師生攜手制作智能體溫監(jiān)控器

新課程背景下，全面推進(jìn)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，探索人工智能技術(shù)的課程教學(xué)價(jià)值，是促進(jìn)教與學(xué)方式變革的重要抓手，當(dāng)人工智能遇上項(xiàng)目式學(xué)習(xí)會(huì)擦出怎樣的思維火花呢？

一天，我正依次給學(xué)生做晨檢，突然一名學(xué)生說(shuō)：“如果在我們教室安裝一個(gè)智能體溫監(jiān)控器，自動(dòng)檢測(cè)每個(gè)同學(xué)的體溫，老師就不用一個(gè)一個(gè)做晨檢了！”一石激起千層浪，這個(gè)奇異的想法點(diǎn)燃了我，這正是一個(gè)基于學(xué)生真實(shí)需求的跨學(xué)科項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，正好與學(xué)校人工智能“創(chuàng)+”特色課程不謀而合。

第一階段：任務(wù)驅(qū)動(dòng)。我聯(lián)合本年級(jí)“創(chuàng)+”老師，按照“主題—探究—展示”的“活動(dòng)單元”編制思路，統(tǒng)籌開(kāi)發(fā)了“制作智能體溫監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)”的跨學(xué)科項(xiàng)目課程。課程為期六周，共計(jì)24個(gè)課時(shí)，圍繞“如何利用人工智能實(shí)現(xiàn)人體體溫智能監(jiān)控”這一主問(wèn)題，下設(shè)5個(gè)核心問(wèn)題，一是智能體溫監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)包含哪些部分，二是智能體溫監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)涉及哪些學(xué)科知識(shí)，三是如何建模智能體溫監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，四是智能體溫監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的運(yùn)行如何編程，五是如何進(jìn)行智能體溫監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的評(píng)價(jià)與優(yōu)化，引領(lǐng)學(xué)生開(kāi)啟一場(chǎng)真實(shí)的跨學(xué)科探究之旅。

第二階段：知識(shí)梳理。我引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)小組討論，共同梳理與項(xiàng)目相關(guān)的“創(chuàng)+”知識(shí)，如學(xué)科傳感器原理、程序編寫(xiě)，數(shù)學(xué)學(xué)科空間幾何，科學(xué)學(xué)科力學(xué)、紅外線傳播與對(duì)比實(shí)驗(yàn)等事實(shí)性知識(shí)、主題、概念，厘清這些知識(shí)縱向、橫向關(guān)系。接著，聯(lián)動(dòng)相關(guān)學(xué)科教師依托常規(guī)課程教學(xué)，帶領(lǐng)學(xué)生在多樣化的學(xué)習(xí)實(shí)踐活動(dòng)中，掌握3D建模、3D打印、源代碼編程等知識(shí)與操作技能，形成漸進(jìn)性學(xué)習(xí)內(nèi)容框架。

第三階段：開(kāi)展設(shè)計(jì)。第一步是構(gòu)思圖紙。小組學(xué)生化身一個(gè)個(gè)小工程師，時(shí)而測(cè)量比例，時(shí)而勾勒描繪，合作設(shè)計(jì)出了一張合理的“智能體溫監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)”圖紙。第二步是模型制作。學(xué)生運(yùn)用IME3D軟件，根據(jù)圖紙按照實(shí)物比例縮小進(jìn)行建模設(shè)計(jì)，再運(yùn)用3D打印機(jī)進(jìn)行建模制作，伴隨著一陣陣“這是我們?cè)O(shè)計(jì)的”“我們的作品也被打印出來(lái)了”的驚喜聲，學(xué)生們運(yùn)用人工智能技術(shù)將構(gòu)思轉(zhuǎn)換為模型。第三步是編寫(xiě)程序。學(xué)生開(kāi)始基于3D模型組裝配套硬件，當(dāng)人體識(shí)別系統(tǒng)檢測(cè)到有人員存在，就向測(cè)溫系統(tǒng)發(fā)出啟動(dòng)指令；運(yùn)用編程軟件編寫(xiě)指令，當(dāng)體溫高于37.2℃，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)，經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試，使智能監(jiān)控體溫的功能得以實(shí)現(xiàn)，LED顯示系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示并存儲(chǔ)相關(guān)信息，形成人體體溫?cái)?shù)據(jù)庫(kù)?？粗硐胫饾u變成現(xiàn)實(shí)，我從學(xué)生的目光里讀出了藏不住的歡喜。

第四階段：展示環(huán)節(jié)。在總結(jié)階段的成果匯報(bào)和展示中，當(dāng)初的“奇思妙想”變成了一個(gè)個(gè)獨(dú)具特色的智能體溫監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，人工智能讓項(xiàng)目式學(xué)習(xí)更具創(chuàng)造性和生命力！

這個(gè)案例讓我真切感受到，人工智能技術(shù)就是打開(kāi)新時(shí)期項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的一把鑰匙，學(xué)生愿意用科學(xué)技術(shù)去解決他們的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)他們的夢(mèng)想，讓我真實(shí)地看見(jiàn)“讓學(xué)習(xí)發(fā)生在學(xué)生身上，讓學(xué)習(xí)成為學(xué)生自己的事，讓學(xué)生用自己的方式去學(xué)習(xí)。”

（作者單位系重慶市沙坪壩區(qū)樹(shù)人景瑞小學(xué)）

《中國(guó)教育報(bào)》2024年01月17日第4版