“数字+智慧教室”项目式学习实践与思考

摘要：本文紧扣“学科+项目式学习”教学实践与思考，通过“校本数字+项目式学习”课程实施过程，形成了“数字+智慧教室”项目式学习课程设计思路，并以“人脸识别开门系统”为例，通过教学实践及反思迭代教学设计，优化教学策略，形成了“数字+智慧教室”项目式学习课程实施路径。

关键词：学科+项目式学习；信息科技；教学策略

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2025）07-0066-03

引言

《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》明确指出要“开展项目式主题式学习”，并建议第三学段（5～6年级）课程内容可选择跨学科主题学习，鼓励以“小型系统模拟”为项目主题，综合运用信息科技、数学、科学等知识，提升学生运用“过程与控制”的系统方法发现问题、解决问题的能力，同时要求构建信息科技学科逻辑关联的课程结构、遴选科学原理和实践应用并重的项目式课程内容，让学生在真实的情境中实现“做中学”“用中学”“创中学”。

因此，笔者提出“学科+项目式学习”教学模式，通过创设真实情境，让学生在真实活动中实践，亲身经历知识的诞生与使用过程，进行深度学习，获得深刻理解。

“数字+智慧教室”项目式学习课程设计思路

1.聚焦学科热门话题，提出符合学情，具有前瞻性、研究性、趣味性的项目主题

师：如果由你来设计一间智能教室，你希望给教室设计什么样的“智能化功能”？实现“智能教室”需要用到什么数字硬件？需要具备哪些知识和技能？（引出“数字+智慧教室”项目式学习活动）

六年级的学生自主探究问题能力逐渐提高，他们喜欢尝试、实践、探索与挑战，乐于玩智能游戏，逻辑思维、抽象思维等逐步形成。学生在五年级已经学过图形化编程，具有一定的编程基础，所以大部分学生具备“智慧教室”项目式活动的学习、探究能力，而且六年级学生对人工智能、智能化功能具有强烈的兴趣。

2.提取学科核心概念，设计项目式主题课程教学总体目标

基于信息科技学科在“数字+智慧教室”项目式学习主题中的核心地位与功能属性，将本项目式学习的学科核心概念提取为：实现智能化功能就是反复调试优化程序与数字硬件相融合的过程。

根据“学科核心概念”，将课程总目标设定为：①能够编写程序，并结合掌控板、传感器、执行器等数字硬件调试、优化程序，实现智能化功能；②迁移运用所学知识与技能设计并创造出适合智慧教室的系列智能化功能；③掌握人工智能的基本原理，满足对人工智能的好奇心，正确认知人工智能。

3.围绕“学科+项目主题”，开发适合学生的具有创新性、探究性、实践性的系列课程

在“数字+智慧教室”项目中，以信息科技学科为主线，以科学、数学、美术等学科为辅助，助力学生设计、实现“智能化的教室”。

信息科技学科：以编程、物联网（IoT）、传感器技术、网络通信等为课程载体，初步了解人工智能的工作原理及其应用。通过学习Arduino开发板和掌控板，结合人工智能案例，掌握传感器原理与编程技能，并设计智慧教室的功能模块，如智能灯光控制、温度调节系统等。在设计和实现智能教室的过程中，需要不断思考如何改进现有技术，如何创造更有效的解决方案，从而激发创新思维和创造力，培养动手能力和编程思维。

科学学科：结合电路连接的原理与方式，正确连接“智慧教室”项目中Arduino开发板和掌控板、传感器等硬件设备并检查线路。

数学学科：围绕“智慧教室”主题，绘制教室物品的立体图，学习比例尺知识等，并设计3D模型，以此加深对几何图形和空间概念的理解。

美术学科：在教师的指导下分组制作出细节有趣、质感逼真，并能够准确还原创作想法的微缩模型。

综合实践活动：讨论设计教室的外观、功能等，制订详细的设计图与分工计划，并通过小组合作动手完成模型。学生动手完成智能设备的安装与调试，完善智能教室模型。通过项目实践，学生可以掌握必要的学科知识，同时培养他们在面对复杂问题时所需的综合分析能力、创新思维及团队合作精神。

4.根据课程需求，搭建适合开展课程的学习空间并给予时间保障

首先，时间上有弹性。①保障课程实施时间、总课时量及每个课时的时间。教师将常规信息科技课与社团课作为课程实施的主体，根据活动目标和内容的要求安排时间，打破“垒砖块”的课时安排。②根据课程方案的要求，确保各门课程时间总量保持均衡，时间的具体使用则弹性安排，让整个课程实施合理化、专业化。③评估整个项目持续时间，把握项目推进进度。本项目式学习计划大概四周完成，最后一周各小组展示“智慧教室”大作品。

其次，空间上有突破。①课程实施空间的联动。信息学科有机房、电脑室作为主要上课教室，但是在项目式课程中，仅有电脑是不够的，还要有小组合作的真实空间，在这里学生可以调试设备、头脑风暴、设计绘制、思路整理，所以科学实验室、美术室也是本次项目式学习的重要学习空间。②带学生去与本次项目式学习相关的主题场馆体验、感受。

“数字+智慧教室”项目式学习教学策略——以“人脸识别开门系统”为例

“人脸识别开门系统”是“智慧教室”项目的课程之一。本课程利用人工智能案例——人脸识别开门，让学生理解人工智能运行过程及原理，设计程序并搭建相匹配的数字化硬件及物理模型实现“人脸识别开门系统”。

该课程共有三个课时：

第一课时：掌握利用mPython编写“人脸识别开门”程序的技巧及方法。（信息科技学科）

第二课时：将“程序与数字硬件相结合”实现人脸识别开门的智能效果。让学生通过调试、试错进一步掌握编程核心技能，并在实现人脸识别开门智能效果的过程中，掌握相关传感器的功能使用，感受物联网、人工智能的魅力。（信息科技学科、科学学科）

第三课时：制作场景模型，并将已导入程序的数字化硬件安装到场景模型中，测试实现“人脸识别开门系统”作品。（信息科技学科、美术学科、数学学科）

1.加强学科间教师交流，让学生在双师或多师课堂中高效实践与探究

“数字+智慧教室”项目式学习的核心学科是信息科技学科，在课程实施过程中，当遇到核心学科以外的问题时，可以邀请相对应的学科教师进行讲解、指导，实施双师或多师课堂，让课程内容专业化，使课堂形式更丰富。这就要求各科教师进行紧密交流，通过了解课程实施进展情况，合理安排学科时间占比。

例如，在第二课时，连接数字硬件，即掌控板和AI摄像头、舵机的连接是本节课的一个重难点。科学教师讲解了电路的原理，正负极、数据线的认识，各类线的连接等知识（时间：10分钟）。学生通过动手实践，将“程序与数字硬件相结合”实现人脸识别开门的智能效果。在学生动手实践的过程中，信息科技教师、科学教师进行巡视，并及时给予指导。

2.搭建各类试错支架，让学生在探究、调试、思考与总结中获得真知

“数字+智慧教室”项目式学习课程实施过程主要是以“实践、实验、探究”为主要活动过程。在备课时，教师应从强实践、真实验、深度探究等多角度选取、搭建有价值的“试错支架”，让学生在探究、调试、思考与总结中获得真知。

例如，在第二课时，笔者给学生设置了“硬件出错、程序出错”的试错支架，让学生在实际的操作中，自主发现问题，进而解决问题。有价值的“试错支架”不仅锻炼了学生的实践能力，提升了学生的辩证思维，还提高了课堂质量。

3.巧设实验单问题，让学生发散思维，产生可广泛迁移的学科核心知识

在“数字+智慧教室”项目式学习课程的实施过程中，巧妙设计实验单中的问题，让学生带着问题进行探究实验，引导发散思维，可帮助学生产生可广泛迁移的学科核心知识。

例如，在第二课时中的动手实践环节，让学生带着有针对性的问题实验、实践，做到“实践—思考—再实践”的纵向深度学习。

设置问题：“在实验、实践的过程中，你对AI摄像头的功能有哪些进一步的认识？”当学生操作“人脸识别开门”设备时，能说出“AI摄像头所做出的人脸识别效果由它本身的性能所决定”，也能提出“AI摄像头的分辨率不高，双胞胎能不能区分识别”等问题，还有学生大胆假设“AI摄像头能识别照片”。此时，可以为学生提供照片，让学生通过现场识别照片得出结论。

设置问题：“‘人脸识别开门’智能化功能，可以如何迁移、运用到‘智慧教室’？”当学生实现“人脸识别开门”智能化效果时，根据问题，他们能说出“人脸识别多媒体电教设备”“人脸识别点名或者签到”“自动感应开门”等，在有效的问题驱动下，学生发散思维，将人脸识别开门系统运用、迁移到“智慧教室”。此时可以提醒学生，在接下来的课程中，我们将编写程序，反复调试优化程序，实现我们想要的智能化功能，进而设计出我们心中的“智慧教室”。回归课程核心概念，给学生提供解决问题思路、方向，让学生成为学习的主人。

成果展示与反思

在教学过程中，师生开展了多次班级内作品评价，一次年级内中期评价与一次校级成果展示活动。在中期评价时，在每个班级选出一个小组作品（优秀的、有代表性的作品），共五个作品，中后期进行有针对性的指导、美化，并在项目结束时进行成果展出。学生在实践中创作了“智慧教室”作品，并在不断地创新、实验、试错中收获了成长。教师在实践中开发出一系列课程，并在不断反思中成长。

参考文献：

[1]任燕，廖伟.小学大观念教学：设计与实施[M].北京：教育科学出版社，2023.

[2]马童玲.关注跨学科主题学习，提升计算思维能力——以第三学段“身边的算法”为例[J].中国信息技术教育，2024（11）：15-17.