基于真实情境问题的人工智能项目活动设计与实施——以设计与制作校园建筑文化智能识别讲解小助手为例

邢寅玲

(合肥市第四中学 安徽合肥 230000)

一、中学开展人工智能项目活动的意义

人工智能项目活动的开展，适应高中生的思维认知水平，满足学生的个性化学习需求。它综合了计算机、数学、生物、美术、物理等多种学科的知识，是提升学生综合素养的良好平台，能够增强学生学习和运用人工智能相关技术服务社会发展的责任感与使命感，有助于学生信息技术学科核心素养的落实。

二、人工智能项目活动目标及活动开展模式

根据《普通高中信息技术课程标准(2017年版2020年修订)》关于“人工智能初步”课程的教学要求及学情要求，我们将人工智能项目活动的总目标定位为培养学生综合运用信息技术解决简单的实际问题的能力，提高学生的综合素质。

设计与制作校园建筑文化智能识别讲解小助手的具体活动目标为：通过合作、探究了解图像识别、语言识别技术的工作原理与流程；通过编程和模型训练，让“小飞”机器人实现校园建筑文化图卡的识别与信息播报，培养团队协作和动手实践能力，提升综合运用信息技术解决问题的能力；通过对校园建筑物图像及其所代表的文化信息的采集，进一步培养学生对于学校文化的认同感，使其形成正确的价值取向。

在活动开展模式上，主要采用比较稳定的五步式，即真实情境问题—探究学习新知—思考技术工作流程—编写程序实现—成果评价交流。五个环节承前启后，环环相扣，通过基于真实情境问题下的小组合作、项目学习等，利用“小飞”机器人和人工智能应用框架等资源，引导学生进行自主合作探究学习，勇于实践创新，促进项目活动目标的达成。

三、人工智能创新应用实践项目活动具体的设计与实施

(一)以真实情境问题为基础，激发学生的探究兴趣

校园建筑文化是学校文化的重要组成部分，但新入校的师生对校园建筑的文化内涵并不了解。如何运用人工智能相关技术让师生快速地了解校园建筑的文化深意，让师生不受时间、地点的限制，了解校园内各建筑物的功能和文化信息，促进校园文化的传承？从基于学生认知的真实问题情境出发，更易于激发学生学习和思考的积极性与主动性，为后续活动的顺利开展奠定基础。

(二)以问题求解为核心，进行关键环节的活动设计与实施

活动一：分析问题，制定问题求解方案。从结果出发，引导学生运用逆向思维，思考：小助手需要实现的主要功能有哪些？实现功能需要的技术与方法是什么？可以通过哪些工具或技术获取未知资源？进行问题分析后，学生小组借助爱莫脑图这一网络在线平台绘制思维导图。运用网络平台中的一些在线数字化工具，辅助分析实际问题，提高分析能力，创造性地制定问题求解方案，有利于学生信息技术学科核心素养的培养。

活动二：制作校园建筑物文化信息图卡。根据在校园中采集到的建筑物图像与名称，通过百度检索，获取建筑物名称的文化典故或来历，以及建筑物在校园内的具体位置；结合模型与图像关键信息之间的联系，利用图像处理软件加工制作校园建筑文化信息图卡。

活动三：运用科大讯飞AI产品“小飞”机器人进行模型训练，识别图卡并播报图卡建筑物蕴含的关键信息。以“小飞”机器人为载体，验证人工智能技术中图像识别、文字识别等核心技术原理的应用，解决校园建筑物识别与讲解等现实场景问题，加深对人工智能技术中图像识别与文字识别工作原理的理解以及提升运用新技术解决真实问题的能力。

活动四：编写程序，调试，验证“小飞”机器人小助手识别校园建筑物图卡的智能性与准确性。小组共同参与，绘制流程图，总结编制计算机程序解决问题的一般过程，小组成员之间通过协作、交流与分享，运用计算机编程这一工具提升其分析能力、实践能力。

活动五：成果展示与交流。小组成员回溯项目实施的过程与方法，构建人工智能技术中图像识别、语音识别与合成等技术原理体系，为后续深入学习人工智能技术奠定基础；小组汇报交流，分享问题求解方案制定的过程与成果，实现信息共享价值最大化，有利于学生进行自我反思与总结，促进学生自我成长。

四、人工智能项目活动设计与实施的总结和反思

1.基于学生真实情境的问题求解过程，尊重学生个体学习能力的差异性。教师引导学生围绕问题进行自主探究、思考，学习新知，充分遵循“以学生为本”的新课程理念，更好地激发学生学习的内驱力，实现自主学习，自主构建知识体系，提升解决问题的能力。

2.实时关注学生问题求解进展，及时反馈评价。人工智能教学中活动多、时间紧，教师更关注对学习成果的评价，而忽视对学生个体学习过程的评价。在活动实施过程中，教师要注重引导学生在制定问题求解方案、实践验证方案、小组汇报、团队协作等环节中，进行科学有效的自评与互评，建立自我学习反馈机制，形成勇于发现自我学习问题、乐于向身边同学取经的良好学习心理和积极健康的学习心态，增强学生学习的韧性，克服学习惰性，提高教学效率。

3.活动设计与实施的过程还有待完善。目前开展的人工智能项目活动侧重于了解人工智能技术的应用以及验证运用人工智能相关技术解决较为简单的情境问题，形成运用人工智能相关知识和技能解决简单问题的能力，注重人工智能相关基础技术的普及。随着学生学习的深入，后期将加强基于真实情境问题的人工智能个性化功能开发活动的设计与实施。

目前，人工智能技术得到国家的高度重视，合肥市先后启动了一系列的人工智能相关项目，尤其是智慧校园建设，为市区高中学校引入人工智能学科教育提供了必要的软硬件资源、政策保障。我校充分利用科大讯飞在人工智能领域的优质资源，开发高中人工智能项目活动，既能帮助学生运用人工智能技术创造性地分析问题、解决问题，又能提升学生的综合素养，助力实现创新型人才培养目标。