由表及里認知人工智能

人工智能已經滲透在我們生活的方方面面，方便了人們的生活。人工智能是信息技術的前沿科技，教師在小學信息技術課程中開展人工智能教學活動，可讓學生初步接觸人工智能，激發學生的學習興趣，由淺入深、由表及里地了解人工智能，培養學生的科學精神以及實踐操作能力。本文以甘肅版信息技術六年級下冊第二單元“初識人工智能”中第10課“人工智能啟航”為例開展教學活動，主要是讓學生開闊科技視野，隨著時代腳步了解前沿科技，培養學生的科學探究意識，鍛煉學生的實踐操作能力。

一、教材分析

“人工智能啟航”是甘肅版信息技術六年級下冊第10課，屬于第二單元“初識人工智能”，是該單元的第一課，為學生打開了人工智能的探索大門，引導學生了解人工智能的概念、應用情況，更好地感受人工智能給我們生活帶來的影響。學習人工智能在生活各領域的應用情況，激發學生主動探究的欲望，促使學生積極融入人工智能的學習中。

二、學情分析

本節課的教學對象為六年級學生，此年齡段的學生具有強烈的好奇心與探究欲望，且身處信息時代，生活中經常接觸人工智能，但對于人工智能的概念，六年級學生不甚了解。在以往的信息技術學習中，對機器人以及編程等相關知識也有所了解，但這些知識并未形成系統的知識體系。因此需要通過交流討論、對比想象等教學方法調動學生的主觀能動性，促使其積極主動地參與到人工智能知識的學習中。

三、教學目標

1.了解人工智能的概念;認識人工智能的應用領域，如智能家居、自動駕駛、機器人等;學會使用簡單的人工智能產品，如智能音箱、智能手機等。

2.采用小組討論、合作學習、案例分析等教學手段，了解人工智能的發展現狀和前景;通過實際操作，親身體驗人工智能產品的魅力，激發對人工智能的興趣，并深入探討人工智能的發展趨勢。

3.培養科學精神，激發探究欲望;培養辯證思維，正確認識人工智能帶來的影響;激發對人工智能的興趣，培養創新精神和實踐能力。

四、教學重難點

教學重點：人工智能的基本概念和發展歷史;人工智能分類，感受生活中的人工智能產品。

教學難點：人工智能的定義;如何激發學生對人工智能的興趣，在實踐中感受人工智能的魅力。

五、教學過程

（一）視頻導入

教師準備人工智能產品應用的視頻，并在課堂上播放。

教師：同學們，你們知道人工智能嗎？讓我們來觀看這個視頻，簡單地了解人工智能。

學生觀看視頻。

教師：人工智能在我們生活的各個領域都有所運用，但人工智能到底是什么？又和人的智慧有什么區別呢？讓我們進一步了解人工智能。

（設計意圖：將抽象的信息技術課程知識直觀地展現在學生面前，促使學生能夠更好地理解信息技術課程知識。）

（二）了解人工智能的發展

教師：同學們，誰能來說一下你對人工智能技術的了解？

學生A：我在生活中使用人工智能產品，但對人工智能的概念不了解。

學生B：我也是這樣。

教師：要想了解人工智能的概念，我們要將詞匯分開，先了解“智能”這個詞。

學生A：這個我知道，“智能”是智慧和能力的總稱。能力包含推理能力、理解能力、解決問題能力、語言能力以及學習能力等多項。

學生B：智能簡而言之就是人思考的能力。

教師：同學們，那現在你們知道“人工智能”的概念了嗎？

學生C：人工智能就是讓機器具備人類的思考能力，能夠像人一樣思考、學習。

教師：是的，同學們現在知道了人工智能的概念，那讓我們分小組討論“人工智能”和“人的智能”的優缺點。

（學生分組討論、探索、匯報）

小組A：人工智能是學習人的思考方式，但人的思維是復雜的，具有情感的，人工智能沒有情感，這是“人工智能”和“人的智能”的區別。

小組B：相比較于“人的智能”，“人工智能”不受情緒的影響，能夠快速反應，這是人工智能的優點。

小組C：“人工智能”是按照一定的程序執行命令，一旦出現未列于程序中的情況時“人工智能”無法解決。

教師：“人工智能”和“人的智能”有著鮮明的區別，但“人工智能”是基于“人的智能”的產物，具有安全性強、反應快的優勢，這是“人的智能”無法做到的。但人工智能也具有一定的局限性，它只能按照既定程序完成相應的指令。我們現在對“人工智能”有了初步的了解，那我們接下來了解人工智能的發展歷史。

“人工智能”的概念正式提出是在1956年的達特茅斯會議上，這是起步發展期。隨著時代發展，在20世紀60年代到70年代，人們對人工智能的期望較高，并預言人工智能可以替代人們所做的事情，但并未取得顯著的成效，走進了人工智能發展低谷期，這是反思發展期。在20世紀70年代初到80年代中期，人工智能從理論研究走向了實際應用，以模擬人類專家知識、經驗解決特定領域問題的專家系統，在醫療、地質以及化學等領域取得優異成績，掀起了人工智能應用高潮，這是應用發展期。在20世紀80年代中期到90年代中期，隨著人工智能應用規模的不斷擴大，專家系統的弊端逐漸暴露出來，進入了瓶頸期，這是人工智能發展的低迷期。在20世紀90年代中期到2010年，人們加深了人工神經網絡、智能機器人的研究，豐富了人工智能理論框架，而且互聯網技術的飛速發展也加快了人工智能的發展腳步，進一步走向實用化，這是人工智能穩定發展期。從2011年至今，人工智能技術進入了蓬勃發展時期，人工智能產品被廣泛運用在我們的生活中，成為我們生活中“看得見，摸得著”的產品。

板書：1.起步發展期：1956年—20世紀60年代初

2.反思發展期：20世紀60年代—70年代初

3.應用發展期：20世紀70年代初—80年代中期

4.低迷發展期：20世紀80年代中期—90年代中期

5.穩步發展期：20世紀90年代中期—2010年

6.蓬勃發展期：2011年至今

教師：人工智能是復雜的知識體系，了解不同時期人工智能的發展情況，可以讓我們更加清晰地認識人工智能。哪位同學說一下你在生活中使用或者見到的人工智能產品呢，或者說一下人工智能產品在哪些領域得到應用呢？

學生A：我家使用的智能掃地機器人，飯店里的送餐機器人，還有在醫院的自助終端機。

學生B：我家的小愛同學，還有我的玩具小貓咪，可以和我對話交流呢。

學生C：還有車牌識別系統、無人駕駛汽車。

教師：是的，這些都是人工智能在生活各個領域的應用。接下來讓我們更具體地了解生活各個領域的人工智能技術應用情況。

（設計意圖：通過對比分析、小組討論等教學方法，讓學生逐步探索人工智能知識，感知人工智能的概念，分析“人工智能”的優缺點，有助于學生正確認知“人工智能”。）

（三）人工智能的具體應用

教師：同學們，看教材P53～56，哪位同學知道人工智能產品運用在哪些領域？

學生A：在社會生活、日常生活以及學習生活中有所運用。

教師：那我們具體看一下在各領域都有哪些人工智能產品的應用？

●教學活動一：社會中的人工智能（出示圖1）

教師：同學們，認識這個機器人嗎？它應用在什么領域？

（小組討論、探究）

小組A：這個是農業機器人，看圖片應該是采摘類機器人，能夠采摘成熟的蔬菜。

教師：是啊，那農業機器人如何實現成熟蔬菜的采摘呢？

小組B：這個機器人中有感知程序，能夠感知農作物種類以及作業環境，通過檢測篩選出成熟的蔬菜，執行蔬菜采摘操作指令。

教師：農業機器人是由不同軟件程序控制的，可適應各種作業環境，感知農作物種類或者環境變化，同時也可進行檢測與演算，這種農業機器人有什么作用呢？你還知道其他的農業機器人嗎？

學生A：可以節約勞動力，縮短作業時間。

學生B：有播種機器人，幫助農民播種農作物種子，解放勞動力。

學生C：還有農藥噴灑機器人，在農田中噴灑農藥，消滅病蟲害。

教師：對的，在農業領域，農業機器人的類型眾多，但具體有多少有哪些，這就需要同學們課后去了解，去探索。接下來我們看下一張圖10-2，這個機器人是應用在什么領域的？

學生B：這是應用在醫療領域的機器人，因為有鮮明的“十”字標志，但是如何應用不了解。

教師：這個機器人是診療機器人，能夠觀察患者的影像光片，輔助醫生分析患者的病情、病因，是醫生診療中的輔助型機器人，并為醫生提供相應的診療參考方案。那同學們想一下，在醫療領域，只有這一種機器人嗎？

學生A：還有醫療服務機器人、手術機器人等。

教師：是啊，在不同的領域，不是僅有一種人工智能產品，而是基于人們的多樣化需求，有著多個類型的機器人，能夠滿足人們的不同需求。那我們看教材中圖10-3、圖10-4、圖10-5（出示幻燈片圖片），都是哪些人工智能產品？

學生A：圖10-3是阿爾法圍棋機器人，是第一個打敗人類職業圍棋選手的人工智能機器人。

學生B：圖10-4是無人駕駛汽車，是依據車內的智能駕駛儀實現無人駕駛的輪式移動機器人。

學生C：圖10-5是無人駕駛零售車，車上擺放著各種飲料，路人可點擊屏幕購買相應的商品。

教師：通過學習社會生活中的人工智能產品，我們可以知道，這些人工智能產品對人們的生產生活作業有著較大的影響，提高了人們的工作效率。

●教學活動二：生活中的人工智能

教師為學生出示圖10-6、圖10-7。

教師：你們認識這兩張圖片中的人工智能產品嗎？

學生A：當然認識了，圖10-6是智能音箱，我家里就有一個，我可以利用它播放音樂、打開電視呢。

學生B：圖10-7是智能導航軟件，這個軟件我家車上就在使用，只要說出目的地，智能導航軟件直接給出一條最合適的行車路線。

教師：是啊，這兩種人工智能產品是我們日常生活中經常使用到的，也是我們特別熟悉的。接下來讓我們看一下圖10-8、圖10-9（出示幻燈片圖片），有沒有同學知道的？

學生A：圖10-8是無人超市，顧客進入超市，自主選擇商品，在吧臺處掃碼結款，全程無售貨員或者收銀員參與。

學生B：圖10-9是無人看守停車場，停車場入口處、出口處設有車牌識別系統，記錄轎車進入停車場的時間、出停車場的時間，并完成自主收款，全程無工作人員參與。

教師：人工智能產品逐漸代替了一部分人員的工作，如收銀員、停車場管理人員。這些都是依據越來越成熟的人工智能技術，使得人們生活越來越方便。接下來讓我們看圖10-10、圖10-11、圖10-12（出示幻燈片圖片）。

學生A：圖10-10是識別軟件，能夠識別物品，并在手機上顯示出物品的信息，教材上的這個圖是植物識別軟件。但我看到媽媽使用的識別軟件是購物的，為我選擇我喜歡的衣服和鞋子。

學生B：圖10-11是手機智能助手，可以識別語音，完成相應的指令。我在使用我父母的手機時，直接說通訊錄中我外祖母的稱呼，就可以直接打出去與我外祖母聊天。我想使用照相機功能時，我說“照相”，手機就會打開照相機。

學生C：圖10-12是智能垃圾桶，利用人工智能物體識別技術實現對垃圾分類處理。

教師：無論是植物識別軟件還是手機智能助手，都是一種人工智能產品，在我們生活中頻繁使用，說明人工智能產品離我們越來越近，人工智能產品實現了實用化發展。

●教學活動三：學習中的人工智能

教師：在我們的社會生活、日常生活中，人工智能產品得到了廣泛的運用，那在我們的學習中又有哪些人工智能產品呢？讓我們繼續看圖10-13、圖10-14（出示幻燈片圖片）。

學生A：不了解這兩個人工智能產品。

教師：圖10-13中的人工智能產品為智能閱卷系統，同學們，現在你們有什么想法呢？

學生：智能閱卷系統可以對我們做過的試卷進行自動評閱，識別試卷上的答案，并與標準答案進行對比，判斷我們試卷上的對錯。

教師：這位同學說得不錯，智能閱卷系統可以提升閱卷的效率。但同時，這個智能閱卷系統也存在一個弊端，使我無法切實掌握你們的學習情況。你們如果在做完試卷后使用智能閱卷系統，可以節約自己對比標準答案的時間，留有更多的時間進行錯題分析。圖10-14是多語言翻譯機，大家小組討論：多語言翻譯機在我們學習中有什么作用呢？

（小組討論、探究）

小組A：多語言翻譯機是語言的翻譯，即英譯漢、漢譯英，還有翻譯其他語言，在我們閱讀英語文章時，對不認識的地名、人名或者是單詞，都能利用多語言翻譯機進行翻譯，得到自己想知道的答案，節約了我翻閱英語字典的時間。

教師：我們在學習中應用人工智能產品，可以提高學習成績，但過于依賴人工智能產品，可能會起到反作用，所以你們在運用人工智能產品時不能盲目。

（設計意圖：設置引導性問題，讓學生自主分析圖片內容，更好地了解人工智能產品。）

（四）情境小實驗

教師：在你們的小組內進行一項實驗，出一份答卷，兩位同學以一問一答的形式回答問卷;一位同學與手機語音助手進行問答。記錄兩種形式的答題時間。在小組內交流感受，并選擇一名成員上講臺分享你們討論的結果。

（設計意圖：通過實驗對比形式，讓學生更進一步地感知人工智能的作用，以這種學習方式激發學生的學習興趣，促使學生積極主動地學習。）

（五）作業布置

作業一：阿爾法圍棋機器人戰勝了人類職業圍棋選手，無人超市、無人駕駛汽車的實現，都說明人工智能技術越來越成熟，甚至在某一方面取代了人類。那我們舉行一個小型辯論賽——人工智能技術是否會取代人類工作。

作業二：選擇你喜歡的領域，查閱資料，了解該領域人工智能的發展趨勢。

六、課程小結

由于六年級學生對“人工智能”的概念模糊不清，教師通過本節課的教學，幫助學生清晰感知“人工智能”，并逐步深入地探討“人工智能”的發展以及應用，讓學生能在生活中發現“人工智能”，正確認知“人工智能”的作用，享受“人工智能”帶來的便利。教師通過這節課，期望激發學生對人工智能的學習興趣，培養學生的科學精神。

編輯：曾彥慧