NLP助力小學低年級AI體驗教學的實例研究

陳宏珊

自然語言處理（NLP）是人工智能領域的一個分支，是一門涵蓋了語言學、計算機科學、概率統計、機器學習、數據挖掘等內容的新興交叉學科。信息化時代，語文被視作信息的載體，語言文字信息的輸入、理解和創作等成為學生語文能力發展的核心素養。在人工智能廣泛應用的時代，漢語言與人工智能的跨學科應用已成為研究的熱點，也成為小學課堂教學應用的實驗地。在NLP的跨學科應用中，AI漢語言部分的研究意義和實踐需求可見一斑。

AI漢語言與學習

1.低年級學生的認知特點、學情分析

低年級的學生好奇心強，對新鮮事物充滿學習興趣，他們對AINLP是有認知需求和學習沖動的，但他們的知識基礎較弱，學習能力的發展也處于初級階段，學習以知識本身及學習習慣為主，在缺乏應用或拓展的情況下，難免會覺得枯燥，影響長期學習興趣的培養。所以，需要教師帶領他們共同揭開NLP的秘密面紗。

2.AI自然語言的體驗教學

體驗式教學法創建的是一種互動的交往形式，強調重視師生的雙邊情感體驗。教學過程既是師生信息的交流過程，也是師生情感的交流過程。對于低年級的學生來說，體驗式教學是一種必要的教學方式，是從AI生活體驗到AI課堂教學體驗的進階。體驗活動注重交互，能引導學生主動參與，讓學生在真實的情境下進行學習，激發學生的深層興趣;恰當的體驗活動能幫助學生理解AI的相關概念和結構，學生的學習從參與體驗—感知概念—作品呈現—分享所得，逐步形成學習思維，培養學習能力。

3.AI漢語言與學科學習

對于NLP而言，漢語言的理解、處理、創作被認為是一種高級的能力，是人工智能發達的重要指標。其中文本摘要、自動分詞、詞性分析和文本情感分析等，屬于自然語言理解的基本技術，與學生漢語言的學習息息相關。在NLP語義分析的基礎上，引導學生對句子進行分析，如運用合理的想象對句子主干進行擴展，或有新的創作，以此培養學生對漢語言的學習能力。

AI自然語言創作

1.AI智能語音

2011年，IBM Watson在電視問答秀中成功戰勝人類的兩名冠軍選手，不僅因為龐大的服務器支撐了其巨量知識的學習，更因為它進階的學習能力：雙關語、腦筋急轉彎等這些特殊語言都能理解。在AINLP的課堂教學中，當教師與學生分享Watson的故事時，適當地引入“數據挖掘”和“機器學習”的概念，讓學生理解AINLP的工作原理。再結合“春游”體驗活動——與小度、小愛同學進行日期、天氣、導航等問詢類對話，讓學生體驗到AI智能語音的應用、科技的神奇。

2.AI會作詩

教師出示以下兩首以“春天”為主題的絕句，讓學生參與文字對比的體驗活動，嘗試判斷哪首是人寫的，哪首是人工智能寫的？學生結合自己的語文知識進行討論并識別。

A.竹外桃花三兩枝，春江水暖鴨先知。蔞蒿滿地蘆芽短，正是河豚欲上時。

B.萬里春天一線長，東風吹綠滿池塘。小窗睡起無人語，獨倚欄干看夕陽。

教師在活動總結時，提出生成詩歌的人工智能系統。例如，詩歌創作系統“九歌”，是在學習了幾千位詩人的近30萬首古詩的基礎上，通過深度學習掌握了什么是押韻等知識，能創作出絕句、詞、藏頭詩等作品，這再次證明了大數據和深度學習對于人工智能的重要作用。

在文字對比分析的體驗之余，學生使用“九歌”詩歌創作系統創作藏頭詩。此時，學生的收獲便不僅停留在好玩層面，而是多了對知識的理解和生成，或結合了主題的情感教育，此為NLP體驗教學的積極成果。

3.AI語言藝術

對于語言學習來說，朗讀是必要的學習內容，字正腔圓、流暢通順是基本要求;而充分分析文本內容，感情飽滿地誦讀，則是散發語言魅力的關鍵。誦讀是漢語言學習的組成內容，是語言視聽的重要表現形式。對于AINLP來說，語言藝術是個大難題，卻是個值得挖掘的研究主題。

在《小蝌蚪找媽媽》一課中，教師帶領學生運用NLP語音合成技術進行段落朗讀，體驗不同聲音的朗讀效果。結合NLP文本情感分析，選擇合適的角色、語調、語速進行朗誦展示。在體驗活動中，學生體會到特色朗讀的趣味性，也在對比中學會判斷語言藝術效果的優與劣，進而親身體驗，或模仿或創造，再有成果展示及效果評價。整個體驗教學學習情境突出，既有作品產出，又有學習思維的習得，培養了學生的深層興趣，以便進一步地創造。

AI漢語言表達可視化

“小蝌蚪找媽媽——用Scratch創編故事”是小學跨學科主題項目課程，結合語文、信息技術、美術、科學等學科知識進行融合教學。

1.原文學習，建立語言數據

對原文進行再閱讀，逐段逐句分析文本，使用NLP文本摘要，獲得文本主要信息。依據NLP自動分詞及詞性分析，抽取所需的名詞、動詞等關鍵詞語，形成角色間的動作變化，并整理、歸納角色間形成的對話，建立需要可視化的文本數據，為漢語言可視化做好準備。在此過程中提高學生的信息意識和信息能力，培養學生的信息素養。

2.自主創編，培養創造性思維

“小蝌蚪在找媽媽的過程中還可能遇到誰？”學生進行合理創編，教師在教學過程中用思維導圖引導學生的思維發展與提升，通過信息的歸納培養學生的語言建構能力和創造力，以培養語文核心素養中的聯想創作思維能力。

3.編程可視，增強語言畫面感

編程語言工具與漢語言可視化相結合，碰撞出的火花，是柔和的、有藝術感的。針對創編后的角色及動態呈現，教師組織學生進行路線設計和對話設計，并用圖形化編程語言呈現故事，運用動畫效果闡釋語言的美，培養學生對語言的畫面感。

4.智能錄音，展示語言藝術魅力

課文里分別有小蝌蚪和鯉魚、烏龜、青蛙的對話，結合文本情感分析，獲得各個角色的特點及情感。運用配音師、配音變聲器等APP進行個性化錄音，如小蝌蚪的聲音可使用“童聲”配音員，用較快的語速演繹，烏龜的聲音可使用“男聲”配音員，用較慢的語速演繹，這樣既能展示角色特點，又能呈現語言情感，增強語言畫面的視聽效果。

對小學人工智能啟蒙教育而言，NLP跨學科應用成為研究的熱點，不同年段可選擇不同的教學方法和策略。筆者相信，在未來，AINLP應用將進一步發展及成熟，影響我們的生活和工作，自然融入學習及課堂。

基金項目：廣東省教育科學“十三五”規劃課題“‘五度六環人工智能教育啟蒙課程的構建與實施”（課題編號：2020YQJK234）。