，可用于低年级学生或初入门学生的基础知识学习与实验训练。

2.校际协作，资源共享

人工智能技术包含的内容并不仅局限于语音与视觉识别，因此，开展校际合作，发挥各学校在人工智能教学、实验上的优势，共享教学经验，分享实验资源就十分必要，这在一定程度上促进了笔者所在学校实验方案的优化与实验质量的提高。

任务驱动，创智深造

为学生设计、营造更多的实践空间，抛出一个个活生生的研究项目，驱动学生去思考，鼓励他们千万百计去完成，这既是对学生的一种奖赏，也是激励、推动学生在创智能力提升方面再上一个新台阶。

在新冠疫情期间，笔者所在学校学生曾用人体红外传感器、MP3模块、Arduino UNO开源硬件等，对旧电脑音箱加以改造，创意智造了一台“防疫自动语音提示器”。当遇到有人经过时，该装置会自动播放语音，友情提醒路过的人做好应有防疫措施。如今，该装置原有的功能已不用了，如何将这台装置改造成为入校门时门岗过道处的语音点歌播放器呢？

显然，改造项目工作内涵已发生了变化，是在原有基础上增加了AI语音识别点歌功能，是属“创智深造”，其装置将也摇身一变成为“AI语音点歌播放器”。

经过反复实验，通过对AI语音识别模块进行“输入数据→训练模型→验证模型”过程研究，对传输入Arduino UNO单片机上的点歌数据进行编程处理等一系列I/O信息、设备接入调试之后，一台能听懂人语音指令的音乐点歌播放器终于诞生了。

激励为先，多元评价

学校“创智深造”实践活动是以小组为单位进行的，评价方式也采用了多元化。以激励为先，以提升学生综合素养提升为目标，将过程性评价与终结性评价融入自评、组评和教师评多层次多角度多时段之中，这样既提高了过程性评价的时效性和可操作性，也体现了终结性评价的客观性、全面性。以评促发展，以评促培养，以评促提高，从而让每一位学生都在创新实践的过程中有所收获。

例如，在“AI语音点歌播放器”项目实施中，笔者以新课标为指导，将过程性评价与终结性评价相结合，将占比60%的过程性评价放在AI语音识别、Arduino程序设计、I/O通信处理、音箱设备调试和装备后勤准备等五个工作段目标达成与任务研究方面，将占比40%的终结性评价安排在考核学生对其他各段任务的学习与了解方面，激励学生在项目有分工的前提下，主动协助并关注其他各工作段作业内容，了解所运用到的知识和技能，凡经考核能正确回答其他各段作业内容和实施过程细节的，可酌情加分，每熟悉一段加10%。这样，对每位学生来说五个工作段都做到有详细的知识学习过程记载与成效评价量化。其中，凡能积极主动展示本段作业内容、介绍自己所知所会的学生，可得任务展示附加分；凡在完成本段作业与知识的学习前提下，能协助其他段作业的学生，可得任务协作附加分……多渠道、多途径为学生提供主动学习、自主学习机会，在“学得、习得、有所得”中，真正体现了叶圣陶先生提出的“教是为了不教”的教育思想。

参考文献：

中华人民共和国教育部.义务教育信息科技课程标准（2022年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022.

作者简介：高丹，高级教师；顾卫（通讯作者），高级教师。