师生携手制作智能体温监控器
新课程背景下,全面推进项目式学习,探索人工智能技术的课程教学价值,是促进教与学方式变革的重要抓手,当人工智能遇上项目式学习会擦出怎样的思维火花呢?
一天,我正依次给学生做晨检,突然一名学生说:“如果在我们教室安装一个智能体温监控器,自动检测每个同学的体温,老师就不用一个一个做晨检了!”一石激起千层浪,这个奇异的想法点燃了我,这正是一个基于学生真实需求的跨学科项目式学习,正好与学校人工智能“创+”特色课程不谋而合。
第一阶段:任务驱动。我联合本年级“创+”老师,按照“主题—探究—展示”的“活动单元”编制思路,统筹开发了“制作智能体温监控预警系统”的跨学科项目课程。课程为期六周,共计24个课时,围绕“如何利用人工智能实现人体体温智能监控”这一主问题,下设5个核心问题,一是智能体温监控预警系统包含哪些部分,二是智能体温监控预警系统涉及哪些学科知识,三是如何建模智能体温监控预警系统,四是智能体温监控预警系统的运行如何编程,五是如何进行智能体温监控预警系统的评价与优化,引领学生开启一场真实的跨学科探究之旅。
第二阶段:知识梳理。我引导学生通过小组讨论,共同梳理与项目相关的“创+”知识,如学科传感器原理、程序编写,数学学科空间几何,科学学科力学、红外线传播与对比实验等事实性知识、主题、概念,厘清这些知识纵向、横向关系。接着,联动相关学科教师依托常规课程教学,带领学生在多样化的学习实践活动中,掌握3D建模、3D打印、源代码编程等知识与操作技能,形成渐进性学习内容框架。
第三阶段:开展设计。第一步是构思图纸。小组学生化身一个个小工程师,时而测量比例,时而勾勒描绘,合作设计出了一张合理的“智能体温监控预警系统”图纸。第二步是模型制作。学生运用IME3D软件,根据图纸按照实物比例缩小进行建模设计,再运用3D打印机进行建模制作,伴随着一阵阵“这是我们设计的”“我们的作品也被打印出来了”的惊喜声,学生们运用人工智能技术将构思转换为模型。第三步是编写程序。学生开始基于3D模型组装配套硬件,当人体识别系统检测到有人员存在,就向测温系统发出启动指令;运用编程软件编写指令,当体温高于37.2℃,蜂鸣器发出警报,经过反复调试,使智能监控体温的功能得以实现,LED显示系统实时显示并存储相关信息,形成人体体温数据库。看着理想逐渐变成现实,我从学生的目光里读出了藏不住的欢喜。
第四阶段:展示环节。在总结阶段的成果汇报和展示中,当初的“奇思妙想”变成了一个个独具特色的智能体温监控预警系统,人工智能让项目式学习更具创造性和生命力!
这个案例让我真切感受到,人工智能技术就是打开新时期项目式学习的一把钥匙,学生愿意用科学技术去解决他们的问题,实现他们的梦想,让我真实地看见“让学习发生在学生身上,让学习成为学生自己的事,让学生用自己的方式去学习。”
(作者单位系重庆市沙坪坝区树人景瑞小学)
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