讓云端初中人工智能教學(xué)不掉線
——以“走近人工智能”為例

楊燕燕 江蘇省南通市東方中學(xué)

《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱新課標(biāo)）明確指出，人工智能作為六大課程邏輯主線之一，在初中階段要深化原理認(rèn)識(shí)，探索利用信息科技手段解決問題的過程和方法，認(rèn)識(shí)到人工智能對(duì)倫理與安全的挑戰(zhàn)，了解人工智能對(duì)信息社會(huì)發(fā)展的作用，有自主動(dòng)手解決問題、掌握核心技術(shù)的意識(shí)。為了貫徹落實(shí)新課標(biāo)，筆者提出三個(gè)切入點(diǎn)，即思辨—辨中學(xué)、學(xué)中思，應(yīng)用—用中學(xué)、學(xué)中用，創(chuàng)作—做中學(xué)、學(xué)中創(chuàng)。

● 思辨—辨中學(xué)、學(xué)中思

1.以問促思，在導(dǎo)入中激發(fā)探究意識(shí)

在線上教學(xué)中，首先要引導(dǎo)學(xué)生通過對(duì)比正確認(rèn)識(shí)人工智能。課堂伊始，教師播放《VR帶你走進(jìn)清明上河圖》視頻，請(qǐng)學(xué)生看完后提出問題，學(xué)生提出了“如何制作這樣的動(dòng)畫”“如何讓人物動(dòng)起來”“制作這樣的動(dòng)畫要多久”等問題。教師順勢(shì)導(dǎo)入：“我們剛才沉浸式體驗(yàn)的清明上河圖，充分運(yùn)用人工智能等高科技，讓藝術(shù)與技術(shù)融合，今天我們將一起走近人工智能，大家想想生活中有哪些人工智能應(yīng)用？”教師列舉生活中的人工智能產(chǎn)品，讓學(xué)生感受其帶來的便利，同時(shí)遷移思考，探究其背后的技術(shù)原理。

2.善于觀察，探索生活實(shí)例背后原理

教師設(shè)置探究問題，如“人工智能如何為人類服務(wù)”等，讓學(xué)生從支付寶的生活實(shí)例中探究人工智能背后的原理。教師：“支付寶如何保障資金安全？支付寶的背后有AlphaRisk對(duì)用戶的賬戶狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控。在正常情況下，AlphaRisk可以7*24小時(shí)收集交易數(shù)據(jù)，并自主學(xué)習(xí)新的反詐騙套路，隨時(shí)自我進(jìn)化迭代。其實(shí)我們每個(gè)人的財(cái)產(chǎn)安全都有人工智能在保駕護(hù)航，不僅支付寶，各大電子購物網(wǎng)站、銀行的網(wǎng)銀系統(tǒng)等都有一位AI門神在守護(hù)用戶的安全。”學(xué)生通過觀察生活中的人工智能，探究其背后的科學(xué)原理，認(rèn)識(shí)到人工智能已滲透到社會(huì)的各領(lǐng)域。

3.加強(qiáng)互動(dòng)，設(shè)計(jì)討論和辯論活動(dòng)內(nèi)容

在線上教學(xué)中可以開展有關(guān)人工智能的小組討論和辯論活動(dòng)，在思辨中提升學(xué)生的高階思維能力。在組織小組討論活動(dòng)時(shí)，本組成員內(nèi)部進(jìn)行討論，組間互不干擾。在組織辯論活動(dòng)時(shí)，利用搶答器等工具，營造線下課堂氛圍，把課堂主動(dòng)權(quán)還給學(xué)生，增強(qiáng)師生、生生、生與人工智能的互動(dòng)，讓學(xué)生從多角度產(chǎn)生新認(rèn)知、新思考。

此外，教師應(yīng)精心設(shè)計(jì)討論內(nèi)容和辯題，探討人工智能帶來的倫理和挑戰(zhàn)。例如，教師可設(shè)置如下討論問題：“人工智能源于何時(shí)？發(fā)展過程經(jīng)歷怎樣的艱辛？”“作詩的AI機(jī)器人為什么能騙過行家？”“機(jī)器心理學(xué)家為什么可能會(huì)是人類最后一個(gè)職業(yè)？”“為什么人類既期待又排斥‘讀心機(jī)’？”“AI真的能預(yù)測(cè)死亡時(shí)間嗎？”……學(xué)生在小組討論的過程中，可以認(rèn)識(shí)到人工智能的迅猛發(fā)展及其應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛。教師應(yīng)利用課內(nèi)時(shí)間精心組織辯題，如“人工智能對(duì)我們生活的影響”“無人駕駛技術(shù)中，人工智能出現(xiàn)的利與弊”等，讓學(xué)生在探討中理解人工智能帶來的倫理問題和挑戰(zhàn)，了解人工智能對(duì)安全的影響，并思考安全防范策略。

● 應(yīng)用—用中學(xué)、學(xué)中用

1.學(xué)用相長(zhǎng)，體驗(yàn)詩歌智能生成系統(tǒng)

課堂伊始，教師拋出問題：“你想創(chuàng)作一首私人訂制的小詩嗎？”“如何使用同學(xué)的姓名作一首藏頭詩？”在學(xué)生自行創(chuàng)作詩句后，教師引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)“人工智能創(chuàng)作詩歌”。教師引導(dǎo)學(xué)生訪問網(wǎng)站九歌（http://jiuge.thunlp.org/），體驗(yàn)基于深度學(xué)習(xí)的中國古典詩歌自動(dòng)生成系統(tǒng)（根據(jù)所點(diǎn)擊的詩歌類型與輸入的主題詞，自動(dòng)生成詩歌）。教師提出任務(wù)：“請(qǐng)同學(xué)輸入自己姓名作為主題詞生成五言、七言藏頭詩。”在九歌網(wǎng)站完成在線創(chuàng)作后，可點(diǎn)擊界面里的分享鏈接，生成明信片，頁面下方還可以進(jìn)行打分評(píng)價(jià)反饋。

2.自主學(xué)習(xí)，解決真實(shí)問題激發(fā)內(nèi)驅(qū)力

由于線上學(xué)習(xí)無法面對(duì)面接觸，所以要想時(shí)刻讓學(xué)生保持專注，提效賦能，需提升其內(nèi)驅(qū)力，即讓學(xué)生學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)。教師設(shè)置課堂任務(wù)情境：①爺爺想購買一件衣服，但是除了一張衣服的照片，其他信息無法提供，你能幫助爺爺嗎？②小明和媽媽在公園里游玩，看見一株不認(rèn)識(shí)的植物，想進(jìn)一步了解它的習(xí)性特點(diǎn)，你能幫助他們嗎？③如何設(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)品，幫助盲人通過紅綠燈？通過生活中較為常見的問題，讓學(xué)生嘗試尋找解決方法。（①使用購物網(wǎng)站中的照片搜索功能可以找到與照片相似的衣服；②在百度APP中可以通過掃一掃識(shí)別植物；③設(shè)置語音識(shí)別紅綠燈方案幫助視障人士過馬路）學(xué)生自主分析解決問題，激發(fā)了學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，提高了成就感。

3.使用比較，感悟人工智能倫理與挑戰(zhàn)

使用人工智能小程序和APP，對(duì)比傳統(tǒng)方法和利用人工智能處理問題方式的不同，感悟人工智能帶來的倫理與安全挑戰(zhàn)。例如，微軟AI識(shí)圖能迅速識(shí)別PPT、PDF、潦草筆記中的文字。訊飛語記能將語音轉(zhuǎn)換為文字，也能進(jìn)行隨聲翻譯，還能朗讀識(shí)別出的文字。學(xué)生通過使用人工智能應(yīng)用，了解了人工智能讓我們的生活更便利，對(duì)我們的生活產(chǎn)生深刻影響。通過對(duì)比人工智能應(yīng)用場(chǎng)景，學(xué)生初步了解了人工智能在不同領(lǐng)域的不同實(shí)現(xiàn)方式。

● 創(chuàng)作—做中學(xué)、學(xué)中創(chuàng)

1.加強(qiáng)實(shí)踐，使用AI開放平臺(tái)智能識(shí)別

在體驗(yàn)人工智能的應(yīng)用之后，學(xué)生的興趣被激發(fā)，試圖探究其背后的科學(xué)原理。教師可利用PC端百度AI開放平臺(tái)或騰訊AI開放平臺(tái)，在控制臺(tái)中使用免費(fèi)的功能，讓學(xué)生操作實(shí)踐。例如，通過文字識(shí)別中的手寫體識(shí)別，圖像識(shí)別中的圖像理解、圖像標(biāo)簽識(shí)別，人臉識(shí)別中的人臉檢測(cè)與分析、人臉?biāo)阉鞯冗M(jìn)行操作實(shí)踐。

2.學(xué)做結(jié)合，語音識(shí)別讓計(jì)算機(jī)長(zhǎng)出耳朵

在線上教學(xué)中，考慮到設(shè)備成本、有效管理、軟件易用性等問題，可采用低門檻、使用簡(jiǎn)單、可以讓更多學(xué)生創(chuàng)意落地的開源硬件，以及合適的人工智能教學(xué)方案。例如，光環(huán)板（HaloCode）只有手表盤大小，內(nèi)置麥克風(fēng)，結(jié)合慧編程搭載的微軟認(rèn)知云等人工智能技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)語音識(shí)別相關(guān)的應(yīng)用。無論是制作一個(gè)語音交互的小寵物，還是通過簡(jiǎn)單語音指令控制智能家居設(shè)備，抑或是制作如語音控制的智能家居作品，都能在光環(huán)板上實(shí)現(xiàn)。筆者以語音控制星空投影燈為例，展開人工智能教學(xué)：①開展頭腦風(fēng)暴，讓學(xué)生說出創(chuàng)意。②拋出問題“如何實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意”。首先，教師介紹光環(huán)板，播放效果視頻。其次，提供輔助資料讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)。打開慧編程軟件，設(shè)置硬件擴(kuò)展連接，搭建積木塊腳本。最后，讓學(xué)生小組進(jìn)行合作實(shí)踐（初級(jí)任務(wù)：識(shí)別語音“你好”，亮紅燈；進(jìn)階任務(wù)：如果識(shí)別語音為“紅燈”，則亮紅燈，如果識(shí)別語音為“綠燈”，則亮綠燈）。在線上教學(xué)過程中，教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生通過修改RGB顏色，制作出了藝術(shù)性和創(chuàng)意兼具的作品。③分享交流，踴躍展示。學(xué)生制作了盲人語音信號(hào)交通燈、靈感小屋、立體語音賀卡等。

3.開發(fā)創(chuàng)新，圖像識(shí)別讓計(jì)算機(jī)長(zhǎng)出眼睛

在體驗(yàn)語音識(shí)別技術(shù)后，筆者引導(dǎo)學(xué)生在動(dòng)手操作中探尋人工智能背后的科學(xué)原理，利用圖像識(shí)別，讓計(jì)算機(jī)長(zhǎng)出眼睛，為走近人工智能打下基礎(chǔ)。

例如，智能防疫門禁項(xiàng)目可以利用圖像識(shí)別，實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)溫，讓機(jī)器顯示測(cè)溫結(jié)果。①教師引導(dǎo)學(xué)生探討圖像識(shí)別的來歷。②利用xDingAI-2.4.2全新的Python編程平臺(tái)進(jìn)行人臉注冊(cè)，并通過編程實(shí)現(xiàn)語音識(shí)別，然后通過傳感器現(xiàn)場(chǎng)采集的檢測(cè)數(shù)據(jù)，由智聯(lián)貓模塊自動(dòng)連接WI-FI，并通過物創(chuàng)云平臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證通過后由云端根據(jù)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷（體溫正常—語音播報(bào)可通行—門打開，可正反雙向聯(lián)動(dòng)控制裝置，實(shí)現(xiàn)智能化控制）。

● 結(jié)束語

教師用心關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能的需求，始終讓學(xué)生做課堂的主人，教師在云端化身主播、導(dǎo)師，不斷迭代優(yōu)化，聚焦多維互動(dòng)，巧施妙招，真實(shí)實(shí)踐從教到學(xué)，融合豐富的團(tuán)隊(duì)實(shí)踐活動(dòng)，在師生共創(chuàng)中實(shí)現(xiàn)同生共長(zhǎng)。學(xué)生通過體驗(yàn)人工智能應(yīng)用系統(tǒng)，理解了機(jī)器計(jì)算與人工計(jì)算的異同，體會(huì)到人工智能就在身邊，并了解了人工智能帶來的倫理與安全挑戰(zhàn)。