低成本的人工智能教育課程案例

閔芳芳

● 低成本的人工智能教育

在中小學落實人工智能教育需要明確兩點：教什么和怎么教。

1.教育內容

生活中的人工智能隨處可見，如機器翻譯、機器創作、智能物流等，實現這些功能的背后就是人工智能技術。目前，人工智能教育更多涉及的是智慧技術在教育中的運用，鮮有對教學智慧的體現以及智慧課程的開發，在人工智能課程教學中主要涉及兩大方面的技術：智能語音（語音合成、語音識別等技術）和計算機視覺（文字識別、圖片分類、人臉識別等技術）。本案例中的人工智能教育內容即“讓機器能聽會說”以及“讓計算機能看會認”。

2.教育方式

人工智能教育的實施通常離不開智能機器人、人工智能或物聯網等智能設備，這也導致了諸多缺乏硬件支持的學校不能夠有效開展人工智能教育，這種困境對于鄉村學校來說更為明顯。本文的課程案例設計是在技術層面上，運用裝有xDingAI編程軟件的計算機，結合攝像頭和麥克風這類低成本的輸入設備來實現人工智能教育。

3.xDingAI軟件簡介

xDingAI軟件是一款包含機器人、物聯網、人工智能模塊的開源編程軟件。該軟件為蘇科版中小學信息技術教材的配套編程軟件，學生通過“搭積木”的方式即可實現編程。其中，擴展中心人工智能應用中的“認知服務”功能，不需要連接昂貴的智聯設備即可使用，其原理是通過百度AI服務，實現圖像、文字、語音識別等功能，額外需要連接的設備可根據需要選擇攝像頭或者麥克風。“認知服務”可實現的功能如圖1所示。

● 課程案例

課例一：初識人工智能

①課程性質。本節課以社團活動體驗課的形式開展，通過體驗人工智能應用培養學生學習興趣。本節活動課門檻較低，不要求學生事先掌握編程基礎知識，所以小學階段也可以實施。

②開展流程。以社團活動的實施方式，結合活動主題，學生通過上網檢索信息以及小組討論的方式列舉當下熱門的人工智能應用案例，在此基礎上，運用xDingAI軟件進行人工智能體驗，深入了解實現原理。學生可以進行多方面的體驗，如語音識別功能、計算機視覺技術等。

③活動反思。通過實踐發現，在培養學生的動手能力時，教師的示范行為越多，學生則表現出越低的興趣。學生通過體驗獲得的每個技能，都與他們已有的生活經驗或前期的網絡調研息息相關。活動課重在體驗，學生之所以能夠學會體驗這些智能技術的方法，更多的是因為那是來源于他們自身的需求。所以，教師在交代了必要的注意事項之后，完全可以給予學生自由活動的空間，讓學生利用現有資源，獨立思考、自主學習，通過自我實踐，激發內在學習動機，提高學習人工智能的興趣。

課例二：智慧抗“疫”

①課程性質。本課是應用型的項目式教學，通過項目的開展，重在提高學生的信息素養，發展學生的高階思維，培養其創新意識和實踐能力，具備顯著的實踐性。本課要求學習者具備基本的算法常識、圖形化編程基礎以及團隊協作的能力，適合在小學高年級及以上年級開展。

②實施過程。與傳統項目式教學一致，首先由小組確定項目主題，再根據主題制訂計劃并付諸實踐，最后進行作品展示與評價。項目開展過程中涉及計算思維能力的培養。下表是某一小組圍繞“新冠”病毒抗“疫”主題設計的人工智能項目。

借助xDingAI的認知服務模塊實現功能，錄入小區每個住戶的人臉信息。當有來訪者時，系統會對來訪者進行人臉識別，根據識別的結果從庫中進行匹配，只有注冊過的小區人員，才會有正確信息提示。如果不是本小區的住戶，會提示到相應社區進行信息審核和登記。防疫期間完整的小區門禁系統功能實現過程如圖2所示。

③教學反思。人工智能教育應兼顧項目學習中技術的學習和思維能力的培養，防止智能教育的兩極分化。在學習過程中，教師引導學生從自身或社會生活的實際需求出發，多角度尋求創新，最后分析可行性，形成最終的解決方案。相對于案例一中的活動來說，項目式教學是一種設計學習情境，以學習者為中心、問題為導向的教學方法，需要對項目內容和實施過程進行充分預設計，并通過評價環節不斷完善項目。

● 總結

人工智能教育課程應側重于培養學生的思維能力，而不是僅僅將智能設備的應用作為衡量一節課是不是人工智能課程的標準，否則將在空間和時間上對人工智能教育的推進形成極大阻礙。本文借助xDingAI的“認知服務”擴展功能，描述了兩個低成本的人工智能教育課程案例，在這兩個案例的實踐中，學生不僅對人工智能產生了濃厚的興趣，更在項目設計的過程中培養了創新意識和實踐能力。