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【杭州市一等奖生成式AI赋能教学论文】:生成式AI赋能初中数学项目化学习教学实践探索——以进位制的认识与探究—设计树木认养二维码为例
生成式AI赋能初中数学项目化学习教学实践探索
——以“进位制的认识与探究—设计树木认养二维码”为例
【摘要】本文以二维码的生成为情境,从设计树木认养二维码入手,利用生成式AI赋能项目中代码编写以及二维码生成等环节,通过认养信息与十进制数的转化、十进制数与二进制数的转换过程,培养学生数学运算、创新性思维及批判性思维等核心素养.创设AI赋能项目化学习范例,以期为广大数学教育工作者提供借鉴.
【关键词】生成式AI;项目化学习;初中数学
国务院2017年印发的《新一代人工智能发展规划》明确指出应重视人工智能与数学等学科专业教育的交叉赋能，在中小学阶段设置人工智能相关课程.《义务教育数学课程标准(2022年版)》指出，初中阶段综合与实践领域可采用项目式学习的方式，以问题解决为导向，整合数学与其他学科的知识和思想方法，让学生从数学的角度观察与分析、思考与表达、解决与阐释社会生活及科学技术中遇到的现实问题.因此，设计并实施生成式AI赋能的初中数学项目化学习显得尤为重要.
一、确定项目主题
人教版教材七年级上册第二章“有理数的运算”章末综合与实践模块设置了“进位制的认识与探究”，涉及十进制数与二进制数之间的转换，难度较大也较为抽象，若采用直接讲授的方式难以激发学生的学习兴趣。本节课的授课对象为七年级学生，他们是在数字时代背景下成长起来的，对二维码等科技产物尤为感兴趣。
通过项目化学习，将数学与AI技术融合,利用十进制数转换为二进制数的数学知识,结合信息技术,体验应用编程语言制作二维码的过程,既能促进学生对本课核心知识点——十进制数与二进制数之间的相互转换的掌握,也能培养学生“会用数学的眼光观察现实世界,会用数学的思维思考现实世界,会用数学的语言表达现实世界”的能力.
目前,许多城市都在开展树木认养活动,通过认养一棵树,既能为地球添一份绿意,也能为自己寻找一份意义.通过扫描树木上的认养牌二维码,便可获取认养信息.近期学校也在开展劳动实践基地认养活动,你能否为校园的劳动实践基地制作认养二维码?
核心问题:如何将认养信息储存在二维码中?
二、项目价值
1.学科价值
“结合信息技术设计树木认养二维码”属于综合实践活动类课程,学生通过真实的问题情境,综合运用数学及信息技术知识,提高发现、提出、分析与解决问题的能力.
2.教育价值
学生在学习本课程时需要综合运用数学与信息技术的知识解决问题,感悟数学与AI、社会生活之间的联系.在探索制作二维码的过程中,能从多角度思考问题,提升思维品质.
3.实践价值
二维码在生活中随处可见，如支付码、乘车码等,给人们的生活带来了便利.学生通过本课的学习,能对二维码的制作深入了解,将设计出来的二维码应用于劳动基地的认领活动中,不仅能加深学生对数学知识的理解与掌握,也能强化应用意识.课后自主设计二维码中的文字信息,也能培养学生的创新思维.
三、教学目标
教学目标是指教师通过教学活动的开展所预期的学生发展水平的变化,用于指导项目教学的内容、实施、评价等环节,也是学生发展的指南针.基于此,本项目的教学目标确定为以下四个:(1)通过小组合作查找与二维码的相关资料,了解二维码的产生、发展及应用以及二维码的结构和编码原理,对二维码有一个初步、整体的认识.
(2)类比十进制数的计数规则,理解二进制数的计数规则,掌握十进制数与二进制数的相互转换,提升学生的推理能力与运算能力.
(3)通过AI赋能,根据其提供的程序代码生成二维码,将信息通过二维码的形式应用于生活中的各种真实情境,发挥知识与AI的价值.增强学生的应用意识与创新意识.
(4)通过小组探究交流与评价,培养学生的合作意识与探究能力.
四、项目任务
基于以上分析,设计了如下任务群,见表1.
五、课时安排
“设计树木认养二维码”项目化学习课时见表2.
六、项目活动过程
任务1:小组查阅资料,了解二维码的基本结构和编码流程
小组成员根据核心问题展开讨论并制订相应的解决方案,明确具体任务.预设学生在探究过程中会提出如下问题:二维码的功能有哪些?二维码的结构是什么样的?二维码如何制作出来?二维码的黑色方块和白色方块分别代表什么?小组成员分工合作,查阅二维码的相关资料.查阅方向预设:二维码的简介、组成部分、基本原理、二进制数与十进制数的相互转换.
通过第1课时的学习,学生了解了二维码的结构和编码流程.接下来的任务是将树木的认养信息转化为十进制数,进而转换为二进制数,及通过运行程序代码生成二维码......
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