人工智能教學之體驗平臺的使用

張建彬

【摘 要】2017年至今，全國各地很多中小學開設了人工智能課程。經過幾年的探索與實踐，很多專家和教師認為人工智能教學可以通過“感知體驗”“原理探究”“創新實踐”幾個環節來進行，每個環節在教學過程中起到了不同的作用。對于剛接觸人工智能的學生來說，“感知體驗”環節能夠幫助他們直觀地了解人工智能技術的典型應用與價值，起到直觀感知、初步了解以及激發學習興趣的作用。本文將針對人工智能教學過程中的“感知體驗”環節從作用、典型平臺和教學案例幾部分進行闡述，與老師們就應該如何進行人工智能課程中“感知體驗”環節的教學工作做些探討。

【關鍵詞】人工智能教學;感知體驗;體驗平臺

【中圖分類號】G434? 【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2022）02、03-097-05

《普通高中信息技術課程標準（2017版）》在“人工智能初步”模塊的教學提示中指出：“在引導學生發現問題、嘗試用人工智能方法解決問題的過程中，讓學生初步了解和體驗人工智能的特點，感受智能技術對生活與學習帶來的影響，進一步激發學生學習和探究新技術、新知識的積極性，提高他們綜合應用信息技術的能力。”由中國教育學會中小學信息技術教育專業委員會發布的《中小學人工智能課程開發標準（試行）》指出：“中小學人工智能課程的開發，要選取貼近學生日常學習和生活經驗的人工智能應用情景，讓學生在環節體驗和行動實踐的過程中，感受、理解、掌握人工智能的原理、方法和技能;要讓學生深入感知與體驗智能情景，提升人工智能應用的敏感度和理解力。”上述兩個標準中提到的一系列要求，均可通過“感知體驗”環節初步完成。

“感知體驗”的作用與價值

如今，人工智能技術在生活中被廣泛應用，如機場安檢、酒店入住等場景應用了人臉識別技術，學生家里的智能音箱運用了智能語音技術等。生活在智能時代，學生應該具備利用人工智能應用解決身邊問題的能力，如逛植物園時遇到不認識的花卉可以通過識花軟件識別，遇到不認識的單詞時，可以使用翻譯軟件等。這些用于解決生活中實際問題的技能，可以通過“感知體驗”環節來進行學習。

學生的生活情境有限，有很多人工智能技術在他們的生活中不是經常應用。學生也可以通過“感知體驗”環節接觸更多的人工智能技術，了解它們的作用與價值，從而開闊視野、提升興趣。學生還可以對人工智能技術的價值與可能存在的隱患進行探討。

體驗資源的選擇與使用范圍

體驗資源既可以是硬件資源也可以是軟件資源。如果選擇硬件設備，筆者建議教師盡量選擇貼近學生生活，在生活中已經被廣泛應用，能夠解決真實問題，且無需花費高昂價格購買的產品，如智能音箱、語音翻譯筆等。如果條件允許，教師也可以搭建一間智能家居教室。這樣學生通過體驗，不僅能夠激發興趣，直觀、快速地感受人工智能的價值與魅力，還能掌握其使用方法，當在日常生活中遇到相關問題時能夠使用這些產品來解決，從而具備利用信息技術解決問題的能力，讓技術服務于生活。

如果無法提供硬件資源，教師也可以通過軟件平臺讓學生進行體驗。在選擇軟件資源時，教師要盡量選擇學生在日常生活中方便使用的資源，如一些免費的App、微信小程序等。這樣學生不僅能在課堂中進行體驗，也便于在日常生活中使用。如手機中的語音識別、文字拍照識別等應用，既方便又實用。網絡中也存在著一些以網頁形式呈現，用于展示與體驗相應功能的人工智能體驗平臺，對硬件要求（如手機、平板電腦等）相對較低，便于在傳統的計算機教室中進行操作。

不同體驗資源的適用范圍也有所不同。如真實的硬件產品或一些手機App、小程序等，除具備體驗功能外，還能夠解決實際問題。但這些產品封裝得較為嚴密，較難看到其中的執行過程，可作為功能體驗與實際應用的首選資源。網頁版的平臺對軟、硬件要求低，方便操作，部分平臺還能夠初步展示相應原理，但由于其定位于體驗，因此解決實際問題的能力有所欠缺，適用范圍更多地定位于初步體驗、感受技術的功能與效果，以及對原理進行初步探究。

體驗平臺的類型與使用

基于上文中提到的原則，同時考慮普適性及課前準備等因素，筆者推薦學生能夠方便找到，無需安裝特定軟件，具有一定實用價值的幾個免費平臺。

如果在教學過程中可以使用移動教學終端，筆者推薦使用一些App或者小程序來進行體驗。這類程序具有操作便捷、實用性強的特點，更重要的是，學生在進行體驗和掌握使用方法后，可以直接用于生活之中。如在小程序中進行語言翻譯的體驗后，出國旅游時，便可以直接拿出手機完成語言翻譯。

1.百度AI體驗中心

這個小程序提供了“圖像技術”“人臉與人體識別”“語音技術”“知識與語義”等多個模塊（圖1）。到目前為止，該小程序共有72個具體應用供用戶進行體驗與使用，還可用于解決手寫文字識別錄入、制作人像漫畫等日常問題。在微信中搜索“百度AI體驗中心”即可找到該小程序，點擊欄目名稱后，可以看到更加具體的應用。如想讓學生體驗手寫文字的識別效果，可以點擊“圖像技術”欄目下“文字識別”中的“手寫識別”，然后點擊下方的“上傳手寫圖片”按鈕，拍攝或從相冊中選擇一張手寫文字的圖片（圖2），就可以看到手寫識別的效果。

與“百度AI體驗中心”類似的還有“騰訊AI體驗中心”“網易AI體驗中心”等，它們均包含了內容豐富的人工智能體驗模塊供用戶體驗與使用。除了這些綜合類體驗平臺外，還有一些針對某一領域的技術進行深入體驗的平臺，可以讓學生進行更為全面的體驗，進而對相關技術了解得更為深入。

2.訊飛AI體驗棧

該小程序更加注重智能語音技術的相關內容，除了有其他平臺中常見的“語音識別”與“語音合成”外，還提供了“語音聽寫”“游戲場景識別”“醫療場景識別”“語音評測”“聲音鑒定”“拍照閱讀”等應用（圖3），讓學生進行體驗的同時，還可以思考是否需要將智能語音技術像這樣進行細分，每一個模塊的應用場景和價值是什么等問題。

如“語音評測”功能是利用智能語音技術幫助用戶進行中、英文朗讀的練習，判斷用戶的發音是否標準。點擊“語音評測”選項，屏幕中央會出現文字內容，用戶按住下方的“授權錄音”按鈕后即可朗讀，可以進行中、英文內容的選擇，也可以輕觸屏幕，自由編輯文本內容進行朗讀。朗讀結束后，程序會對朗讀是否標準進行評測，提示哪些詞發音不標準。這個功能是對錄音文件進行語音識別，目前這在大部分體驗平臺中是沒有的。

3.曠視AI體驗中心

該小程序更加關注人臉與人體識別相關技術的研究。因此它的體驗平臺中，人臉與人體識別的模塊更加豐富，包含“人臉分析”“顏值評分”“情緒識別”“人臉對比”“人臉融合”“膚質評估”“多人臉檢測”“人體分析”“多人體檢測”“手勢識別”等（圖4）。教師可以利用移動設備具有攝像頭的優勢，讓學生現場拍照進行體驗，提升學習樂趣。如在主界面中點擊“人臉融合”，然后上傳兩張照片后即可進行人臉融合，還可以點擊“我要曬圖”，將融合后的照片保存、分享，非常有意思（圖5）。

此外，還有很多關注特定功能的體驗小程序，如“AI導診”“AI拍照掃描翻譯”“智能垃圾分類”“聲紋識別”等。教師們可以根據教學需要選擇使用。

4. 阿里視覺智能平臺

百度、騰訊、阿里巴巴、科大訊飛、曠視科技等公司除了提供微信小程序形式的體驗平臺外，還各自推出了網頁版的人工智能開放平臺，在很多技術介紹的模塊中均提供了應用體驗的內容，其中有一些內容是小程序中所沒有的。網頁版的優勢在于直接使用計算機中的網頁瀏覽器即可進行體驗，非常方便。很多教材中的實踐體驗環節使用的也是這些平臺。

與小程序相比，網頁版的體驗功能并沒有單獨做成一個平臺，而是“隱藏”在AI開放平臺中，尋找起來稍微有些復雜。一般情況下，都在各大AI開放平臺的“開放能力”“技術能力”或“能力廣場”欄目中。以阿里視覺智能平臺為例，打開其網頁（https：//vision.aliyun.com），然后點擊“能力廣場”欄目，就可以看到內容豐富的具體技術名稱（圖6）。

點擊具體的技術名稱后，就可以看到該項技術的具體內容，其中包括功能體驗（具體體驗操作在此部分進行）、相關代碼、應用場景等內容。學生不僅能夠進行體驗，還能夠利用這些內容進行深入的學習與思考。如點擊“人臉檢測與五官定位”即可看到產品體驗、相關代碼和應用場景等界面。

目前常用的免費人工智能體驗平臺的相關信息如表1所示。

體驗平臺在教學中的應用

這些體驗平臺雖然內容豐富，但出于技術展示與體驗的定位，功能相對簡單，我們在教學過程中該如何使用這些平臺，以達成教學目標呢？

首先，我們需要對教學過程中的“感知體驗”環節進行精準定位。通常情況下，“感知體驗”環節的目的是讓學生通過體驗，了解人工智能技術相關應用，感受人工智能技術的價值，同時提升學習興趣和解決生活中實際問題的能力。對于某些內容，在該環節還能夠讓學生理解其簡單流程，便于思維方式的培養。在設計體驗任務的過程中，教師最好設計與學生生活相關的真實任務，同時配以問題讓學生進行思考。下面通過幾個案例來說明如何利用體驗平臺實現以上目標。

1.文字識別與翻譯

問題描述：出國旅游時經常會遇到無法看懂指示牌上內容的情況，如果遇到這樣的問題，你該怎么辦呢？能否使用人工智能小程序解決這個問題呢？

問題分析：遇到這樣的問題時，我們可以對指示牌進行拍照，然后通過文字識別功能識別出照片中的文字，然后使用機器翻譯技術將識別出來的外文翻譯成中文。

體驗平臺：可以讓學生使用文字識別與機器翻譯的體驗平臺進行體驗，嘗試解決問題，并對應用效果進行評價。

2.文字錄入

問題描述：有幾份紙質文章，需要錄入到計算機中變為電子版進行保存，請根據你的生活經驗，并結合人工智能體驗平臺，說一說用哪種方式輸入更為合適。

問題分析：在選取紙質文字方面，可以選擇簡短的印刷體、內容較長的印刷體、內容較短的手寫體等，讓學生根據實際情況選擇具體技術來解決問題。

體驗平臺：本任務的目的是讓學生了解目前可以解決文字錄入的方法有哪些，以及每種方法更適合怎樣的情況。如簡短的文字直接使用鍵盤打字錄入即可，內容較長印刷規范的紙質文章可以使用拍照后進行文字識別的方式進行錄入，書寫內容潦草，機器無法識別的文章，可以通過語音錄入的方式完成。因此，可以使用文字識別平臺及語音識別平臺來完成該任務。

3.人臉搜索

問題描述：學校使用電子班牌進行人臉識別簽到，請體驗“人臉搜索”應用，說一說人臉簽到的流程是怎樣的，你還在生活中哪些地方見過“人臉搜索”的應用。同時體驗“人臉對比”功能，說一說“人臉搜索”與“人臉對比”的區別，以及它們可以用在哪些場景、解決什么問題。

問題分析：學生生活中親身經歷的場景有些采用人臉對比技術，如機場、火車站進站安檢、酒店入住進行人臉識別等，也有一些應用了人臉搜索技術，如刷臉簽到、手機刷臉解鎖等。人臉對比是人臉搜索中的一個重要環節，為了更好地理解這些知識，需要對人臉搜索的流程進行體驗。

體驗平臺：可以選擇包含“人臉對比”及“人臉搜索”功能的平臺進行體驗。

體驗平臺使用過程中的注意點

本文中介紹的體驗平臺均為免費平臺，它們不是為人工智能教學專門定制開發的，因此在使用過程中會存在一些需要教師們注意的問題。

在內容方面，這些平臺的內容未能涉及人工智能課程的全部內容。教師們需要根據具體教學內容，有針對性地選擇使用。同時，平臺中的內容可能會隨時調整，需要教師們在使用之前再次確認。

在技術方面，小程序平臺使用微信登錄，每位學生的賬號相對獨立，暫未發現問題。只是有些小程序（如聲紋識別）需要單獨注冊賬號后才能使用。網頁類平臺的部分內容也需要注冊賬號，登錄后使用。對于不需要注冊、登錄的體驗功能，往往對同一個IP地址的并發連接數進行了限制，這就導致對于同一個平臺，先操作的學生能夠正常體驗，后操作的學生無法操作或出現報錯的情況。遇到這種情況時，建議多挑選幾個功能類似，能夠達成目標的平臺供學生體驗，或在設計任務時，多設計幾個任務，讓學生按照不同的順序使用不同平臺完成，避免同一平臺同時使用人數過多導致無法使用的情況。

在個人信息安全方面，體驗過程中需要學生上傳照片、音頻等內容，教師應提醒學生注重個人敏感信息的保護。

希望這些體驗平臺，能夠幫助教師們更加有效地進行人工智能教學，能夠讓學生喜歡上人工智能，并利用人工智能技術解決問題。

作者單位：北京師范大學附屬中學