聚焦AI人工智能 體驗主題式教學的一點思考

李霞

摘要：人工智能已成為新時代中國的重要發展戰略，而面向全國青少年普及人工智能教育的相關課程，更是亟待提上基礎教育的日程。筆者聚焦AI人工智能，結合《AI在未來小鎮》的教學過程提出主題式教學方法。

關鍵詞：人工智能;AI在未來小鎮;主題式教學

中圖分類號：TP18;G642 ?文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2021）14-073

信息技術學科無疑在切入中小學人工智能領域的學習中起到了“基石”的作用。本區信息技術學科發展也一直致力于推進人工智能教育，在區里的支持下，本校也全面跟上形勢，在初一年級開展了以人工智能為主題的常規性綜合實踐課程《AI在未來小鎮》，在這座未來小鎮中，有多個主題層層遞進。在學習的過程中，筆者也進行了思考，如何讓教師授課過程更加有趣，讓學生更加易于理解和接受，在多個主題的學習過程中，強化設計理念并創新應用，更能體現出教育的活力[1]。

主題1：翻譯大師

主題情境：未來小鎮歡迎世界各國的朋友前來參觀，所以需要為小鎮居民設計一款翻譯器。在這個“翻譯大師”主題中，我們要設計一款能夠通過語音+文本輸入，經過APP翻譯，再以多國語言的語音+文本的方式輸出。具體翻譯器的工作過程如下圖1所示：

作為教師，可以將這個復雜的主題拆分成幾個環環遞進的子任務，加深學生的理解。

第一階段：理解翻譯的實質

起始課，從文本翻譯至文本。作為起始課的任務，務必讓學生理解翻譯的原理。為了讓學生更好理解，可由“百度翻譯”導入新課，有了直觀感受，學生就清楚地知道至少需要三個組件：文本輸入框、按鈕觸發翻譯、標簽顯示譯文。在APP界面設計環節，按順序添加了三個組件，設置相應屬性后，切到邏輯設計進行程序的編寫。對于這個簡易的翻譯器，只要在唯一的按鈕中編寫程序，觸發執行：當‘翻譯按鈕被點擊，則調用‘Yandex語言翻譯器請求翻譯，翻譯內容來自文本輸入框中的文本，選擇翻譯語種為‘en英語，獲得譯文后傳遞給標簽文本顯示結果。這樣一個易于理解的翻譯程序就完成了。接下來，將其打包后發送到模擬器（PAD）進行調試，即成功完成起始課的任務。對于這種單線程的任務，學生整體完成度很高。

第二階段：學習‘語音識別器組件

接下來，就要引入語音識別的功能了，語音識別需要借助‘語音識別器組件，在起始課完成的APP的基礎上，添加一個按鈕實現語音識別功能，在語音識別按鈕中編寫程序，觸發執行：當‘語音識別按鈕被點擊，則調用‘語音識別器，將識別結果返回到文本輸入框中即可。

第三階段：學習‘文本語音轉換器組件

有了前兩階段的鋪墊，學生很自然會想到如何實現將譯文讀出來的功能。要實現這一功能，則需要借助‘文本語音轉換器組件。那么調用‘文本語音轉換器組件的程序語句應該添加在哪里呢？在沒有添加語音輸出功能前，正常是‘Yandex語言翻譯器將獲取的譯文給到標簽文本顯示出來，那么在文本顯示的同時，再將此譯文通過調用‘文本語音轉換器，念讀出來，實現功能。

第四階段：引入列表，實現多國語言翻譯功能

在前三階段拆解任務完成后，如何實現多國語言的翻譯？既然涉及多選項的功能，那自然要用到列表組件。首先，在APP界面設計中，需要在譯文標簽的下方，添加一個‘列表顯示框用于進行語種選擇。而在程序編寫中，需要對Screen進行一個初始化，創建一個多國國家名的縮寫列表，然后在翻譯按鈕中調用‘Yandex語言翻譯器時，添加一句‘翻譯語言來自‘語種選擇的‘選中項，當‘Yandex語言翻譯器接收到某個國家語種的選項，則以該國語言文本形式輸出，同時，‘文本語音轉換器根據該國譯文，進行念讀。

至此，所有功能全部實現。

第五階段：功能性拓展

知識拓展環節，提供給少部分學有余力的學生進行綜合性發揮。如何在APP界面添加一個圖像組件來實現切換語種翻譯的同時，顯示出該國國旗的圖片呢？根據需求來實現功能，既然要顯示不同國家國旗，那么需要一個圖像組件，素材庫中提前導入多幅國家國旗，并統一命名格式為‘國家名縮寫.jpg，添加一組程序，當進行了‘語種選擇后，將‘語種選擇的‘選中項與‘.jpg進行‘合并字符串，生成相應國旗的圖片名，顯示在‘圖像組件區域里。這里的功能實現其實不難理解，難就難在借助‘合并字符串這一思路，通過‘翻譯語種選擇項來生成相應國旗的圖片名，這是一個彎彎繞，能思考出這一點的學生，就會很有成就感。

經過這五輪知識點的層層疊加遞進，學生此時對翻譯器的功能組成已經了解透徹。并且，對于各組件的使用場合，實現效果等均已掌握，這就讓學生后續進行個性化的創造設計提供了可能性。只有真正理解了知識點的功能，才能做到融會貫通。

主題2：掌上繪畫板

主題情境：未來小鎮即將舉辦一場派對，需要張貼大量的海報，于是動員居民都來設計海報，需要你為小鎮居民設計一款能隨手創作的電子繪畫板。

在“掌上繪畫板”主題活動中，最終要實現的功能是能夠繪畫，畫筆粗細可調，畫筆顏色可隨滑動條滑動而變化，另外，還有實現拍照功能，計時功能，橡皮擦功能和保存圖畫功能。這些功能集為一體，構成一款功能強大的繪圖APP。那么，教師還是要將目標分解。

第一階段：弄清楚繪圖原理

‘畫布組件中的繪制原理是利用坐標值定位，畫布左上角頂端預設為原點（0，0），手指在畫布上的觸屏落點即為當前坐標（x，y），軟件再自動生成坐標（前點x，前點y），即當前（x，y）坐標的前一落點，然后依據這兩點，連接成線段，以此類推，繪制出線條（如圖2）。搞清楚原理，才能讓學生在編寫程序的時候，有理有據，思路清晰。

第二階段：調節畫筆的粗細和顏色

調節畫筆的粗細可以利用‘滑動條組件，先在其屬性中設定滑塊的最大和最小范圍值，通過滑塊位置的改變，來反應變化的數值，從而調節畫筆的粗細。同樣道理，畫筆顏色也可以通過RGB三原色的值來改變，那么分別設置三個滑動條組件，通過對這三個滑塊位置的改變，來對應改變RGB三色的數值，從而達到改變顏色的效果。這一階段，讓學生掌握了‘滑動條組件的使用方法，可以應用于畫筆粗細和顏色的調節，卻不僅限于此，在后續的學習中可以發揮更大的作用。

第三階段：照相機組件和計時器組件的添加

在能夠達成最基本的繪圖功能后，為了讓“掌上繪畫板”APP的功能更強大更吸引使用者，勢必需要再引入一些炫技性功能，這也是更能吸引學生繼續完善這款APP的動力。簡單來說，照相機組件的功能就是拍照，并將拍到的照片返回給畫布作為其背景圖片，在此背景上仍可繼續繪畫。而計時器組件的實用性就更強一些，不僅可以調用安裝此款APP的手機中的計時功能，用來獲取當前時間，還可以在固定的某個時間內觸發某個事件，還可以執行與時間相關的各種計算，例如可以實現APP界面中背景圖片每1000毫秒切換一次。在這款“掌上繪畫板”APP中，我們可以把計時器語句寫入‘保存圖片按鈕，將繪制的圖片主題與保存時間通過‘合并字符串重命名為該幅圖畫的名稱，并將其顯示在圖畫底部（如圖3）。

經過學生不斷地完善，“掌上繪畫板”APP終于在版本多次更迭后上市，相信未來小鎮的居民們會很滿意。

在以上《AI在未來小鎮》主題式教學的過程中，筆者有如下思考：

（1）在新的教育環境下，教師要靈活地把知識點融入多個主題中，采取邊用邊學，學以致用的創新教學模式。讓學生在每個階段都能收獲一個階段性的作品，體驗創作的成就感，這種教學方式，更能激發出學生對學習的渴望，對知識的向往。

（2）一個看似十分龐大的項目，往往會讓人心生畏懼，選擇逃避。那么教師要幫助學生認清本質，教會學生把項目拆解成一個個小的知識點，逐個擊破每一個小點。

（3）當學生掌握了拆解的知識點之后，接下來教師要教會學生讓這些知識點彼此相交，幫助學生形成一個互助型的學習共同體。這樣，才能得到1+1大于2的效果。

（4）人工智能對教育發展有著巨大的推進力，能為“教與學”提供智能化、個性化的綜合性學科資源，推動信息技術與智能教育的創新和融合，并為構建面向智能化時代發展的教育提供新思想。隨著人工智能開始在各個領域的應用，作為身處一線基礎教育的信息技術教師，更是站在了智能化教育改革的風口浪尖，而以人工智能為主題的常規性綜合實踐課程的開展，為教育的改革和發展提供了很好的示范作用。

（5）AI人工智能的教學，可以說剛剛起步。不論哪個學段開設人工智能課程，都應該以核心素養培養作為前提，以算法和編程實踐為抓手。為滿足多元化教學的需求，可以考慮針對不同層次的學生實施不同難度的編程教學，讓學生學會用編程的思維方式去解決實際問題，最終讓每個學生學會使用和體驗日常生活中的人工智能產品，全方位地培養學生的計算思維、創新思維，讓學習充滿活力。

參考文獻：

[1]劉永，胡欽曉.論人工智能教育的未來發展：基于學科建設的視角[J].中國電化教育，2020 .

（作者單位：南京市中華中學上新河初級中學，江蘇 南京 210019）