基于“可見思維”的人工智能教學實踐

丁俠

● 課堂實踐

小學信息技術教材中的人工智能模塊是教學的重點內容，包含初識人工智能、人工智能的應用、表情識別和語音識別四個課時。人工智能在小學階段的教學工作有著比較成熟的教學環境，在內容上多安排體驗和實踐活動，學生在完成預設的實踐任務之后，可以在掌握相關方法后在真實的情境中發現可以利用類似知識的問題，然后綜合運用所學知識實現產品化、物化，從而綜合體現學科核心素養。

1.以興趣激發學習內驅力

在實際教學中，教師應該依托實際生活場景，以學生生活中所熟知的應用、感興趣的領域應用為背景，通過清晰的視頻、逼真的動畫等信息技術手段，為創設激發學生興趣的教學提供有力支持。

案例1：《語音識別》之感官體驗教學片段。

①直接體驗。學生利用iPad打開“訊飛語記APP”，錄入一句話，直接體驗聲音轉化為文字的魅力。說一說這個功能是如何實現的，由此引出語音識別技術。

②以情境促發學生深層思維。生活中，還有哪些設備使用了語音識別技術，使我們的生活更加便捷？引導學生說出生活中的體驗，如語音撥號、聽歌識曲、天貓精靈等。在此基礎上討論在語音識別領域人工智能還能有哪些應用，它的優點和不足是什么。

案例分析：通過精心創設直接體驗和以情境促發學生深層思維活動，巧妙轉化學習“任務”（什么是語音識別技術和語音識別技術在生活中的應用），形成學生的學習內驅力，促進學生深度探究（語音識別技術如何實現），從多方面主動構建信息技術知識體系，內化成信息技術內涵素養。

2.以實訓促發思維感知

學校開展的人工智能主要有兩方面的學習內容，一是人工智能理論方面，二是人工智能實踐方面。無論哪方面的學習內容，都有生澀難懂的概念和邏輯，要使人工智能教學能貼近學生生活，調動學生學習的積極性，就要將抽象的知識具體化，設計出理論與實踐相結合的活動，為此我們將硬件設備和軟件相結合，實現人工智能在信息技術課堂上落地生根。

案例2：《語音識別》之實踐操作教學片段。

如果想要實現通過語音識別開門、關門，我們需要做哪些工作？門——硬件設備（舵機），程序——實現語音識別開門、關門的功能（利用xDing軟件編寫程序），還需將硬件設備與xDing軟件相連，并安裝固件。準備工作完成之后學生一起分析語音識別開門、關門的過程，包括初始化“門”的狀態、開啟/關閉語音識別、呈現語音識別結果、條件判斷與執行、保存程序。在整個實踐環節中，學生動手操作將硬件與軟件相連，在軟件中編寫程序，實現語音識別開門、關門的過程，真正體驗了產品從無到有的過程。

案例分析：信息技術是一門實踐性和應用性都很強的課程，在教學中只有通過有效的實踐教學，才能夠幫助學生更好地進行信息技術課程的學習，提升學生的信息技術能力和操作水平。六年級的學生還處于好奇心特別強烈、喜歡動手實踐操作的階段，通過軟硬件結合模擬語音開門、關門的場景，能夠讓學生動手搭建設備，編寫程序，在修改完善的過程中，體驗將知識應用于實踐的快樂，感受技術的魅力。

3.以問題求解激發深層思維

基于問題解決是近年來發展起來的教學方法和教育思想。它是指將問題置于真實、有意義的情境中，將學生置于問題解決者的角度，充分發揮學生的主觀能動性，通過解決復雜問題，幫助學生培養問題解決能力，同時學習學科基礎知識與基本技能。

案例3：《語音識別》之問題求解教學片段。

①提出問題。引導學生提出問題是開展探究學習的基礎。如何創設情境、提出問題，是進行探究的初始環節。引導學生觀察語音識別在日常生活中的運用，在觀察生活事物過程中發現問題、引發思考，在創設情境的過程中培養學生善于觀察、勤于思考的能力。家中的燈經常徹夜忘關怎么辦？如何實現語音控制開燈/關燈，解決生活中的實際問題？

②分析問題。分析問題是指在已有知識基礎上，通過觀察與猜想，對問題進行嘗試性分析與推測。要實現語音控制開燈/關燈的功能，應該做好哪些準備工作呢？硬件設備是什么？程序上與語音識別開門/關門又有哪些不同？學生結合已有的知識，分析問題，提出假設，嘗試設計語音識別程序。

③解決問題。方案設計是解決問題的核心。方案設計要基于學生已有知識經驗與能力，在實踐探究過程中驗證猜想，得出結論。利用xDing軟件設計語音燈，語音識別的內容可以是打招呼、開燈、關燈等。如果語音識別結果是“關燈”則“熄滅”，如果語音識別結果是“開燈”則“點亮”，通過判斷語音內容進行相應的操作。

案例分析：應用是學習的最終目的。如果學生在掌握知識與技能后應能將所學知識應用于實踐，解決生活中的實際問題，那么學習就真正發生了。學生在掌握了語音識別開門/關門基本原理能后，能夠進一步實現語音識別開燈/關燈上的功能，也在實踐的過程中提升知識運用與解決問題的能力。教師的教學應從學生的生活體驗著手，從學生的最近發展區出發，去發現生活中的問題，和學生一起尋求解決問題的方法，并能夠根據同類問題歸納總結出相應的方法。當再次遇到類似問題時，學生可以從大腦中檢索出相應的解決方案，只有這樣，學習才真正發生。

4.以多次反思提升信息學習力

計算思維的培養需要更多地關注并促進學習者思維方式的變化，這些變化是可以通過外顯行為表現等加以觀察與分析的。因此在教學中，應盡量設計可以讓學生思維外顯的一些活動，讓學生的思維可見。

案例4：《語音識別》之思維培養教學片段。

不管是語音識別開/關門還是語音識別開燈/關燈，都會有這樣的語言描述，如初始化的狀態及相應的條件判斷，學生根據語言描述完成上表，并根據表格填寫的內容，在xDing軟件中完成程序編寫。

案例分析：通過表格將語音識別開燈/關燈的過程進行相應的梳理，能幫助學生建立程序設計的流程，讓學生的思維在問題解決中得以呈現。部分學生在程序完善環節遇到一些問題，這時需要教師提供相應的腳手架。通過表格將思維梳理，借助程序將思維呈現，既解決了生活中的實際問題，又提升了學生的思維能力。

● 反思提升

在小學階段開展人工智能的教學，要注重真實問題情境的引入，內容要精簡有趣，符合小學生的年齡特點，注重培養學生知識遷移的能力。人工智能不僅是知識和實踐的整合，更是解決問題的一種思路，在教學實踐中，還需要進一步加強知識體系和現實生活的連接，從而讓學生學以致用。