人工智能教學的準備

陸詩瑜

我國從改革開放之初就開啟了信息技術教育，如今的新生代，幾乎都是伴隨新一代數字化工具成長起來的“數字土著”。所以小學信息技術課程也不能故步自封，只教打字和WPS軟件方面的內容。信息技術課本幾經更新，在五年級和六年級添加了少兒編程和人工智能方面的內容，教學內容從logo到scratch，變得更加有趣和智能化。人工智能教育重在培養學生的綜合素養，希望學生通過學習能夠具有用人工智能技術解決問題的意識和善于提出并解決問題的思維方式，能具有創新創造的能力以及為社會進步發展服務的社會責任感。表情識別是人工智能技術的一種，是實現機器智能化最重要的技術之一，所以學生應該了解什么是表情識別和它的應用。

但在我國人工智能技術應用于教學中仍處于探索階段， 教學過程中存在諸多問題， 比如教師觀念陳舊、課程開設不合理、硬件設施缺乏、專業型師資不足等， 這些問題都是教學上不可忽視的環節。不久前我有幸執教了一節《表情識別》的公開課，本文以這節課為例，簡要說說在小學信息技術課堂開展人工智能教學需要做哪些準備。

一、硬件準備

工欲善其事必先利其器，我們需要準備好這節課所需要的相關硬件與軟件才能順利開展接下來的課程。這節課對學校的硬件設施要求比較高，需要攝像頭和開源硬件。攝像頭相當于我們人類的眼睛，是拍攝表情的關鍵部件，而開源硬件的加入，考驗了學生對軟件與硬件結合相關知識的掌握程度，使得這節課更富趣味性，也更有挑戰性。只有硬件設施完善， 教師的教學手段才能得以施展， 也為學生進行實踐操作提供可能， 才能真正體驗技術為教學帶來的便捷。

二、軟件準備

這節課在書本上使用到的軟件是xDing，但是通過使用，我發現xDing不能調用攝像頭與我們實時互動，只能通過上傳單張的照片來識別表情，這樣就會使得整堂課變得沉悶而沒有活力，學生體驗不到人工智能的神奇。所幸項目組的老師很“給力”，尋找到了一款能夠開啟攝像頭與人實時互動的軟件，叫作“編程星空”。安裝軟件的過程也不是一帆風順的，由于在家試用時安裝軟件的系統是win10，在這個運行環境下軟件是可以正常使用的。而電腦教室里用的系統是win7，在安裝完軟件后出現了問題，打開軟件后軟件會時不時崩潰導致無法使用。于是我準備轉戰在線版本的編程星空，這次打開是順利的，但是打開后又發現了新問題——在線版本的編程星空無法連接開源硬件。所以只能為電腦重新安裝win10系統，再安裝編程星空，這次就沒有崩潰的現象發生了，硬件也能正常使用，前后用了一個多星期才完成硬件和軟件的準備工作。一款好的軟件也是一堂課成功的基礎，因此我們不必固守書本上推薦的軟件，可以自己尋找一些合適的軟件，讓學生能夠更好地掌握知識。

三、教師準備

俗話說：“教師要給學生一滴水，自己要有一桶水。”一個教師如果想教給學生一點知識，那么自己就要掌握許多知識，只有如此，教學才能左右逢源、游刃有余。雖然《表情識別》這節課在書本上已經出現好幾年了，但是由于條件的限制，一直沒有進行教授，所以這節課對于我來說，也是一個比較新的知識。加上使用的是一款新的軟件，所以面對的未知和不確定就更多了，急需不斷進行試驗和學習，才能掌握相關知識，才能把知識教給學生。

光是學會了知識也不行，還需為課堂編寫一個合適的教案，學生才能更好地掌握知識。我的教案是這樣的：導入時我開門見山，直接請學生上來對著攝像頭做表情讓小燈亮起來，讓學生體驗表情識別的神奇。接下來我設置了四個任務，任務一是讓學生將硬件連接起來，這部分內容在之前的課堂學習中學生已經充分掌握了，只要將LED小燈連接的是數字口強調一下，就沒有什么大問題了，交給學生自己去連接。第二個任務是添加需要用到的三個擴展，這一步很重要，如果添加錯誤或者漏掉，那么接下來的操作就無法進行。所以我做了一個教學視頻，讓學生自己看視頻完成添加，這樣能夠培養學生自主學習的能力。然后再叫一個同學上來演示一遍，其余同學再查漏補缺，完成擴展的添加。任務三是讓學生測測軟件能夠識別多少個表情，這是本堂課最有趣的部分，大部分學生能測試出四五個表情，這讓他們十分有成就感并且對表情識別這個技術有更深的感受。最后一個任務，是編寫程序識別表情使相應的小燈亮起，讓學生體驗成功使用人工智能的感覺，激發學生學習人工智能技術的興趣和熱情。教案是教學活動的依據，是保證教學取得成功、提高教學質量的基本條件，所以我們要認真準備教案。

四、學生準備

除了以上三點，學生也需要具備一些知識才能順利完成這堂課，那就是學習少兒編程方面的知識。任友群等專家表示，少兒編程是AI學習之前必經的臺階，而且是逐級上升的臺階，不可能跳過初級臺階，直奔“空中樓閣”，一下子自動實現“智能”。蘇教版小學信息技術教科書在五年級的時候就安排了scratch軟件和相關開源硬件的學習，使得學生有了學習人工智能的基礎。這節課是學生之前學習過的知識的升級版，所以只要對新軟件稍做熟悉，這節課對五年級和六年級的學生來說應該是沒有什么問題的。

通過這堂課的教學，我不僅鍛煉了自己的專業技能，還對“最好的教育就是在孩子心中播下一顆美好的種子”這句話有了更深刻的認識。學生通過人工智能課堂的學習，可以了解前沿的人工智能知識，體驗人工智能技術的便捷，正確看待人工智能技術發展對人類的積極影響，并在心中埋下一顆人工智能的種子，在今后為我國人工智能技術的發展做出貢獻。