小學信息技術課程中的人工智能教學實踐初探

歐昭旋

【摘要】本文首先從小學人工智能教學目標的思考出發，結合佛山市信息技術五年級下冊第二課圖像識別，探討小學信息技術課程中的人工智能教學策略，希望能夠提高人工智能教學效果，進一步提高小學信息技術課程的教學質量。

【關鍵詞】小學信息技術;人工智能教學;策略

一、引言

近年來，我國人工智能的發展正在進入新階段，人工智能將成為未來的新趨勢。為了培養能夠跟緊時代腳步的人才，搶抓人工智能發展的重大戰略機遇，2017 年，國務院出臺的《新一代人工智能發展規劃》明確提出，在中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育。在黨中央、國務院關于發展人工智能的各項政策的推動下，2019年佛山市小學五年級信息技術下冊的教材中也新增了人工智能模塊的學習。

那么，如何在小學信息技術課堂中開展以人工智能為內容的教學成為了此刻亟待思考的問題。本文以佛山市小學信息技術五年級下冊第二課《圖像識別》的教學為例，討論小學信息技術課程中的人工智能教學策略，從而提高人工智能教學效果，進一步提高小學信息技術課程教學質量。

二、關于小學人工智能教學目標的思考

隨著時代的發展，人工智能正以前所未有的速度滲透并影響著我們的生活，例如，手機上的智能語音助手、小區、校園等的人臉識別門閘、家里的掃地機器人等。這些人工智能技術不僅給我們的生活帶來的不少的便利。同時，這些越來越智能的機器人也讓人們開始思考人類與人工智能之間的關系，例如，輕松打敗世界圍棋冠軍的機器人AlphaGo，這樣能力強大的機器人讓人們開始恐懼未來機器人是否會取代人類？因此，筆者認為，小學人工智能教學目標之一是引導我們的學生正確、理性地看待人工智能與人類的關系，讓學生明白人工智能并不會取代人類，而是更多去解放人類的勞動力，讓人類去從事更高級的、需要創造力的工作，從另一個層面激勵學生更加努力地去學習，豐富自己的知識，跟著時代的發展一起進步。

除此之外，人工智能是一門涉及計算機科學、數學、語言學等多學科的技術，基于小學生目前的知識儲備來說，他們真的能理解其中的技術原理嗎？現在就開始學習人工智能是否過早呢？其實不然，筆者認為，小學學習人工智能的目標并非讓小學生掌握人工智能技術的核心，這是不可能的事情，而是達到一種科普的作用，使學生了解人工智能的基本概念，了解人工智能在生活中的基本應用，了解人工智能解決問題的基本思路，消除學生對于人工智能這項技術的陌生感和畏懼感，重在體驗和感悟。

三、小學開展人工智能教學策略

接下來，筆者以佛山市信息技術五年級下冊第二課《圖像識別》為例，討論分析小學開展人工智能教學的策略。

（一）通過生活實例引入課堂，激發學生的學習興趣

學生在剛接觸人工智能時，可能會覺得人工智能技術對他們來說太過深奧，而不想學習。為了消除學生對于人工智能技術的陌生感和畏懼感，我們可以利用生活的實例導入課堂。

例如，在學習《圖像識別》這一課時，由于圖像識別在日常應用較為廣泛，例如，微信、支付寶等的人臉支付、車牌識別、植物識別等，大部分學生都聽過或見過類似的應用，所以，筆者選擇通過視頻向學生展示了生活中常見的有關圖像識別技術的應用，引起學生的共鳴，激發學生的學習興趣。

（二）精選應用案例，借助軟件，在體驗中加深理解

在進行概念和原理的教學時，我們應該避免機械地陳述文本，可以選擇一些比較經典的應用案例，借助軟件，讓學生在體驗的過程中輕松獲取知識。在學習《圖像識別》時，筆者選擇了識別植物作為例子，給學生提供了不同植物的圖片，設計了一個體驗環節，指導學生利用百度AI中的圖像識別功能，找到植物的名字。通過真實的體驗激發學生的好奇心和學習興趣，當學生的學習興趣正盛時，我們再來向學生解釋其技術原理，能夠大大降低學生在學習復雜事物時的心理負擔。

在向學生解釋人工智能技術的基本原理，我們同樣可以將其與我們自身熟悉的事物聯系起來，以圖像識別為例，我們可以將攝像頭比作人類的眼睛，處理數據的CPU比作人類的大腦。將圖像識別的技術原理類比為人類識別事物的過程，運用學生熟悉的事物，對人工智能技術的基本原理進行講解。

為了讓學生更好地理解圖像識別的原理，筆者選取了一些常見植物的局部圖片，如，仙人掌、玫瑰花等，設計了“猜植物”的游戲環節，在游戲的過程中引導學生總結出圖像識別的過程：首先是用眼睛看，從看到的圖像中提取特征，再從大腦的記憶中搜索相似的事物，最終得出物體的名字。

除了利用百度AI中的圖像識別技術，讓學生親身體驗圖像識別的神奇之處，我們還可以讓學生使用Code.org網站中的AI for Oceans的功能，通過游戲化的方式，讓學生明白計算機在進行物體識別、人臉識別時，是需要海量的數據輸入、經歷計算、調試，最終形成一個較為準確的模型，才能將其運用到實際的應用中的。

（三）設計編程案例，理論融于實踐，鍛煉邏輯思維能力

小學學習人工智能不能僅僅是體驗，還要幫助學生理解人工智能解決問題的基本思路，鍛煉學生的邏輯思維能力。因此，教師應該突破教材，設計生動有趣的編程案例，使學生在編程的過程中感知、理解人工智能解決問題的基本思路，將理論融于實踐。

以圖像識別為例，為了讓學生了解人臉識別的實現路徑（人臉檢測，找到臉——人臉對齊，找到五官位置——做出判斷和決策），筆者在教材中所提供的案例的基礎上加以改造，設計了兩個鮮活有趣的編程案例，一個是情緒檢測儀（如圖1），利用編程貓中AI認知模塊中的積木，識別人臉的情緒時角色跟隨情緒變換造型;一個是動漫形象生成器（如圖2），AI認知模塊中的積木，識別玩家的性別，及形象特征，例如，是否佩戴眼鏡等，生成與之相似的動漫形象，生動有趣。

讓案例有趣起來，使學生主動地參與到學習中來只是第一步，教師在教學的過程中，還要善于運用不同的學習工具來輔助學生學習。例如，可以使用流程圖幫助學生將問題解決的過程直觀化（如圖3所示），讓學生在編程的過程中，了解AI技術背后的邏輯和原理，實現更多創造。

（四）組織小組討論，通過案例辨析正確理解人與人工智能的關系

如何在小學信息技術課堂中引導學生理性地看待人工智能與人類之間的關系呢？或許我們可以結合現實案例，組織學生進行討論交流，以問題為引，引導學生科學的看待人與人工智能的關系。

首先，我們可以選擇一些貼近學生生活的素材，比如，現在比較熱門的無人駕駛汽車、公交車等。圍繞這個案例，提出一系列的問題，如，無人駕駛公交車的出現會給我們的生活帶來哪些便利？如果無人駕駛向市面推廣，你是否愿意乘坐？他是否會取代司機這個職業？如果無人駕駛出現交通意外，應該誰負責呢？通過問題串引導學生進行思考，讓學生認識到人工智能的出現實際上是為了幫助人類提高生活的品質，而不是替代人類，雖然現在人工智能可能在某些方面已經超越了人類。例如，高速度、高精度的計算能力，但是他們仍然無法超越人類，人類所特有的創造力、豐富的情感、縝密的邏輯思維是他們所不具備的，我們要做的是學會如何去應用人工智能，讓人工智能服務于我們，從而提高我們的生活品質。

通過小組討論、案例辨析等環節，在思想碰撞的過程中，培養學生對人工智能的正確認知，讓學生能夠從容面對人工智能給社會帶來的改變，適應智能社會的學習與生活，做人工智能時代的主人。

三、結束語

在小學階段開展人工智能教學能夠有效推進人工智能全民教育的進程，培養學生的思維素養，提高學生分析問題和解決問題的能力，是教育的一大創新突破。目前，小學人工智能教學仍處于起步階段，仍然面臨許多的困難與挑戰，想要有效提高人工智能教學效果，進一步提高小學信息技術課程教學質量，還需要我們在教學過程積極地探索、實踐，逐步構建小學人工智能教學模式。

參考文獻

[1]國務院 . 新一代人工智能發展規劃 [EB/OL].[2019-01-22].http ： //www.gov.cn/zhengce/content/2017-07/20/content_ 5211996.htm.

責任編輯? 楊? 杰