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PBL设计促进AI教育的深度学习

●探寻PBL内涵，构建设计模型

项目式PBL是基于问题学习的教学模式，是指把学习设置于复杂的、有意义的问题情境中，通过让学生以小组合作的形式共同解决复杂的、实际的或者真实性的问题，来学习隐含于问题背后的科学知识，形成解决问题的能力，并发展自主学习和终身学习的能力。采用项目式教学能有效解决AI教学深度学习的问题，让学生亲身经历选定项目—制订计划—活动探究—作品制作—成果交流—活动评价等活动，体验学—做—创的过程，重构AI课堂教学的组织方式、实施策略、评价方式，从而促进学生的计算思维、分离、推理、建模、简约、转化等思维的发展（如图1）。

●探索真实情境，确立项目方向

项目选择要源于生活，以现实生活情境为导向，让学生通过一系列真实的、有吸引力的和有挑战的真实问题学习，从而掌握重点知识和技能，提升学生批判性思维、问题解决、合作和自我管理的能力。本项目源自2019世界人工智能大会各种高科技产品的亮相，其中，自动驾驶汽车成为大会的焦点，并且在展馆体验场内进行了汽车上下坡、红绿灯、斑马线、遇到红灯、行人过马路等场景的测试，测试结果引起各方的热议。学生对“为什么没有人把控方向盘驾驶，汽车都会自动驾驶到指定的地点”觉得非常神奇。此项目来源于真实生活，建立于学生的兴趣，是在真实问题驱动的基础上建立的。基于以上的认识，师生共同确立研究项目为“神奇的智能小汽车”。

●制订学习方案，明确研究计划

为了更好地完成项目，让项目切实可行地执行，制订一个详尽的研究计划至关重要，计划可以从项目工具、项目目标、项目问题、实施方案等方面进行制订。

1.项目工具

2.项目问题

如何使用Scratch中的侦测指令，实现虚拟无人驾驶汽车？

3.项目目标

通过Scratch编程模拟无人驾驶的过程，让学生学会侦测指令判断是否碰到某种颜色或角色，并通过自主探究，尝试完成小汽车的直线行驶;通过小组合作，实现弯道自动转向行驶和避让障碍物的方法。

4.实施方案

①查阅网络资料。通过网络了解无人驾驶技术的原理及核心技术;让学生知道无人驾驶汽车是通过车载传感器感知道路环境、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。②查阅模块指令功能。确定Scratch侦测指令，并区分、、三种侦测指令的功能及使用方法，为模拟无人驾驶制作提供技术支撑。③确定无人驾驶汽车线路状况，研究如何实现弯道行驶技术。④明确传感器添加位置。⑤小组分工。绘制无人驾驶汽车、绘制汽车线路、模拟生活场景绘制情境图、编写Scratch程序。⑥成果发布及评价。

●探求项目实施，体验学做创

1.构建真实情境，联结新旧认知

教学伊始，教师播放两个视频。视频一：日常驾驶员驾驶汽车情况;视频二：无人驾驶汽车在路上行驶的情况。在学生看完视频后，教师提出问题：视频一和视频二驾驶员驾驶汽车有什么不同？从视频二里我们可以看到：驾驶员的手全程脱离方向盘，汽车依然能够根据路况自动行驶，教师顺势明确这就是无人驾驶技术。通过联结学生新旧认知，为下一步项目探究做好学习铺垫，并激发学生对人工智能学习的兴趣，明晰本项目的学习任务就是制作“神奇的智能小汽车”。

2.分析生活情境，确定行驶线路

在现实生活中，汽车路况是多样的。因此，教师启发学生：要制作出怎样的小汽车才算是成功的呢？学生在小组内进行头脑风暴，并形成共识：能让小汽车开动不算很成功，因为它没有实现“智能”，能按照要求进行运动才属于智能小汽车。虽然大家都对这个观点非常认同，但学生仍有疑问：小汽车能否智能行驶呢？怎样才能实现呢？教师顺势告诉学生，智能小汽车潜力无穷，需要大家不断学习和研究才行，这节课我们从智能小汽车基础部分做起。请以小组为单位，结合日常生活情境再次研究，小汽车运动应该有哪些路况？通过小组讨论得出的结论：小汽车运动路线应该有以下三种：直线行驶、弯道行驶、障碍物避让。

3.项目任务拆分，从易到难突破

编程对于小学生来说是比较困难的，根据学生的认知规律，教学时采取先易后难的方式进行，目的是激发起学习兴趣，避免学生畏难情绪的发生。

（1）自主探索，直线行驶，引出指令

教师向学生提问：假如你是驾驶员，在行驶过程中，你认为最理想的道路情况是怎样的？学生一致认为直线行驶是最理想化的路况，并利用Scratch自主编写程序实现沿直线行驶的小汽车（如下页图2）。

小A同学很快就通过运动模块中的坐标指令和实现了小汽车直线行驶（如图3）;小B同学用侦测模块中的碰到颜色指令和运动模块中的移动指令也实现了小汽车直线行驶（如图4）。此时，教师提出这两种方法都可以让小汽车直线行驶，哪一种会更符合我们现实生活中的情境呢？经过小组头脑风暴和全班思辨后，大家都认为用小B同学方法好一些，因为小A同学的方法有局限性，如果遇到复杂的路况就没法实现。这样的