孙丽萍
南开大学附属中学 300190
摘要：项目式学习是一种高效培养学生学科核心素养的学习方式。文章结合项目实例“树莓派智能门锁”，探究项目式学习在高中信息技术课程实施过程中培养学生核心素养的有效性。
关键词：项目式学习；树莓派；信息技术；核心素养；人工智能
将项目理念整合于课堂，重构教学组织方式，是一个全新的课题。教师应该聚焦学科核心素养，把握项目的学习本质，创设数字化学习环境，让学生养成终身学习的好习惯［1］。
一、项目式学习在高中信息技术课程中实施的优势
（一）学生有较好的合作能力和信息技术能力
当今社会高中学生一直沉浸在信息技术环境里，日常生活中信息技术应用能力比较强，而且学生们已经学习过Python的知识，有了编写程序的基础，通过多种途径获得信息的能力也强于初中学生。并且可以充分实现合作探究，对信息安全也有很高警惕性。学生比较有创新意识，对新事物比较感兴趣，有能力完成学习项目。
（二）信息技术应用范围广、实践强
信息技术学科的特点就是应用非常广，并且有强大的实践要求。相关基础理论知识与实践能力始终贯穿于课程实施过程中，其中的很多知识点与学生的现实生活紧密相关，并且具有一定的前瞻性。将信息技术课程进行整合设计，形成与生活学习息息相关的学习项目，这样通过有趣的项目式学习，可以激发学生的学习主动性，让学生带着兴趣去学习。
（三）项目实施条件便利
信息技术学科上课都在信息技术教室，教室配备完善的网络与相关教学设备，教学设备扩充条件完备。树莓派具有体积小巧、经济实用、功能强大和容易上手等特点，有信息技术基础的学生操作起来比较容易。教师利用树莓派与相关传感器资源，给学生搭建利于项目式学习的数字化环境，为学生准备项目式学习的平台与评价方式，为顺利的展开项目式学习做好准备。
二、在高中信息技术课程教学中实施项目式学习
“树莓派智能门锁”项目是依托于高中信息技术教材《信息技术 必修1 数据与计算》中的“4.2.2编程调用平台中的智能工具“而设计的。这一单元，主要让学生体验人工智能，学习通过编程调用其它平台的应用实现人工智能的方法。教师设计“树莓派智能门锁”项目让学生将多个人工智能功能集中应用在一个项目上，让学生充分感受人工智能的魅力。
（一）项目内容的确定
确定项目的具体研究内容，是整个项目进行的先提条件，《信息技术 必修1 数据与计算》教材的第四单元，主题就是人工智能，包括对人工智能的体验以及着手实现人工智能。在项目内容确定过程中，教师首先做一个问卷调查，调查学生在生活中哪些地方使用了人工智能功能，对哪些人工智能功能非常感兴趣等，通过问卷调查，总结出学生比较感兴趣的是人脸识别与语音合成等人工智能技术，如果单独实现某个人工智能技术，做起来比较单一枯燥，没有系统性，根据学生在问卷调查中反映家中智能锁用的比较多，教师结合学生问卷的情况与学校软硬件的条件，最终决定项目内容为利用树莓派与百度AI相结合来实现“树莓派智能门锁”。因为整个项目的确定过程学生全程参与，而且充分听取了学生的意见，所以激发了学生对整个项目完成的期待与主动完成项目兴趣。
（二）规划项目实施方案
项目实施方案的规划是整个项目实施的重要环节，“树莓派智能门锁”规划用五个课时完成，项目分组进行，建议每组三个成员，学生根据自己的爱好与特长确定分工。小组分工建议细化到每一课时的具体分工，这样有助于项目的顺利完成。认真填写项目规划表，收集相关人工智能与树莓派的资料，为接下来项目的展开提供理论支持。学生在项目实施方案制定过程中对项目整体有了更清晰的思路，对完成项目更有信心。
（三）项目的实施
根据之前制定的项目规划表以及小组分工，有条不紊的推进项目，具体实施建议如下：
1. 熟悉树莓派的工作方式，给树莓派连接摄像头与音箱。
给树莓派连接显示器和键盘鼠标，熟悉树莓派的工作环境与基于树莓派Python的编程环境，连接树莓派专用摄像头测试摄像头是否安装成功，连接音箱并测试成功。
2. 学习百度AI的调用方法，调用百度人脸识别应用，实现人脸识别。
登陆百度AI网站，申请账号，建立人脸识别应用，获取相关编程需要的KEY，查看人脸识别Python文档，学习调用百度AI的方法。查看人脸库，学习录入人脸的方式，将小组一名成员的人脸信息添加到人脸库，为今后程序调试做准备。
根据教师给出的人脸识别程序片段，完成本次课的项目任务，“树莓派智能门锁”的识别人脸部分。
3. 学习百度AI语音合成的方法，实现项目的语音提示
在项目的规划中，“树莓派智能门锁”项目需要有语音提示，经过学生与教师的讨论，确定用语音合成来实现语音提示。
登陆百度AI网站，建立语音合成应用，获取相关编程需要的KEY，查看并学习语音合成文档，学习百度AI实现语音合成的方法。
根据教师给出的语音合成片段和pygame库，完成本次课的项目任务，“树莓派智能门锁”的语音提示部分。
4.给树莓派连接舵机，用树莓派控制舵机转动，模拟开锁
在项目规划的过程中，经过学生与教师的讨论，由于家用电磁锁需要外接电源，而且硬件配备困难，最后决定用舵机来替代电磁锁实现开锁的效果。
学生了解树莓派控制SG90舵机的机制，根据教师给的程序片段，完成本次课的项目任务，驱动舵机实现开锁。
5. 完善项目程序，撰写项目报告
验证“树莓派智能门锁”的有效性，对整个项目思路再次进行梳理，撰写项目报告。
（四）总结项目成果
“树莓派智能门锁”项目的完成是小组成员共同努力的成果，教师引导学生利用思维导图对本次项目完成的心得体会与收获进行总结。用PPT对项目整体运行效果进行说明。在整个项目实施过程中学生一直是主导，教师只是起到引导的作用，让学生充分感受到项目学习的主导性、多样性、挑战性，充分提升了学生信息社会责任核心素养。
（五）展示交流与评价
项目成果的展示可以分为线上与线下两部分，教师为学生提供线上展示的平台，学生可以将项目说明等展示材料上传到网上供大家学习参考。线下的交流可以扩大一下范围不只限于班级与校园内部，可以让学生在自己生活的社区或其它适当场景对自己的项目成果进行展示，这样有助于提升学生的表达力、协调力和组织力，也有助于社会了解我们中学生，肯定中学生的信息技术水平与创新能力。
项目式学习的评价始终贯穿于整个项目过程中。主要被评价的对象是小组、小组各成员、全体参与者、教师等，评价主体是学生、教师、家长、其它社会人员等。教师可以根据项目的特色与项目式学习评价的特点来设计评价标准。线上评价可以利用相关网络工具如在线投票工具等。
项目式学习相对于传统的教学方式，通过与现实生活相关的生动实例充分激发了学生的学习内驱力、探索新知的兴趣和创新力。项目式学习可以全方位多层次的促进学生信息技术学科核心素养的提升。教师虽然在项目实施过程只是一个引导者，但在项目的创设过程中起到至关重要的作用。教师要掌控项目式学习的主线，要充分吃透教材、充分理解课标，设计能融合教材知识点、信息技术学科核心素养、贴近生活并能激发学生学习兴趣的项目，引导学生自主完成项目。教师要在项目展开之前创设便利的数字化环境，让学生顺利展开项目学习。
参考文献：
［1］吴旭日. 聚焦核心素养注重探究实践——《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》解读［J］.福建基础教育研究，2018（7）:127,142.
［2］申燕，陈尚宝，邹志谱，姚毅锋.基于STEM 理念下的项目式学习课例设计———以“探秘人体的呼吸”为例［J］．化学教学，2019，（9）：50～55.
［3］侯肖，胡久华． 在常规课堂教学中实施项目式学习———以化学教学为例［J］． 教育学报，2016，(4) : 39 ～ 44．
［4］马 宁，赵若辰，张舒然.项目式学习：背景、类型与核心环节[J].中小学数字化教学，2018，（5）：24～27.
［5］张学军袁，董晓辉.高中人工智能课程项目案例资源设计与开发[J].电化教育研究，2019，（8）：87～95.
作者简介：孙丽萍（1979-01），女，汉族，天津，硕士，中学一级，教师，高中信息技术