基于深度學(xué)習(xí)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)與實(shí)踐

摘要：本文基于深度學(xué)習(xí)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動，分析了項(xiàng)目式學(xué)習(xí)大概念，創(chuàng)設(shè)了項(xiàng)目式學(xué)習(xí)情境，構(gòu)建了項(xiàng)目式學(xué)習(xí)評價(jià)反饋體系，以期能夠有效提高教學(xué)效率，提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)及能力。

關(guān)鍵詞：大概念；情境；反饋；評分標(biāo)準(zhǔn)

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 論文編號：1674-2117（2024）18-0036-03

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（簡稱PBL）是新型教育方式，它是學(xué)生自主創(chuàng)造并解決情境問題的過程，也是開發(fā)融合式課程的基礎(chǔ)。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)以學(xué)生為中心，基于真實(shí)情境，通過小組合作解決一個大任務(wù)、大問題等，經(jīng)歷前期的調(diào)查、明確問題、文獻(xiàn)研究、方案設(shè)計(jì)、實(shí)施改進(jìn)等活動，學(xué)生創(chuàng)造性地整合不同學(xué)科的核心知識與能力，從而提高核心素養(yǎng)。由此可知，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)關(guān)注的是學(xué)生不同學(xué)科知識間的整合與應(yīng)用，而不是知識的簡單堆砌。另外，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)關(guān)注的是學(xué)生的全程參與度，學(xué)生探究從課內(nèi)延伸到課外，實(shí)現(xiàn)了知識的內(nèi)化和遷移，進(jìn)而展開深度學(xué)習(xí)。下面，筆者以“‘圖像識別’科技解碼”項(xiàng)目為例帶領(lǐng)學(xué)生了解并掌握圖像識別技術(shù)，幫助他們更好地理解人臉圖像識別、人工智能等基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和解決問題的能力。通過實(shí)踐應(yīng)用，學(xué)生可以親身體驗(yàn)到人工智能的魅力，從而激發(fā)他們對未來科技領(lǐng)域的興趣和熱情。

本項(xiàng)目的目標(biāo)設(shè)定為：

①能按要求合理正確地使用展品，并簡述其背后圖像識別的工作流程。

②能類比人類學(xué)習(xí)過程，理解機(jī)器學(xué)習(xí)的過程；通過分析典型的人工智能應(yīng)用場景，了解數(shù)據(jù)、算法和算力是人工智能的三大技術(shù)基礎(chǔ)。

③能夠識別出場館及生活中的圖像識別應(yīng)用，能發(fā)現(xiàn)生活中的問題并提出基于圖像識別技術(shù)的創(chuàng)想。

④能借助網(wǎng)絡(luò)資料利用二哈識圖AI視覺傳感器進(jìn)行人臉識別等實(shí)踐，解決實(shí)際生活中的問題。

本項(xiàng)目的大概念為“數(shù)據(jù)存在多種形式，通過一定的規(guī)則可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行組織和呈現(xiàn)”和“機(jī)器學(xué)習(xí)是計(jì)算機(jī)從大量的數(shù)據(jù)中去學(xué)習(xí)規(guī)律并改善自身進(jìn)行預(yù)測的過程”。這兩個大概念就像是一個可以歸納各種具體概念的“柜子”，清晰展現(xiàn)了這些具體概念的位置。學(xué)生在這個柜子里可以精準(zhǔn)找到解決問題所需要的“工具”。

創(chuàng)設(shè)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)情境

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出，信息科技教學(xué)要“注重創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，引入多元化數(shù)字資源，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度。支持學(xué)生在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境下進(jìn)行自我規(guī)劃、自我管理和自我評價(jià)，鼓勵‘做中學(xué)’‘用中學(xué)’‘創(chuàng)中學(xué)’，凸顯學(xué)生的主體性”?！白觥薄坝谩薄皠?chuàng)”并不是簡單的動詞排列，而是具有邏輯性和向上性的層進(jìn)階梯?！皩W(xué)”是這三者的基礎(chǔ)，在學(xué)的基礎(chǔ)上，學(xué)生通過“做”直觀掌握信息科技的操作技能，通過“用”直面信息技術(shù)如何解決現(xiàn)實(shí)問題，增強(qiáng)運(yùn)用信息技術(shù)所帶來的自豪感，通過“創(chuàng)”加深理解并形成信息技術(shù)核心素養(yǎng)。因此，教師要基于深度學(xué)習(xí)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動，創(chuàng)設(shè)豐富多彩的活動，設(shè)置多重任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生在解決實(shí)際問題的過程中實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)科思維，掌握解決問題的基本方法。

整個項(xiàng)目活動在南京科技館舉行，以南京科技館的場館設(shè)施為器材，圍繞“‘圖像識別’科技解碼”的主題，通過兩課時(shí)的設(shè)計(jì)，結(jié)合科技館的“猜年齡”和“虛擬換衣”展品，引導(dǎo)學(xué)生深入理解圖像識別技術(shù)的原理和應(yīng)用。

第一課時(shí)從“猜年齡”展品入手，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，并在類比人類學(xué)習(xí)過程的基礎(chǔ)上，探究圖像識別的工作流程和原理，嘗試用所掌握的原理解釋“猜年齡”展品在使用過程中的問題，甚至用所學(xué)知識改進(jìn)展品，并解釋其他類似展品背后的工作原理，實(shí)現(xiàn)信息科技“場景分析—原理認(rèn)知—應(yīng)用遷移”的深度學(xué)習(xí)。

第二課時(shí)，學(xué)生將親手操作二哈傳感器，為場館中“猜年齡”等熱門展品設(shè)置體驗(yàn)次數(shù)的限制，培養(yǎng)動手能力和創(chuàng)新思維，激發(fā)對人工智能和科技創(chuàng)新的興趣。同時(shí)，學(xué)生將學(xué)習(xí)成果投入實(shí)踐，用技術(shù)的手段均衡場館資源使用，為科普事業(yè)奉獻(xiàn)力量。

在活動過程中，項(xiàng)目組以當(dāng)下生活中的人臉識別技術(shù)為情境，引導(dǎo)學(xué)生理解關(guān)鍵點(diǎn)檢測技術(shù)就是找到關(guān)鍵區(qū)域的技術(shù)，即檢測人臉五官與輪廓的關(guān)鍵點(diǎn)及位置（如圖1）。

教師接著引導(dǎo)學(xué)生理解人可以通過學(xué)習(xí)并根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)去繪制關(guān)鍵輪廓，機(jī)器可以通過機(jī)器學(xué)習(xí)去查找關(guān)鍵點(diǎn)（如圖2）。機(jī)器學(xué)習(xí)是計(jì)算機(jī)從大量的數(shù)據(jù)中去學(xué)習(xí)wGf4Rx2kj2Ij0quBXWT/+jsema3x8gm75Ba3IwS6Wy8=規(guī)律并改善自身進(jìn)行預(yù)測的過程，其過程可以理解為三步：①數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：采集大量人臉數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)鍵特征點(diǎn)標(biāo)注；②訓(xùn)練模型：選好合適的算法使用數(shù)據(jù)集訓(xùn)練面部關(guān)鍵點(diǎn)識別模型，模型會學(xué)習(xí)如何從輸入的圖像特征中預(yù)測出關(guān)鍵特征點(diǎn)的位置。③應(yīng)用模型：用訓(xùn)練好的模型對新的圖像進(jìn)行關(guān)鍵特征點(diǎn)識別。

構(gòu)建項(xiàng)目式學(xué)習(xí)評價(jià)反饋體系

在項(xiàng)目學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生要在模擬真實(shí)的情境中完成各種任務(wù)，教師通過學(xué)生完成任務(wù)時(shí)的表現(xiàn)，推測和判斷學(xué)生是否真正掌握了相關(guān)知識、是否具有了相應(yīng)的能力、是否進(jìn)行了深度學(xué)習(xí)?？梢姡答佊兄诖龠M(jìn)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動中深度學(xué)習(xí)的產(chǎn)生。

反饋需要教師提供清晰的標(biāo)準(zhǔn)。因此，評分標(biāo)準(zhǔn)在整個評價(jià)中起著重要的作用。評分規(guī)則作為一種評分工具，包含評價(jià)作品的標(biāo)準(zhǔn)或所需的期望，及詳細(xì)地描述出各等級質(zhì)量（從好到差）的標(biāo)準(zhǔn)。因此，持續(xù)運(yùn)用評分規(guī)則能讓學(xué)生獲得具體的反饋信息，讓他們能看到自己“在哪里”，知道“如何到那里”，更順利地進(jìn)入下一步的學(xué)習(xí)，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)水平。

在設(shè)定評分規(guī)則表時(shí)，教師應(yīng)充分考慮自評和他評。自評就是自我反饋，學(xué)生對比自己的表現(xiàn)和評分規(guī)則表，可以清楚地知道自己現(xiàn)在所處的學(xué)習(xí)層次，明白下一步學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。連續(xù)的自評變化，可以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)信心，提高學(xué)習(xí)興趣，增加成功的可能性。他評就是同伴評價(jià)，同伴在評價(jià)他人時(shí)，要了解評分規(guī)則，增強(qiáng)目標(biāo)達(dá)成意識。在進(jìn)行他評時(shí)同伴既在評價(jià)他人，也在學(xué)習(xí)他人。在本項(xiàng)目中，教師和學(xué)生共同設(shè)定了右上表所列的評分標(biāo)準(zhǔn)。該評分標(biāo)準(zhǔn)從四個維度進(jìn)行評價(jià)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注圖像識別的工作流程，加深他們對機(jī)器學(xué)習(xí)過程以及數(shù)據(jù)、算法和算力的原理理解，并引導(dǎo)其發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活中的圖像識別技術(shù)，從“惰性知識”走向?qū)＜宜季S。

結(jié)語

將深度學(xué)習(xí)作為項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的主線，圍繞這條主線開展的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)能夠把學(xué)生從傳統(tǒng)的重復(fù)操作、簡單編程、知識點(diǎn)羅列的教學(xué)模式中解放出來，使其深度理解大概念，形成知識遷移圖譜，解決現(xiàn)實(shí)生活問題。深度學(xué)習(xí)、深度投入、深度體驗(yàn)已經(jīng)成為未來學(xué)習(xí)的主要方向，基于深度學(xué)習(xí)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)與實(shí)踐為提升學(xué)生的信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)提供了一條可供參考和實(shí)踐的清晰路徑。

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