以科技向善為主題的人工智能教學創新與實踐

摘要：本文以科技向善為導向，基于真實情境，通過問題驅動鏈，聚焦于盲人AI助手的課程教學創新實踐，利用圖像識別、語音交互等AI技術，為盲人提供更加智能化、人性化的輔助工具，幫助盲人“看見”世界，從而真正實現技術為所有人服務的美好愿景。

關鍵詞：智慧生態系統；高質量發展；以智促教

中圖分類號：G434" 文獻標識碼：A" 論文編號：1674-2117（2025）04-0071-04

選題緣由

《全球人工智能治理倡議》強調發展人工智能應堅持倫理先行、堅持“以人為本”理念、堅持“智能向善”的宗旨等11項內容。在技術發展的同時，如何確保其惠及每個人，特別是那些在日常生活中面臨特殊挑戰的群體，是不可忽視的社會責任。盲人群體作為社會的一部分，他們在信息獲取、環境感知及日常交流上存在顯著障礙，這些限制往往影響了他們的生活質量、教育機會和職業發展。本項目以“科技向善”為核心宗旨，旨在引導學生設計為盲人服務的AI助手，倡導利用技術解決社會問題，學生在解決真實世界問題的過程中，學會將技術知識與人文關懷相結合，成長為既懂技術又具有高度社會責任感的復合型人才。

課程創新與價值意蘊

1.課程創新

①融合心理學、倫理學、計算機科學等學科，培養學生跨學科思維能力。

②基于問題驅動教學模式，深化科技向善理念，鍛煉解決問題能力。

③通過強化跨學科倫理教育的整合策略，有效提升學生綜合信息素養，構建全面、深入的科技倫理認知體系。

2.價值意蘊

①強化學生同理心，驅動科技創新，鑄就社會價值，助力個人成長，展現科技與人文的和諧共生之美。

②引導學生關注項目的前瞻性與可持續性并重，思考智能社會的發展。

③基于真實問題情境，培養創新思維，提升解決復雜問題的能力。

課程設計

1.課程概述

（1）課程引入：了解視障人士

本階段從多維度深入了解盲人的生活現狀。首先，在前期活動中，學生實際調研盲人的生活現狀，揭示他們面臨的實際挑戰；其次，通過盲人視角的真實故事，體驗其日常出行的重重困難；最后，觀看Seeing AI的應用實例視頻，探討現有科技如何有效輔助盲人，分析其背后所需的技術與設備。

（2）初識人工智能：了解思維與學習

本階段從基礎概念出發，揭開人工智能的神秘面紗，闡述AI的定義及核心思維構成。通過追溯AI的發展脈絡，比較人類學習方式與機器學習的區別，為后續設計盲人AI助手奠定理論基礎。

（3）盲人AI助手：識別紅綠燈

本階段聚焦于開發能夠輔助盲人識別交通信號的AI助手。從分析盲人在路口的困境開始，逐步深入到任務、算法設計與場景構建，最終落實到模型訓練、識別分類及程序調試，全方位實踐技術助盲理念。

（4）盲人AI助手：規劃線路智能行走

本階段進一步深化AI助手的功能，探索如何幫助盲人規劃安全的行走路徑并實現自主導航。經歷問題識別、算法設計、場景模擬等環節，設計出能智能規劃路線并引導行走的解決方案，不斷調試優化，確保其實用性與可靠性。

（5）課程小結與拓展思考

課程尾聲，引導學生回歸盲人實際生活場景，思考除已探討的出行輔助外，AI如何在超市購物、智能家居等領域為盲人帶來更多便利。鼓勵學生基于已學知識，發現問題、迭代設計，并對潛在應用場景進行程序設計與任務拆分，激發更多創新思考，推動科技向善的邊界不斷拓寬。

2.問題驅動鏈（如下圖）

3.課程目標

①了解人工智能中助力盲人生活的發展與應用。

②能夠認識人工智能中思維的要素，初步理解機器學習的原理與過程。

③能夠掌握基本的條件與循環編程邏輯語句和圖像識別模塊等。

④通過搭建AI分類模型建立紅綠燈分類模型，以及編寫圖像識別紅綠燈分類程序，培養計算思維解決問題的過程與方法。

⑤通過編寫基本的路徑設計以及自動巡線程序，針對不同問題，設計合適算法，掌握程序解決問題的方法。

⑥能夠意識到盲人在出行中的困難與障礙，樹立在生活中主動幫助的意識，并建立運用技術解決生活問題的意識。

4.實施過程

（1）第1～2課時

①教學及體驗活動：了解視障人士。

教學活動：提出問題，觀看視頻，進行黑暗體驗活動。教師引導學生進行課堂討論以及通過體驗活動了解盲人的出行困難（可以作為調查活動及體驗活動進行前期線下開展）。

設計意圖：讓學生從數據及同理心思考入手，真切感受盲人的出行困難，教師可根據實際情況靈活設計具體方案。

②教學及討論活動：Seeing AI中的科技助力盲人。

教學活動：觀看視頻，課堂討論分析。了解當下Seeing AI正在研究的內容，分析視頻中應用AI幫助盲人的主要場景，以及用到的設備與技術。

設計意圖：讓學生看到科技向善的力量，意識到科技對障礙人士的重要性。

③教學：初識人工智能。

教學活動：通過圖片資源以及課堂討論活動，了解AI是什么。尤其是能區別人工智能的元素——思維的要素。

設計意圖：初步了解人工智能及機器學習。

④教學：機器學習。

教學活動：了解人工智能的發展歷程，通過實例分析，初步理解人類的學習與AI機器學習的異同。

設計意圖：理解人工智能發展歷程及機器學習與人類學習的異同。

（2）第3課時

①討論及分析活動1：盲人AI助手——識別紅綠燈體驗分析，任務、角色及程序分析。

教學活動：（動手實踐）體驗智能識別紅綠燈程序，并觀察總結程序的角色以及步驟。

設計意圖：體驗智能識別紅綠燈分類程序，在引導下能夠分析出角色和程序步驟。

②實驗2.1：實現機器人的模型建立與訓練功能。

教學活動：盲人AI助手——識別紅綠燈1 模型建立與訓練。

設計意圖：建立腳手架使學生分步完成程序的搭建。

③實驗2.2：實現識別判斷分類功能。

教學活動：盲人AI助手——識別紅綠燈2 識別判斷分類。

設計意圖：建立腳手架使學生分步完成程序的搭建。

④討論及分析活動2：識別紅綠燈“調試程序與思考”。

教學活動：

調試程序：請上傳素材“紅黃綠識別圖片”文件夾中的“紅黃綠三個圖片素材”看識別判斷是否正確。

思考1：是否每次程序打開都要重新訓練數據？

思考2：為什么在控制時，我們設計了語音與按鈕兩種控制方式？多種控制設計的目的是什么？

設計意圖：在討論及程序實踐中完成調試與思考。

（3）第4～5課時

①討論及分析活動：盲人AI助手——規劃線路智能行走體驗分析，任務、角色及程序分析。

教學活動：請打開程序“體驗盲人AI助手”體驗規劃線路智能行走的過程。（通過規劃線路、智能行走和語音識別體驗）

提出問題，動手實踐：體驗規劃線路智能行走程序，并觀察總結程序的角色以及步驟。

進行任務分析、角色及場景分析、程序分析。

設計意圖：體驗規劃線路智能行走程序，讓學生在引導下能夠分析出角色和程序步驟。

②實驗3.1：實現規劃線路功能。

教學活動：盲人AI助手——規劃線路智能行走1 規劃線路。

設計意圖：建立腳手架使學生分步完成程序的搭建。

③實驗3.2：實現識別判斷分類功能。

教學活動：盲人AI助手——規劃線路智能行走2 智能行走。

設計意圖：建立腳手架使學生分步完成程序的搭建。

④討論及分析活動2：規劃與智能行走“調試程序與思考”。

教學活動：

調試程序：編寫完程序，運行調試看程序運行狀態是否正常。

思考1：程序可以在哪些地方進行改進？

思考2：為什么每次完成一個控制，以及在控制過程中，時時朗誦播報已完成或正在進行的內容？

設計意圖：在討論及程序實踐中完成調試與思考。

⑤課堂小結及拓展活動：拓展設計盲人AI助手。

教學活動：先進行課堂活動小結，再回到盲人的體驗活動中。在日常生活中他們還有哪些不便？如超市智能購物、智能家居等。

想想AI智能還能幫助他們做什么，嘗試構思場景并進行設計。組織學生從以下幾個方面合作設計方案：問題情境與界定挑戰、迭代設計、程序設計與任務分解、更多的思考。

設計意圖：建立學生對現實問題的理解，關注盲人，關注現實問題，促進學生思考。

5.學習評價（如右表）

反思與提高

1.注重在真實情境中培養解決實際問題的能力

盲人AI智能助手項目注重在真實情境中培養解決實際問題的能力。在面對知識與實踐的脫節、復雜問題的處理等挑戰時，學生成功地將理論知識應用于實際問題的解決中，不僅提高了自身的技術水平和實踐能力，還增強了社會責任感，但在處理較為復雜的問題以及與特殊群體進行交流時缺少經驗，難以準確把握需求。所以，要引導學生進行跨學科合作以及與不同領域的專家合作，學會從多個角度思考問題，并根據實際需求不斷進行測試和完善。

2.關注人工智能的社會影響力以及項目的持續性評估

雖然盲人AI智能助手項目在部分盲人群體中得到了積極的反饋，但如何將其普及給更多用戶，并提高社會的整體接受度，仍然是一個需要深入思考的問題。應對持續性評估的挑戰，關鍵在于資源整合、技術與教育內容的同步更新等，希望通過這些努力，能夠為構建一個更加包容、創新和有溫度的教育環境貢獻力量。

結語

本項目通過引導學生制作盲人AI助手，不僅讓學生深入學習了人工智能技術的原理與應用，還讓他們體會到了科技對社會的積極影響和責任感。未來，期待更多的學生能夠在學習和實踐中發揮創新精神和實踐能力，為社會的發展和進步貢獻自己的力量。

參考文獻：

魯傳穎.《全球人工智能治理倡議》中的中國智慧[EB/OL].（2024-1-23）.https：//www.cssn.cn/gjgc/lbt/202401/t20240124_5730523.shtml.

作者簡介：陳秀慧（1999年—），女，云南師范大學在讀研究生，研究方向為信息科技課程資源開發、人工智能教學研究、跨學科教學研究等。王金艷（1999年—），女，云南民族大學在讀研究生，研究方向為信息科技課程資源開發、人工智能教學研究等。齊洪（1991年—），男，昆明市第一中學西山學校科創中心主任，研究方向為信息科技教學、人工智能教學研究等。張杰（1969年—），男，云南師范大學網絡與信息中心副教授，研究方向為信息化教學及資源設計、開發、應用等。

本文系中國自動化學會青少年人工智能創新后備人才培育工程教科研項目（編號：HBRC-JKY-2023-205）研究成果之一。