相识AI，相遇冬奥

创新整合点

融合PBL项目式学习思想：以学生为主体，以冬奥会热点创设真实学习情境，聚焦于如何设计制作AI领奖台问题，以小组合作的形式开展设计、制作、分享等项目式学习活动。

核心素养：通过分析问题—设计算法—编写程序—调试程序的过程培养计算思维，通过UMU平台的应用培养数字化学习能力。

线上线下混合：线下教师为主，落实教学主题内容，调动学习积极性；线上教师为辅，提供资源与教辅，为学生个性化发展提供支撑。

教材分析

本课是笔者所在学校初二级校本研修课程《基于项目式学习的人工智能课程》的第一节，课程以北京冬奥会为主题，引领学生利用Huskylens人工智能模块制作AI领奖台，领奖台在功能上要求实现当获奖运动员登上领奖台时，领奖台能够识别其身份并播放对应的体育图标。本节属于该系列课程里面的首节内容，以操作体验为主，主要作用在于激发学生的学习兴趣，为后面课程的展开做好铺垫。

学情分析

课程面对的是八年级学生，他们学习过VB程序设计，在程序的基本结构上具备一定的基础，对动手操作为主的学习活动相当感兴趣，这有利于课堂教学活动的开展。在生活中大部分学生接触过人脸识别购物付款、人脸识别进出地铁站等场景，对人脸识别技术的应用并不陌生，但对人脸识别技术的探究不够深入，缺乏运用计算机思维去分析和解决问题的经验，在授课过程中，教师应当关注学生的探究进度，及时做好引导。

教学目标

知识与技能目标：了解人脸识别技术的基本原理；认识条件选择基本结构；能够运用Mind+编写程序识别人脸并显示体育图标效果。

过程与方法目标：通过设计、制作、迭代改进作品的过程，提高计算思维能力和工程思维能力；通过参与UMU平台交互学习过程，掌握运用数字化平台进行学习的方法。

情感态度与价值观目标：通过体验人工智能技术，激发探究学习的兴趣；感受冬奥会氛围，接受体育文化熏陶，增强民族自豪感。

教学环境与准备

多媒体电脑室、屏幕广播系统、Huskylens硬件模块、导学案、领奖台教具等。

教学过程

1.创设情境，激发兴趣

教师活动：

师生互动游戏：猜猜他是谁？

师：同学们，今天老师带了一位神秘嘉宾来到我们课堂（向学生展示冬奥备战运动员照片），同学们猜猜他是谁？叫什么名字？他擅长哪种体育项目呢？滑雪？滑冰？

人脸识别教具演示：识别运动员照片—屏幕显示体育图标。

在问答互动游戏结束后，教师拿出人脸识别教具，把相片放置在教具摄像头下进行人脸识别，这时屏幕显示该运动员相对应的体育图标。在激发学生好奇心的情境下，教师讲授北京冬奥会体育图标的来由：体育图标是对体育项目的图形化诠释，2022年北京冬奥会体育图标设计，以中国汉字为灵感来源，以篆刻艺术为主要呈现形式，将冬季运动元素与中国传统文化巧妙结合，既展现出冬季运动挑战自我、追求卓越的特点，也凝聚了中国传统文化的厚重与精深，彰显了北京冬奥会和冬残奥会的理念和愿景。图标以霞光红为底色，寓意着日出东方，代表着热情和希望，也为即将在春节期间举行的北京冬奥会烘托出喜庆气氛。教具如图1所示。

互动提问。

师：AI领奖台是如何认出这名运动员的呢？领奖台显示对应的运动图标又是怎样做到的呢？

学生先观看教师演示，感受神奇的人脸识别技术，在教师的讲解下了解体育图标的含义，然后参与课堂互动，回答问题。

设计意图：创设情境，激发学习兴趣。

2.讲授新知，任务分解

教师活动：

讲解人脸识别原理：人脸识别—是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。计算机程序先调用摄像头硬件进行人脸检测，并对有效的人脸图像进行特征信息提取，然后根据提取信息生成人脸编码信息储存起来，当下次进行人脸检测时，计算机即可根据储存的人脸编码信息与检测者信息进行匹配，从而确定该人的身份。

出示问题：如何通过Mind+编程，运用Huskylens硬件来制作AI领奖台？

教师讲解AI颁奖台项目制作基本步骤：录入人脸信息设计场景—导入背景、角色，设置角色的大小、位置→进行图形化编程，当识别到人脸时播放体育图标。

流程图设计与分析：引导学生设计项目流程图。

在设计过程中，以问题激发学生的思考：

问题1：怎样利用条件选择结构来控制图标的显示？

问题2：当体育图标显示/隐藏之后，下一步应该执行什么操作？

学生活动：学习人脸识别原理，思考如何运用AI人脸识别技术设计一个可以展示体育图标的颁奖台？在教师讲解下了解项目制作流程，并在教师的引导下共同完成流程图，理解如何运用选择结构去解决问题。流程图如图2所示。

设计意图：分解学习任务，引导学生分析问题，形成解决思路，从而培养计算思维能力。

3.小组合作，自主探究

教师活动：

提供UMU学习账号，指导学生两人为一组登录平台开展闯关式的探究活动（https：//www.umu.cn/home）。线下教师巡视课堂，对学生学习活动进行现场指导和答疑。线上协同教师登录UMU平台，查看学生作品检测表，回应学生线上提问，对学生线上作业给予点赞、鼓励、评分，进而提高课堂效率。平台资源目录如图3所示。

“准备阶段”学习资源：打开Mind+软件，确认软件为“实时模式”（），然后点击“扩展”，在“功能模块”里加载“Huskylens教育版”。点击“返回”到主界面可以看到功能模块添加成功。硬件连接：用USB线把Huskylens连接到计算机，接着点击功能模块旁的橙色感叹号，进行连接。连接成功后感叹号会变成绿色对勾，“返回编辑器”就完成连接了（如图4）。

“录入人脸信息”学习资源：

首先，左右拨动“功能按键”，直至屏幕上方显示“人脸识别”。屏幕中显示“+”号时表示正处于学习状态。接着，把屏幕中央的“+”号对准识别框，短按两次“学习按键”完成学习。如需学习下一个人脸，把摄像头对准下一个人脸，重复上面操作即可，当最后一次学习结束时，“学习4”秒倒计时结束即可自动退出学习状态。

在学习结束后，如果识别到相同的脸，则屏幕上会显示识别框并显示“人脸：ID1”，这表示已经可以进行人脸识别了。

注：如果要让HuskyLens学习新的人脸，则需要让HuskyLens“忘记”已学的人脸。

“设计颁奖台”学习资源：导入背景和角色，调整角色的位置和大小，可以拖动鼠标调整角色在舞台的位置，或者在设置窗口输入具体参数进行精确调整（如图5）。

“图形化编程”学习资源：选中相应的角色，然后在编辑窗口进行图形编程。

参考程序如下页图6所示。

学习测评：

学生活动：登录UMU互动学习平台，开始闯关学习。第一关，制作准备，软件设置，硬件连接；第二关，录入人脸信息；第三关，设计颁奖台场景；第四关，图形化编程；第五关，填写项目测评表（如下页图7）。

设计意图：教师提供学习支架和学习指导，促进学生利用互动学习平台开展自主探究，以此培养学生的数字化学习能力。

4.分享交流，展示评价

教师活动：组织学生到讲台利用屏幕广播进行作品展示（选取线上测评分数较高的作品），辅助学生完成展示并给予点评。

学生活动：小组配合完成人脸识别，通过屏幕广播向全班同学演示作品。

设计意图：让学生体验创作的成就感，促进学生之间相互学习，共同进步。

5.迭代改进，拓展学习

教师活动：

准备提示锦囊：“或运算”（），教师提问—同学们，请思考项目作品存在什么漏洞？

设计场景考验：好的作品应该能够经受各种复杂场景的考验，当亚军和季军运动员先登上领奖台，体育图标没有显示，怎么办呢？大家思考一下有什么解决方法？如何改进流程图设计？教师根据学生回答情况看是否需要给出提示锦囊：把多个运动员的ID用“或运算”连接起来就可以解决问题了。

学生活动：思考作品存在的缺陷，回答问题并思考解决方法。

设计意图：培养学生发现问题的意识，通过发现问题、优化设计、改进作品的过程培养学生的工程思维。

6.总结评价，课后延伸

教师活动：

利用思维导图总结本节课学习要点（如下页图8）；根据umu积分榜记录对学生予以表扬；开放线上自修资源，鼓励学生开展不间断的探究活动。

学生活动：对本节课知识点进行梳理，巩固课堂学习效果。学有余力的学生根据自身条件，利用课余时间登录平台学习选修内容。

设计意图：梳理知识要点，巩固学习效果。激发学生自主探究选修内容，满足学生个性化发展的需要。

教学反思

教学目标是教学的出发点和归宿，在本课例中，笔者基于本节课在整个大项目课程中的引导地位，将教学内容进行了简化，优化制作图片素材，设计导学案，以此来降低学生的学习难度，增强学生的学习体验，进而培养学生的学习兴趣，为后续课程奠定基础。本课例以北京冬奥会为主题，将其贯穿于新课导入、作品制作、评价等各个教学环节，贴近学生爱好的体育文化，引起了学生情感上的共鸣。从学生的课堂活跃度和平台反馈的学习完成率来看，学生对知识和技能掌握得较好，并形成了较高的学习热度。

1.教学过程

工欲善其事必先利其器。在授课前，要想减少课堂的干扰因素，提高课堂效率，以下的准备工作不可或缺：制作简要的导学案，对图片素材数量、规格进行优化；通过电子教室软件设置UMU平台联网白名单，使学生线上学习仅限于UMU平台，杜绝外网干扰；安装固件，测试硬件，并提前按组分配到位。

教师主导，学生主体。本课例突出学生的课堂主体地位，整个授课过程时间紧凑，各环节时间分配合理。基于课程以实践体验为主的特性，教师在创设情境、引出问题，布置驱动任务之后、逐步把时间交由学生进行自主探究，分享展示，教师转而发挥引导和协助作用。从学生操作实践和参与互动的效果来看，他们思维活跃，勇于展现自我，学习的积极性得到了充分的激发。但同时，由于采取的是小组协作学习，个别基础较弱、合作意识淡薄的学生未能得到及时、充分的指导，导致学习效率较低，后续还需在对学生分组前进行相关的学情分析和有针对性的指导。

2.亮点总结

教学方法新颖。本课例融合了PBL项目式学习的思想，教师引导学生从真实的情境出发，聚焦“制作冬奥AI领奖台”这一中心问题，以小组合作的形式开展设计、制作、分享等探究学习活动，教学活动突出了学生的主体地位，并激发了学生的学习积极性。

注重培养核心素养。本课例以UMU平台为载体，把图文学习资源、讨论、评价等学习活动融合到闯关学习任务中，使学生在学习过程中不感觉乏味，同时数字化学习能力也得到了培养。学生在探究解决“制作冬奥AI领奖台”问题时，亲历了“分析问题—设计算法—编写程序—调试改进”的过程，这样的学习过程对培养学生计算思维能力很有帮助。

线上线下混合。本课例利用UMU平台协同多位教师共同参与课堂教学活动，教学以线下教师为主，引导学生开展学习，落实教学主体内容，调动学生学习积极性。而线上协同教师发挥辅助作用，协助查看，回复学生讨论，开展评价，提供资源与教辅，为学生个性化发展提供支撑。

教学反思是对教学实践过程的经验总结，既是本节课的终点，又是下节课的起点，反思对经验的形成和发展有着重要的意义，希望本节课的教学思路、教学实践与反思能给教师们带来有益的启发。