情智相潤：演繹人工智能課的精彩

沈崢嶸

蘇科版2020版信息技術教材的改版中，強調了對人工智能的關注，并率先安排了部分章節進行教學實踐。但縱觀整個單元，這類課程的開設由于受師資、設備、環境的影響，很難將人工智能教育真實有效落地，更談不上全面普及。應如何讓人工智能步入課堂？如何化解技術準入與學生認知間的矛盾？如何實現教師角色的再造？如何面向全體學生做普及人工智能教育？

小學階段人工智能課程開發策略

1.化解技術準入“高門檻”與學生認知“低水平”的矛盾

雖然學生在學習和生活中對人工智能產品的應用越來越多，但由于產品都是高度集成化，學生對其的認識只能停留在簡單的體驗層面，未能深入其基本知識和技術，更談不上對人工智能項目進行動手實踐、測試、優化和控制。而學生對圖形化編程相當熟悉。因此，可將AI引入編程教學，同時與開源硬件相結合，應用人工智能模塊結合軟件中的開放平臺，讓學生輕松理解AI技術背后的邏輯和原理，實現更多創造。

2.協調專職教師“高標準”與普遍性“低配置”的矛盾

目前，小學人工智能教學一般是以身邊的成熟項目為研究方向，以編程教育為主體，以動手實踐為輔助。筆者認為，教師可利用已有的圖形化編程教學經驗結合普惠型開源硬件，學習和更新人工智能相關知識，實現人工智能教師角色的再造。

3.融合“高精項目”特色與“面向全體”普及之間的沖突

在現有人工智能的教學中，學校一般會以社團活動來開展人工智能的教學，以聚焦高精項目求特色。但筆者認為，人工智能教育應看重的是面向全體學生。人工智能教育要人人可參與，以可觸摸的“普惠性項目”為基點，從零開始，結合學生已有圖形化編程的認知和經驗，分層次、有主題、項目式地推進人工智能教育。

“面向全體”的普惠型人工智能教學應用探索

下面，筆者以“互動古詩詞”項目式學習中的主要教學過程為例，展示課程設計思路。本課帶著學生分析設計實現“互動古詩詞”的原理，根據不同的古詩意境要求，用圖形化編程平臺“慧編程”結合普惠型開源硬件“光環板”編寫算法程序，體驗人工智能技術實現不同的創意。

1.好玩出情，奠智之基

《中國詩詞大會》是學生們非常喜歡的一檔節目，康震老師的現場作畫猜古詩更是深得孩子們的喜愛。在學習中，筆者結合《江南》這一首古詩和繪畫，創設情境。

師：同學們，這是康震老師在詩詞大會上現場作的畫，請大家猜一猜，這幅畫對應的古詩是什么？

生：《江南》。江南可采蓮，蓮葉何田田。魚戲蓮葉間。魚戲蓮葉東，魚戲蓮葉西，魚戲蓮葉南，魚戲蓮葉北。

師：同學們真聰明。今天，老師將這幅畫融入了一些黑科技，將它“復活”，讓魚兒有了生命，能聽懂我們的話。請大聲朗讀這首古詩，看看魚兒有沒有跟著我們的朗讀動起來呢？（學生朗讀《江南》，小魚隨詩句左右上下移動）魚兒為什么能聽懂我們話呢？奧秘在哪兒呢？（引出課題）

在這個環節，筆者通過創設與學生息息相關的情境，充分調動學生積極的情感。以康震老師現場作畫題詩為引子，將《江南》這幅畫制作成了水墨動畫，巧借科技的力量，把古畫“復活”，以此為情境，讓學生實現創意制作，享受人工智能帶來的快樂。

2.玩好生智，結情之果

活動一：探究聲音傳感器

師：讓魚兒動起來的方式有很多種，今天我和同學們一起體驗光環板內置的聲音傳感器控制魚兒的游動。我想邀請一位同學來試試，只要你對著光環板說出“魚兒，往上游”，看看它有沒有往你要的方向游動？我還想邀請大家一起來對魚兒說“魚兒游”。同學們，魚兒在大家的期盼聲中游動起來了。你們猜猜看，為什么現在它能游動呢？奧秘在哪里？你們可以借助我給大家的錦囊探究一下。

錦囊——第一步：將“光環板”和計算機端連接;第二步：打開桌面上的“聲音檢測”程序;第三步：小組成員相互合作完成下表。（環境音量值指的是在小組成員都沒有發出聲音的狀態下，根據周圍環境聲音所測出的值;說話時音量是指人發出聲音的數值）

活動二：解讀程序——構建算法

師：在知道聲音的取值后，如何讓角色小魚游動起來呢？請大家和我一起解讀程序，誰愿意來描述一下這個程序？（明確：當現場的音量值大于設定的數值時，就能讓魚兒游動起來。否則，魚兒還待在原來的地方）

學生活動：給角色“魚兒”編寫相應腳本，實現算法。

活動三：探究運動傳感器

師：剛才，我們通過光環板內置的麥克風，檢測音量的大小，通過變量“音量”的大小控制小魚的游動。我們還能利用“光環板”板載的運動傳感器，遙控“魚兒”，當“光環板”向左傾斜時，魚兒向左游動，向右傾斜時，魚兒向右游動……

學生活動：嘗試使用“感知”模塊中的控件，修改腳本，實現算法。

讓學生感知程序是人工智能的基礎，通過對程序的運用和修改，可以實現不同項目的測試、優化和控制。

活動四：設計迭代——語音識別

師：除了用聲音和運動傳感器控制魚兒游動，還可以添加擴展服務中的“人工智能服務”，利用百度AI，實現自然語言的識別。

學生活動：嘗試使用擴展服務中的“人工智能服務”，實現算法。

這幾個環節，引導學生從多角度、多層面去考慮魚兒游動不同的實現方法，理清程序項目的設計思路，提出關鍵問題，并以問題為導向聚焦算法設計。在設計人工智能程序時，教學目標不再停留在于人工智能技術的淺層認識，而是深入學習人工智能的工作原理，理解算法，再通過圖形化編程平臺設計出人工智能程序。

3.情智相潤，發展創新

師：同學們，這是老師結合杜牧《清明》這一首古詩的意境，設計的一款互動作品。牧童正在悠然自得地放牛，當聽到路人問“酒家”的時候，他會立即“遙指”杏花村。請你動動手，動動腦，創造出屬于自己的作品，看哪位同學的作品最有創意。

學生活動：實現創意。

在這一環節中，結合學生們感興趣的古詩詞，放手讓學生自主探究實踐，在驗證算法的同時進行創意編程設計，調動學生情與智，讓學生理解人工智能技術背后的邏輯和原理，為實現更多的創造奠定基礎。

結束語

教學實踐證明，如果小學人工智能教育能在教學中選擇一些貼近學生日常生活的話題和素材，以體驗為基礎、實驗為進階、應用為拓展，合理構建基于人工智能的可視化編程教學模式，使學生在體驗、測試、應用中感受人工智能算法，那么學生必將在人工智能課堂上自然靈動地成長，情與智都能和諧而飽滿地發展，達到“手腦并用，情智共生”的美好境界。