论文部分内容阅读
【摘要】我校创客课程引入了人工智能课程,如何更好地指导学生开展学习,培养学生创新思维,我们尝试运用PBL教学模式,通过问题产生,讨论方案,作品设计,制作及测试作品,展示与评价几个步骤对人工智能课程进行研究,能够成为我校特色课程。
【关键词】PBL教学模式;人工智能课程
2017年,国务院印发《新一代人工智能发展规划》,提出“实施全民智能教育项目,在中小学阶段设置人工智能相关课程,逐步推广编程教育”。2018年,教育部进一步明确,要“构建人工智能多层次教育体系,在中小学阶段引入人工智能普及教育”。2019年,教育部发布《中小学人工智能教育》,将北京、广州、深圳、武汉、西安5个城市作为第一批试点落地城市,全面试点学习人工智能与编程的课程。
PBL是一套设计学习情境的完整方法,可以译为“问题式学习”、“项目式学习”等。其核心是通过“以学生为中心”的理念去优化传统教育中的被动学习模式,激发出学生的创造力和潜能,让学生从被动学习者转变为主动学习。
我校设计的基于PBL教学模式的人工智能课程,是根据不同的问题,运用二哈识图(HuskyLens)人工智能视觉传感器、掌控板、语音合成模块等完成对应功能的设计制作。以基于项目式学习和小组合作的学习方式,融合信息技术、数学、艺术、工程等多学科知识。围绕主题,各小组经历问题产生,讨论方案——作品设计——制作及测试作品——展示与评价,4大环节完成各主题学习。在问题产生,讨论方案环节中,通过引导学生调查、观察、查阅资料等途径,了解生活中的一些难题,构思、设计、制作视觉识别的作品,形成责任感和公德意识;在作品设计、制作及测试作品环节通过设计思维和工程思维的碰撞,落实审辨思维素养和创新素养培养,通过小组集思广益进行方案构思,作品展示等,落实沟通素养、合作素养的培养。
人工智能课程做为一门新兴的学科,也是国家发展的重点项目课程,怎么样在教学中开展人工智能课程?笔者以我校开展的项目《基于视觉识别的幼儿监护及早教互动熊猫》为例,阐述如何在在人工智能课程教学中运用“基于PBL教学模式”开展人工智能课程。
一、问题产生,讨论方案
在人工智能项目设计课程中,问题的产生是整个课程开展的基础。教师可以提前抛出一些案例,引导学生思考发现问题,也可以让学生通过讨论,课前运用QQ、微信等即时通讯工具进行讨论沟通,课堂中运用头脑风暴等方式,思考、分析问题,最终使用“项目解决方案”表完成方案设计。在项目中通过与同伴进行头脑风暴,学会高效地与他人分析问题及归纳观点的方法;通过讨论、分析问题,设计解决问题方案,形成运用所学知识解决身边实际问题的意识;引导学生关注身边的问题,关心特殊群体的需求,增强同理心。
在本项目中,教师提前让学生观看“宝宝学习视频”引发学生思考,让学生通过头脑风暴,讨论问题的解决方案,运用思维导图分析问题。在分析问题的过程中,完善“项目解决方案”。
二、作品设计
作品的设计包括硬件设计和外观设计。学生在第一环节完成项目解决方案中,基本上定下来整个项目的解决方案,在这里根据要解决的问题,去完成作品的设计,这个时候就要求学生对开源硬件和激光切割设计软件非常熟练,而根据学生对知识的掌握水平,把学生进行分组完成。同时给予学生充分的空间,让学生充分发挥想象的空间。
在做硬件的选择首先根据要实现的功能来选择相对应的硬件,有时候能实现同样功能的硬件有不同的类型,最终以简单易用,当前手头有的硬件做为第一选择,有时候要用到的硬件手头没有的话,可以考虑通过转换思路的方式来实现所要的功能,比如发音这里也可以考虑使用MP3模块,但使用稍微麻烦一点,需要提前把声音录制好。选择完硬件之后,同时完成程序流程图的设计。
外观的设计上,可以考虑使用激光切割机或者3D打印机的数字工具,激光切割机相对于3D打印机来说,成型快速,方便迭代修改,也能制作较大型的外观,3D打印机能够很好的完成一体成型,能创作一些较为精美的模型,但是相对激光切割机来说,速度相对比较慢,不利于学生在课堂中快速迭代。这两种工具各有优缺点,根据设计外观,可以选择合适的工具。学校如果没有这些数字加工工具,也可以采取直接采用纸皮、戒刀等手工创作。
三、制作及测试作品
制作及测试作品环节是整个项目的关键环节,根据第二节课的作品设计,分组完成小组的任务,每个小组成员都有自己明确的分工,同时他们又协作完成项目。在这一环节中,学生亲历硬件的连接测试过程,培养学生的动手实践能力;通过编写和调试程序,培养学生的计算思维。运用激光切割和3D打印等工具完成作品外观的设计,也让学生体会了数字化工具在实际应用中的强大魅力。
在硬件连接和程序设计的小组的同学,提前了解相关硬件的接线连接方式,根据硬件的相关特性,细心大胆的完成硬件的连接,并根据前面的流程图设计完成程序设计。结构件的搭建,要注意各部件的吻合度,元器件安装到结构件上面,注意对元器件进行封装,把不需要裸露在外面的主控板以及各种线尽量的藏好。
作品的制作是一个不断完善的过程,在作品制作过程中,可能会遇到前面设计方案的时候没有遇到的问题,这就需要对作品不断迭代完善。在不断的迭代完善作品的过程,学生对知识有了批判思维,在设计意识、动手操作上,慢慢地达到一定的深度,对作品进行进一步的完善,对设计思维会产生新的理解。
四、展示与评价
组织学生对小组的作品进行展示,运用3W1H路演方式进行项目展示,给学生们一个展示舞台,有利于老师和同学了解作者对作品的表达内容,更增强了学生在课堂上的主人翁意识,同时通过路演收集反馈信息,改进作品,培养学生的迭代思维。
在这一个环节中,学生们需要制作项目展示PPT,梳理整个项目的制作過程,在路演的时候认真听取老师和同学的改进意见,收集反馈信息,总结迭代改进的方法,填写改进方案,培养学生反思的习惯。
我校设计的基于PBL教学模式的人工智能课程,以PBL这一先进的课程设计理念,融合人工智能课程的特点,形成了以四个主要环节来推进课程的教学模式,以创新、实践、合作、分享为理念,培养学生的创新创造能力,注重团队协作与作品循环迭代,强调学生的参与式学习以及理解、迁移应用和创造性解决问题的深度学习。这一教学模式已经很好的应用在我校的人工智能校本课程中,得到了学生的喜爱、教师的认可。
【参考文献】
[1] 李伟忠. 基于项目式创客教育模式的教学探究[J].中小学信息技术教育,2019,(5)
[2] 唐素芳. 设计思维指导下PBL项目式3D打印课程设计[J].电脑迷,2018,(8)
[3] 王珍真. 创客教育背景下小学项目式学习的设计与实践——以小学《3D打印制作懒人花盆》课程为例[J].信息技术课,2019,(19)
[4] 胡建宏. 基于PBL DBL融合的创客课程教学模式研究与实践[J].教育现代化,2019,(6)
[5] 钱唯伟. 基于PBL的S4A创客教学实践 [J].信息技术课,2012,(2)
[6] 潘亮亮. 双管齐下 相得益彰——创客教学中传统教学模式和PBL教学模式的有机结合[J].中国信息技术教育,2017,(2)
【关键词】PBL教学模式;人工智能课程
2017年,国务院印发《新一代人工智能发展规划》,提出“实施全民智能教育项目,在中小学阶段设置人工智能相关课程,逐步推广编程教育”。2018年,教育部进一步明确,要“构建人工智能多层次教育体系,在中小学阶段引入人工智能普及教育”。2019年,教育部发布《中小学人工智能教育》,将北京、广州、深圳、武汉、西安5个城市作为第一批试点落地城市,全面试点学习人工智能与编程的课程。
PBL是一套设计学习情境的完整方法,可以译为“问题式学习”、“项目式学习”等。其核心是通过“以学生为中心”的理念去优化传统教育中的被动学习模式,激发出学生的创造力和潜能,让学生从被动学习者转变为主动学习。
我校设计的基于PBL教学模式的人工智能课程,是根据不同的问题,运用二哈识图(HuskyLens)人工智能视觉传感器、掌控板、语音合成模块等完成对应功能的设计制作。以基于项目式学习和小组合作的学习方式,融合信息技术、数学、艺术、工程等多学科知识。围绕主题,各小组经历问题产生,讨论方案——作品设计——制作及测试作品——展示与评价,4大环节完成各主题学习。在问题产生,讨论方案环节中,通过引导学生调查、观察、查阅资料等途径,了解生活中的一些难题,构思、设计、制作视觉识别的作品,形成责任感和公德意识;在作品设计、制作及测试作品环节通过设计思维和工程思维的碰撞,落实审辨思维素养和创新素养培养,通过小组集思广益进行方案构思,作品展示等,落实沟通素养、合作素养的培养。
人工智能课程做为一门新兴的学科,也是国家发展的重点项目课程,怎么样在教学中开展人工智能课程?笔者以我校开展的项目《基于视觉识别的幼儿监护及早教互动熊猫》为例,阐述如何在在人工智能课程教学中运用“基于PBL教学模式”开展人工智能课程。
一、问题产生,讨论方案
在人工智能项目设计课程中,问题的产生是整个课程开展的基础。教师可以提前抛出一些案例,引导学生思考发现问题,也可以让学生通过讨论,课前运用QQ、微信等即时通讯工具进行讨论沟通,课堂中运用头脑风暴等方式,思考、分析问题,最终使用“项目解决方案”表完成方案设计。在项目中通过与同伴进行头脑风暴,学会高效地与他人分析问题及归纳观点的方法;通过讨论、分析问题,设计解决问题方案,形成运用所学知识解决身边实际问题的意识;引导学生关注身边的问题,关心特殊群体的需求,增强同理心。
在本项目中,教师提前让学生观看“宝宝学习视频”引发学生思考,让学生通过头脑风暴,讨论问题的解决方案,运用思维导图分析问题。在分析问题的过程中,完善“项目解决方案”。
二、作品设计
作品的设计包括硬件设计和外观设计。学生在第一环节完成项目解决方案中,基本上定下来整个项目的解决方案,在这里根据要解决的问题,去完成作品的设计,这个时候就要求学生对开源硬件和激光切割设计软件非常熟练,而根据学生对知识的掌握水平,把学生进行分组完成。同时给予学生充分的空间,让学生充分发挥想象的空间。
在做硬件的选择首先根据要实现的功能来选择相对应的硬件,有时候能实现同样功能的硬件有不同的类型,最终以简单易用,当前手头有的硬件做为第一选择,有时候要用到的硬件手头没有的话,可以考虑通过转换思路的方式来实现所要的功能,比如发音这里也可以考虑使用MP3模块,但使用稍微麻烦一点,需要提前把声音录制好。选择完硬件之后,同时完成程序流程图的设计。
外观的设计上,可以考虑使用激光切割机或者3D打印机的数字工具,激光切割机相对于3D打印机来说,成型快速,方便迭代修改,也能制作较大型的外观,3D打印机能够很好的完成一体成型,能创作一些较为精美的模型,但是相对激光切割机来说,速度相对比较慢,不利于学生在课堂中快速迭代。这两种工具各有优缺点,根据设计外观,可以选择合适的工具。学校如果没有这些数字加工工具,也可以采取直接采用纸皮、戒刀等手工创作。
三、制作及测试作品
制作及测试作品环节是整个项目的关键环节,根据第二节课的作品设计,分组完成小组的任务,每个小组成员都有自己明确的分工,同时他们又协作完成项目。在这一环节中,学生亲历硬件的连接测试过程,培养学生的动手实践能力;通过编写和调试程序,培养学生的计算思维。运用激光切割和3D打印等工具完成作品外观的设计,也让学生体会了数字化工具在实际应用中的强大魅力。
在硬件连接和程序设计的小组的同学,提前了解相关硬件的接线连接方式,根据硬件的相关特性,细心大胆的完成硬件的连接,并根据前面的流程图设计完成程序设计。结构件的搭建,要注意各部件的吻合度,元器件安装到结构件上面,注意对元器件进行封装,把不需要裸露在外面的主控板以及各种线尽量的藏好。
作品的制作是一个不断完善的过程,在作品制作过程中,可能会遇到前面设计方案的时候没有遇到的问题,这就需要对作品不断迭代完善。在不断的迭代完善作品的过程,学生对知识有了批判思维,在设计意识、动手操作上,慢慢地达到一定的深度,对作品进行进一步的完善,对设计思维会产生新的理解。
四、展示与评价
组织学生对小组的作品进行展示,运用3W1H路演方式进行项目展示,给学生们一个展示舞台,有利于老师和同学了解作者对作品的表达内容,更增强了学生在课堂上的主人翁意识,同时通过路演收集反馈信息,改进作品,培养学生的迭代思维。
在这一个环节中,学生们需要制作项目展示PPT,梳理整个项目的制作過程,在路演的时候认真听取老师和同学的改进意见,收集反馈信息,总结迭代改进的方法,填写改进方案,培养学生反思的习惯。
我校设计的基于PBL教学模式的人工智能课程,以PBL这一先进的课程设计理念,融合人工智能课程的特点,形成了以四个主要环节来推进课程的教学模式,以创新、实践、合作、分享为理念,培养学生的创新创造能力,注重团队协作与作品循环迭代,强调学生的参与式学习以及理解、迁移应用和创造性解决问题的深度学习。这一教学模式已经很好的应用在我校的人工智能校本课程中,得到了学生的喜爱、教师的认可。
【参考文献】
[1] 李伟忠. 基于项目式创客教育模式的教学探究[J].中小学信息技术教育,2019,(5)
[2] 唐素芳. 设计思维指导下PBL项目式3D打印课程设计[J].电脑迷,2018,(8)
[3] 王珍真. 创客教育背景下小学项目式学习的设计与实践——以小学《3D打印制作懒人花盆》课程为例[J].信息技术课,2019,(19)
[4] 胡建宏. 基于PBL DBL融合的创客课程教学模式研究与实践[J].教育现代化,2019,(6)
[5] 钱唯伟. 基于PBL的S4A创客教学实践 [J].信息技术课,2012,(2)
[6] 潘亮亮. 双管齐下 相得益彰——创客教学中传统教学模式和PBL教学模式的有机结合[J].中国信息技术教育,2017,(2)