在當(dāng)今科技飛速發(fā)展的時代，人工智能教育逐漸成為中小學(xué)教育領(lǐng)域的重要組成部分。教育部辦公廳發(fā)布的相關(guān)通知也強調(diào)了加強中小學(xué)人工智能教育的重要性。而教學(xué)模式的選擇對于人工智能教育的成效起著關(guān)鍵作用。項目式教學(xué)模式（PBL）作為一種創(chuàng)新的教學(xué)方法，正受到越來越多的關(guān)注。
一、PBL 項目式教學(xué)模式概況研究
項目式教學(xué)模式（PBL）是一種以學(xué)生為中心的教學(xué)方法，它強調(diào)通過完成一個具體的項目來驅(qū)動學(xué)生的學(xué)習(xí)。在PBL中，學(xué)生通常會面臨一個真實世界的問題或挑戰(zhàn)，他們需要通過自主探究、合作學(xué)習(xí)等方式來尋找解決方案。項目的完成過程一般包括項目的規(guī)劃、資料收集、方案設(shè)計、實施與評估等階段。在這個過程中，學(xué)生不僅能夠?qū)W習(xí)到相關(guān)的知識和技能，還能夠培養(yǎng)創(chuàng)新思維、問題解決能力、團隊協(xié)作能力等核心素養(yǎng)。
在全球范圍內(nèi)，PBL已經(jīng)在多個學(xué)科領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在工程教育領(lǐng)域，學(xué)生通過參與實際工程項目，如設(shè)計一座橋梁或開發(fā)一個軟件系統(tǒng)，來學(xué)習(xí)工程知識和技能；在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域，PBL被用于培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的臨床思維和解決實際醫(yī)療問題的能力，例如通過模擬病例分析和診斷來學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)知識。在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域，PBL也逐漸被引入到課程教學(xué)中，如在科學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科中開展項目式學(xué)習(xí)活動，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。隨著人工智能教育的興起，PBL也開始被應(yīng)用到人工智能課程教學(xué)中，但其應(yīng)用還處于探索和發(fā)展階段。
二、點燃學(xué)習(xí)熱情：以學(xué)生為中心的PBL教學(xué)
（1）主動學(xué)習(xí)：化被動到主動的探索之旅
在項目式教學(xué)模式下，學(xué)生不再是被動地接受知識灌輸，而是主動地投身于學(xué)習(xí)過程。于人工智能教育而言，這一特性尤為關(guān)鍵。例如，在開展人工智能圖像識別項目時，教師提出“設(shè)計一個能夠識別校園植物種類的智能系統(tǒng)”的任務(wù)。學(xué)生為了達(dá)成這一目標(biāo)，會主動去探索圖像采集設(shè)備的使用、圖像數(shù)據(jù)的預(yù)處理方法、深度學(xué)習(xí)算法在圖像分類中的應(yīng)用等知識。他們不再局限于課本上既定的章節(jié)內(nèi)容，而是根據(jù)項目需求，自主地在互聯(lián)網(wǎng)上搜索資料、查閱學(xué)術(shù)文獻(xiàn)，甚至嘗試與相關(guān)領(lǐng)域的專家或愛好者交流互動。這種主動學(xué)習(xí)的方式，能夠充分激發(fā)學(xué)生的好奇心與求知欲，使其深入理解人工智能知識的內(nèi)在聯(lián)系與實際應(yīng)用價值，從而更好地掌握相關(guān)技能。
（2）個性化學(xué)習(xí)：因材施教的PBL實踐
PBL給予學(xué)生根據(jù)自身興趣和特長挑選項目主題及難度級別的自由，這與學(xué)生個性化學(xué)習(xí)需求高度契合。在人工智能教育領(lǐng)域，學(xué)生的興趣點可能千差萬別。有的學(xué)生對人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用饒有興致，如利用人工智能進行疾病診斷輔助系統(tǒng)的設(shè)計；有的則更傾向于探索其在藝術(shù)創(chuàng)作方面的潛力，像創(chuàng)作人工智能生成的繪畫作品或音樂作品。同時，學(xué)生的知識基礎(chǔ)與學(xué)習(xí)能力也存在差異?；A(chǔ)扎實、學(xué)習(xí)能力較強的學(xué)生可能選擇挑戰(zhàn)復(fù)雜的人工智能算法優(yōu)化項目；而基礎(chǔ)相對薄弱的學(xué)生則可從簡單的人工智能應(yīng)用項目入手，如制作一個基于人工智能的智能聊天機器人。通過個性化的項目選擇，每個學(xué)生都能在自己擅長與感興趣的領(lǐng)域深入挖掘，充分發(fā)揮主觀能動性，實現(xiàn)個性化的成長與發(fā)展，避免了傳統(tǒng)教學(xué)中“一刀切”的弊端，使人工智能教育更具針對性與靈活性。
三、培養(yǎng)核心素養(yǎng)：PBL助力全面發(fā)展
（1）創(chuàng)新思維：突破常規(guī)的靈感碰撞
PBL極力倡導(dǎo)學(xué)生進行創(chuàng)造性思考，這在人工智能教育實踐中具有深遠(yuǎn)意義。在設(shè)計人工智能項目時，學(xué)生需要突破常規(guī)思維，構(gòu)思獨特的解決方案。例如，在開發(fā)一款智能垃圾分類助手應(yīng)用時，學(xué)生不能僅僅依賴已有的垃圾分類模式與算法，而要思考如何優(yōu)化識別準(zhǔn)確率、如何結(jié)合本地垃圾處理特點進行功能創(chuàng)新。他們可能會嘗試引入新的傳感器技術(shù)來提高垃圾識別的精準(zhǔn)度，或者設(shè)計更加人性化的用戶交互界面，以方便不同年齡段用戶使用。在這個過程中，學(xué)生通過不斷地嘗試與探索，從算法設(shè)計到應(yīng)用功能拓展，全方位地培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力，為未來在人工智能領(lǐng)域的深入研究與創(chuàng)新實踐奠定堅實基礎(chǔ)。
（2）問題解決能力：直面挑戰(zhàn)的成長之路
在項目式學(xué)習(xí)中，學(xué)生直面真實世界的問題，并被要求自主尋求解決方案，這對培養(yǎng)其問題解決能力大有裨益。以構(gòu)建一個城市交通流量智能預(yù)測系統(tǒng)為例，學(xué)生首先需要明確問題的關(guān)鍵所在，即如何收集、整理和分析海量的交通流量數(shù)據(jù)，選擇何種合適的人工智能模型進行預(yù)測，以及如何評估模型的準(zhǔn)確性和可靠性。在解決這些問題的過程中，他們會遇到數(shù)據(jù)缺失、模型過擬合或欠擬合等諸多挑戰(zhàn)。學(xué)生需要運用所學(xué)知識，結(jié)合實際情況，嘗試不同的數(shù)據(jù)處理方法、調(diào)整模型參數(shù)，甚至探索新的算法組合。通過這樣的反復(fù)實踐與調(diào)試，學(xué)生逐漸掌握解決復(fù)雜問題的方法與技巧，學(xué)會在面對不確定因素時靈活應(yīng)變，其問題解決能力得到顯著提升，而這種能力正是在人工智能領(lǐng)域應(yīng)對各種復(fù)雜應(yīng)用場景所不可或缺的。
（3）團隊協(xié)作能力：攜手共進的合作舞臺
PBL通常要求學(xué)生以團隊形式開展項目實踐，這為培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力與溝通能力創(chuàng)造了良好條件。在人工智能教育項目中，團隊成員往往需要具備不同的技能與知識背景。例如，在開發(fā)一個人工智能驅(qū)動的智能家居控制系統(tǒng)項目時，團隊中可能有擅長硬件電路設(shè)計的學(xué)生負(fù)責(zé)傳感器與控制器的連接，有精通編程的學(xué)生負(fù)責(zé)編寫智能控制算法，有熟悉用戶界面設(shè)計的學(xué)生負(fù)責(zé)打造便捷的操作界面。在項目推進過程中，成員之間需要密切溝通、分工協(xié)作。他們要共同商討項目方案，協(xié)調(diào)各自工作進度，解決因意見分歧或技術(shù)難題引發(fā)的沖突。通過這樣的團隊協(xié)作過程，學(xué)生學(xué)會傾聽他人意見，發(fā)揮自身優(yōu)勢，相互支持與配合，不僅能夠高效地完成項目任務(wù)，更能在團隊互動中提升溝通協(xié)作能力，為今后在人工智能相關(guān)職業(yè)領(lǐng)域中的團隊合作積累寶貴經(jīng)驗。
四、搭建知識橋梁：PBL促進跨學(xué)科融合
（1）知識整合：多學(xué)科知識的有機融合
人工智能本身就是一個多學(xué)科交叉融合的領(lǐng)域，項目式教學(xué)模式鼓勵學(xué)生整合不同學(xué)科知識，這正契合了人工智能教育的需求。在開展一個人工智能機器人項目時，學(xué)生需要運用數(shù)學(xué)知識進行運動軌跡規(guī)劃與算法優(yōu)化；借助物理原理理解機器人的機械結(jié)構(gòu)與動力原理；依靠計算機科學(xué)知識進行編程控制與數(shù)據(jù)處理；融合生物學(xué)知識來設(shè)計模擬生物智能行為的算法模型。通過這樣的項目實踐，學(xué)生將原本分散在各個學(xué)科中的知識有機地整合起來，形成一個完整的知識體系，深入理解不同學(xué)科知識在人工智能應(yīng)用中的相互作用與協(xié)同關(guān)系，從而更好地把握人工智能技術(shù)的綜合性與復(fù)雜性。
（2）拓展視野：跨學(xué)科視角的廣闊天地
跨學(xué)科的項目實踐使學(xué)生能夠突破單一學(xué)科的局限，拓寬視野，深入了解不同學(xué)科之間的聯(lián)系與差異。在參與一個人工智能與環(huán)境科學(xué)相結(jié)合的項目，如利用人工智能監(jiān)測大氣污染分布與擴散時，學(xué)生不僅能夠掌握人工智能在環(huán)境數(shù)據(jù)處理與分析方面的應(yīng)用，還能了解環(huán)境科學(xué)中的大氣污染成因、傳播機制以及相關(guān)環(huán)境政策法規(guī)等知識。他們會發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)模型在描述大氣污染物擴散規(guī)律中的作用，物理學(xué)原理在傳感器設(shè)計中的應(yīng)用，以及計算機科學(xué)在數(shù)據(jù)可視化與分析中的價值。這種跨學(xué)科的學(xué)習(xí)體驗有助于學(xué)生構(gòu)建全面的知識網(wǎng)絡(luò)，培養(yǎng)綜合素養(yǎng)，使其在面對復(fù)雜的人工智能應(yīng)用場景時能夠從多學(xué)科視角進行思考與分析，為未來在跨學(xué)科研究或創(chuàng)新領(lǐng)域的發(fā)展提供廣闊的思路與視野。
五、錘煉實踐技能：PBL增強動手與表達(dá)
（1）動手操作：從理論到實踐的跨越
PBL著重強調(diào)學(xué)生的動手操作能力，在人工智能教育中，這一特性通過編程、調(diào)試等實踐活動得到充分體現(xiàn)。例如，在構(gòu)建一個基于人工智能的語音識別系統(tǒng)項目時，學(xué)生需要親自動手安裝和配置語音采集設(shè)備、搭建開發(fā)環(huán)境、編寫語音信號處理算法以及訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)模型。在這個過程中，他們會遇到各種實際問題，如設(shè)備兼容性問題、代碼錯誤調(diào)試等，通過不斷地嘗試與解決這些問題，學(xué)生的動手操作能力得到切實鍛煉。與傳統(tǒng)理論教學(xué)相比，這種基于項目的動手實踐能夠讓學(xué)生更加深入地理解人工智能技術(shù)的實現(xiàn)細(xì)節(jié)，將抽象的理論知識轉(zhuǎn)化為具體的操作技能，提高學(xué)生在實際應(yīng)用場景中運用人工智能技術(shù)解決問題的能力。
（2）成果展示：自信表達(dá)的成長歷練
在項目式教學(xué)模式中，學(xué)生需要將自己的項目成果進行展示與交流，這對于提升他們的自信心與表達(dá)能力具有積極作用。在人工智能教育項目成果展示環(huán)節(jié)，學(xué)生可能需要向同學(xué)、教師以及家長展示他們開發(fā)的人工智能應(yīng)用程序、智能硬件系統(tǒng)或研究報告等成果。他們要清晰地闡述項目的背景、目標(biāo)、技術(shù)實現(xiàn)過程以及創(chuàng)新點與應(yīng)用價值。例如，在展示一個人工智能輔助教育系統(tǒng)時，學(xué)生需要向觀眾解釋如何利用人工智能技術(shù)實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)推薦、智能作業(yè)批改以及學(xué)習(xí)效果評估等功能。通過這樣的展示與交流過程，學(xué)生不僅能夠得到他人的反饋與建議，進一步完善自己的項目成果，還能在展示過程中鍛煉自己的表達(dá)能力與溝通技巧，增強自信心，培養(yǎng)勇于展示自我成果與分享經(jīng)驗的良好品質(zhì)，這對于學(xué)生今后在學(xué)術(shù)交流、職業(yè)發(fā)展以及社會交往中都具有重要意義。
六、接軌未來職場：PBL引領(lǐng)職業(yè)發(fā)展
（1）技能培養(yǎng)：打造職場競爭力的基石
PBL通過項目實踐培養(yǎng)學(xué)生的實際技能，這些技能在未來人工智能相關(guān)職業(yè)市場中極具價值。在當(dāng)今數(shù)字化時代，人工智能行業(yè)對具備實踐動手能力、創(chuàng)新思維以及跨學(xué)科知識整合能力的人才求賢若渴。通過參與人工智能項目式學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠熟練掌握編程技能、數(shù)據(jù)處理與分析技能、算法設(shè)計與優(yōu)化技能以及人工智能系統(tǒng)開發(fā)與部署技能等。例如，在完成一個人工智能大數(shù)據(jù)分析項目后，學(xué)生將具備數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)清洗、特征工程以及使用人工智能算法進行數(shù)據(jù)分析與預(yù)測的能力，這些技能直接對應(yīng)著數(shù)據(jù)分析師、數(shù)據(jù)科學(xué)家等熱門職業(yè)崗位的要求。因此，項目式教學(xué)模式為學(xué)生未來進入人工智能職場提供了有力的技能儲備，使其能夠更好地適應(yīng)職業(yè)市場的需求與挑戰(zhàn)。
（2）職業(yè)規(guī)劃：明晰方向的探索之旅
參與PBL項目有助于學(xué)生更好地了解自身興趣與特長，從而為未來職業(yè)規(guī)劃提供有力支持。在人工智能教育項目實踐過程中，學(xué)生有機會嘗試不同類型的項目任務(wù)，接觸到人工智能在多個領(lǐng)域的應(yīng)用場景。例如，在參與醫(yī)療影像人工智能診斷項目時，學(xué)生可能發(fā)現(xiàn)自己對醫(yī)療與人工智能交叉領(lǐng)域有著濃厚的興趣，并展現(xiàn)出在醫(yī)學(xué)圖像處理算法方面的天賦；而在參與人工智能游戲開發(fā)項目時，學(xué)生可能意識到自己在游戲人工智能邏輯設(shè)計與用戶體驗優(yōu)化方面的潛力。通過這些項目經(jīng)歷，學(xué)生能夠更加清晰地認(rèn)識自己的職業(yè)興趣所在，明確自己在人工智能領(lǐng)域的發(fā)展方向，進而有針對性地進行后續(xù)學(xué)習(xí)與職業(yè)規(guī)劃，提高未來職業(yè)發(fā)展的成功率與滿意度。
七、結(jié)語
綜上所述，項目式教學(xué)模式（PBL）在中小學(xué)人工智能教育中展現(xiàn)出了卓越的適配性。它以學(xué)生為中心的特性激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與主動性，通過個性化學(xué)習(xí)路徑滿足了不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求；在核心素養(yǎng)培養(yǎng)方面，有力地促進了學(xué)生創(chuàng)新思維、問題解決能力、團隊協(xié)作能力的提升；跨學(xué)科融合的優(yōu)勢使其能夠幫助學(xué)生整合多學(xué)科知識，拓寬視野，深入理解人工智能的綜合性；增強實踐能力環(huán)節(jié)讓學(xué)生在動手操作與成果展示中提升了實際技能與表達(dá)能力；并且在適應(yīng)未來職業(yè)需求方面，為學(xué)生提供了寶貴的技能儲備與職業(yè)規(guī)劃指導(dǎo)。鑒于此，在中小學(xué)人工智能教育普及進程中，應(yīng)大力倡導(dǎo)并積極推廣項目式教學(xué)模式，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，為培養(yǎng)適應(yīng)人工智能時代需求的創(chuàng)新型人才奠定堅實基礎(chǔ)，助力我國人工智能教育事業(yè)蓬勃發(fā)展，使學(xué)生在未來科技浪潮中具備強大的競爭力與創(chuàng)新力，為國家人工智能戰(zhàn)略的實施貢獻(xiàn)教育力量。
