情智相潤：演繹人工智能課的精彩

沈崢嶸

蘇科版2020版信息技術(shù)教材的改版中，強(qiáng)調(diào)了對人工智能的關(guān)注，并率先安排了部分章節(jié)進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐。但縱觀整個單元，這類課程的開設(shè)由于受師資、設(shè)備、環(huán)境的影響，很難將人工智能教育真實(shí)有效落地，更談不上全面普及。應(yīng)如何讓人工智能步入課堂？如何化解技術(shù)準(zhǔn)入與學(xué)生認(rèn)知間的矛盾？如何實(shí)現(xiàn)教師角色的再造？如何面向全體學(xué)生做普及人工智能教育？

小學(xué)階段人工智能課程開發(fā)策略

1.化解技術(shù)準(zhǔn)入“高門檻”與學(xué)生認(rèn)知“低水平”的矛盾

雖然學(xué)生在學(xué)習(xí)和生活中對人工智能產(chǎn)品的應(yīng)用越來越多，但由于產(chǎn)品都是高度集成化，學(xué)生對其的認(rèn)識只能停留在簡單的體驗(yàn)層面，未能深入其基本知識和技術(shù)，更談不上對人工智能項(xiàng)目進(jìn)行動手實(shí)踐、測試、優(yōu)化和控制。而學(xué)生對圖形化編程相當(dāng)熟悉。因此，可將AI引入編程教學(xué)，同時與開源硬件相結(jié)合，應(yīng)用人工智能模塊結(jié)合軟件中的開放平臺，讓學(xué)生輕松理解AI技術(shù)背后的邏輯和原理，實(shí)現(xiàn)更多創(chuàng)造。

2.協(xié)調(diào)專職教師“高標(biāo)準(zhǔn)”與普遍性“低配置”的矛盾

目前，小學(xué)人工智能教學(xué)一般是以身邊的成熟項(xiàng)目為研究方向，以編程教育為主體，以動手實(shí)踐為輔助。筆者認(rèn)為，教師可利用已有的圖形化編程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)結(jié)合普惠型開源硬件，學(xué)習(xí)和更新人工智能相關(guān)知識，實(shí)現(xiàn)人工智能教師角色的再造。

3.融合“高精項(xiàng)目”特色與“面向全體”普及之間的沖突

在現(xiàn)有人工智能的教學(xué)中，學(xué)校一般會以社團(tuán)活動來開展人工智能的教學(xué)，以聚焦高精項(xiàng)目求特色。但筆者認(rèn)為，人工智能教育應(yīng)看重的是面向全體學(xué)生。人工智能教育要人人可參與，以可觸摸的“普惠性項(xiàng)目”為基點(diǎn)，從零開始，結(jié)合學(xué)生已有圖形化編程的認(rèn)知和經(jīng)驗(yàn)，分層次、有主題、項(xiàng)目式地推進(jìn)人工智能教育。

“面向全體”的普惠型人工智能教學(xué)應(yīng)用探索

下面，筆者以“互動古詩詞”項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中的主要教學(xué)過程為例，展示課程設(shè)計(jì)思路。本課帶著學(xué)生分析設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)“互動古詩詞”的原理，根據(jù)不同的古詩意境要求，用圖形化編程平臺“慧編程”結(jié)合普惠型開源硬件“光環(huán)板”編寫算法程序，體驗(yàn)人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同的創(chuàng)意。

1.好玩出情，奠智之基

《中國詩詞大會》是學(xué)生們非常喜歡的一檔節(jié)目，康震老師的現(xiàn)場作畫猜古詩更是深得孩子們的喜愛。在學(xué)習(xí)中，筆者結(jié)合《江南》這一首古詩和繪畫，創(chuàng)設(shè)情境。

師：同學(xué)們，這是康震老師在詩詞大會上現(xiàn)場作的畫，請大家猜一猜，這幅畫對應(yīng)的古詩是什么？

生：《江南》。江南可采蓮，蓮葉何田田。魚戲蓮葉間。魚戲蓮葉東，魚戲蓮葉西，魚戲蓮葉南，魚戲蓮葉北。

師：同學(xué)們真聰明。今天，老師將這幅畫融入了一些黑科技，將它“復(fù)活”，讓魚兒有了生命，能聽懂我們的話。請大聲朗讀這首古詩，看看魚兒有沒有跟著我們的朗讀動起來呢？（學(xué)生朗讀《江南》，小魚隨詩句左右上下移動）魚兒為什么能聽懂我們話呢？奧秘在哪兒呢？（引出課題）

在這個環(huán)節(jié)，筆者通過創(chuàng)設(shè)與學(xué)生息息相關(guān)的情境，充分調(diào)動學(xué)生積極的情感。以康震老師現(xiàn)場作畫題詩為引子，將《江南》這幅畫制作成了水墨動畫，巧借科技的力量，把古畫“復(fù)活”，以此為情境，讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意制作，享受人工智能帶來的快樂。

2.玩好生智，結(jié)情之果

活動一：探究聲音傳感器

師：讓魚兒動起來的方式有很多種，今天我和同學(xué)們一起體驗(yàn)光環(huán)板內(nèi)置的聲音傳感器控制魚兒的游動。我想邀請一位同學(xué)來試試，只要你對著光環(huán)板說出“魚兒，往上游”，看看它有沒有往你要的方向游動？我還想邀請大家一起來對魚兒說“魚兒游”。同學(xué)們，魚兒在大家的期盼聲中游動起來了。你們猜猜看，為什么現(xiàn)在它能游動呢？奧秘在哪里？你們可以借助我給大家的錦囊探究一下。

錦囊——第一步：將“光環(huán)板”和計(jì)算機(jī)端連接;第二步：打開桌面上的“聲音檢測”程序;第三步：小組成員相互合作完成下表。（環(huán)境音量值指的是在小組成員都沒有發(fā)出聲音的狀態(tài)下，根據(jù)周圍環(huán)境聲音所測出的值;說話時音量是指人發(fā)出聲音的數(shù)值）

活動二：解讀程序——構(gòu)建算法

師：在知道聲音的取值后，如何讓角色小魚游動起來呢？請大家和我一起解讀程序，誰愿意來描述一下這個程序？（明確：當(dāng)現(xiàn)場的音量值大于設(shè)定的數(shù)值時，就能讓魚兒游動起來。否則，魚兒還待在原來的地方）

學(xué)生活動：給角色“魚兒”編寫相應(yīng)腳本，實(shí)現(xiàn)算法。

活動三：探究運(yùn)動傳感器

師：剛才，我們通過光環(huán)板內(nèi)置的麥克風(fēng)，檢測音量的大小，通過變量“音量”的大小控制小魚的游動。我們還能利用“光環(huán)板”板載的運(yùn)動傳感器，遙控“魚兒”，當(dāng)“光環(huán)板”向左傾斜時，魚兒向左游動，向右傾斜時，魚兒向右游動……

學(xué)生活動：嘗試使用“感知”模塊中的控件，修改腳本，實(shí)現(xiàn)算法。

讓學(xué)生感知程序是人工智能的基礎(chǔ)，通過對程序的運(yùn)用和修改，可以實(shí)現(xiàn)不同項(xiàng)目的測試、優(yōu)化和控制。

活動四：設(shè)計(jì)迭代——語音識別

師：除了用聲音和運(yùn)動傳感器控制魚兒游動，還可以添加擴(kuò)展服務(wù)中的“人工智能服務(wù)”，利用百度AI，實(shí)現(xiàn)自然語言的識別。

學(xué)生活動：嘗試使用擴(kuò)展服務(wù)中的“人工智能服務(wù)”，實(shí)現(xiàn)算法。

這幾個環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生從多角度、多層面去考慮魚兒游動不同的實(shí)現(xiàn)方法，理清程序項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思路，提出關(guān)鍵問題，并以問題為導(dǎo)向聚焦算法設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)人工智能程序時，教學(xué)目標(biāo)不再停留在于人工智能技術(shù)的淺層認(rèn)識，而是深入學(xué)習(xí)人工智能的工作原理，理解算法，再通過圖形化編程平臺設(shè)計(jì)出人工智能程序。

3.情智相潤，發(fā)展創(chuàng)新

師：同學(xué)們，這是老師結(jié)合杜牧《清明》這一首古詩的意境，設(shè)計(jì)的一款互動作品。牧童正在悠然自得地放牛，當(dāng)聽到路人問“酒家”的時候，他會立即“遙指”杏花村。請你動動手，動動腦，創(chuàng)造出屬于自己的作品，看哪位同學(xué)的作品最有創(chuàng)意。

學(xué)生活動：實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意。

在這一環(huán)節(jié)中，結(jié)合學(xué)生們感興趣的古詩詞，放手讓學(xué)生自主探究實(shí)踐，在驗(yàn)證算法的同時進(jìn)行創(chuàng)意編程設(shè)計(jì)，調(diào)動學(xué)生情與智，讓學(xué)生理解人工智能技術(shù)背后的邏輯和原理，為實(shí)現(xiàn)更多的創(chuàng)造奠定基礎(chǔ)。

結(jié)束語

教學(xué)實(shí)踐證明，如果小學(xué)人工智能教育能在教學(xué)中選擇一些貼近學(xué)生日常生活的話題和素材，以體驗(yàn)為基礎(chǔ)、實(shí)驗(yàn)為進(jìn)階、應(yīng)用為拓展，合理構(gòu)建基于人工智能的可視化編程教學(xué)模式，使學(xué)生在體驗(yàn)、測試、應(yīng)用中感受人工智能算法，那么學(xué)生必將在人工智能課堂上自然靈動地成長，情與智都能和諧而飽滿地發(fā)展，達(dá)到“手腦并用，情智共生”的美好境界。