讓云端初中人工智能教學不掉線
——以“走近人工智能”為例

楊燕燕 江蘇省南通市東方中學

《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱新課標）明確指出，人工智能作為六大課程邏輯主線之一，在初中階段要深化原理認識，探索利用信息科技手段解決問題的過程和方法，認識到人工智能對倫理與安全的挑戰，了解人工智能對信息社會發展的作用，有自主動手解決問題、掌握核心技術的意識。為了貫徹落實新課標，筆者提出三個切入點，即思辨—辨中學、學中思，應用—用中學、學中用，創作—做中學、學中創。

● 思辨—辨中學、學中思

1.以問促思，在導入中激發探究意識

在線上教學中，首先要引導學生通過對比正確認識人工智能。課堂伊始，教師播放《VR帶你走進清明上河圖》視頻，請學生看完后提出問題，學生提出了“如何制作這樣的動畫”“如何讓人物動起來”“制作這樣的動畫要多久”等問題。教師順勢導入：“我們剛才沉浸式體驗的清明上河圖，充分運用人工智能等高科技，讓藝術與技術融合，今天我們將一起走近人工智能，大家想想生活中有哪些人工智能應用？”教師列舉生活中的人工智能產品，讓學生感受其帶來的便利，同時遷移思考，探究其背后的技術原理。

2.善于觀察，探索生活實例背后原理

教師設置探究問題，如“人工智能如何為人類服務”等，讓學生從支付寶的生活實例中探究人工智能背后的原理。教師：“支付寶如何保障資金安全？支付寶的背后有AlphaRisk對用戶的賬戶狀態實時監控。在正常情況下，AlphaRisk可以7*24小時收集交易數據，并自主學習新的反詐騙套路，隨時自我進化迭代。其實我們每個人的財產安全都有人工智能在保駕護航，不僅支付寶，各大電子購物網站、銀行的網銀系統等都有一位AI門神在守護用戶的安全。”學生通過觀察生活中的人工智能，探究其背后的科學原理，認識到人工智能已滲透到社會的各領域。

3.加強互動，設計討論和辯論活動內容

在線上教學中可以開展有關人工智能的小組討論和辯論活動，在思辨中提升學生的高階思維能力。在組織小組討論活動時，本組成員內部進行討論，組間互不干擾。在組織辯論活動時，利用搶答器等工具，營造線下課堂氛圍，把課堂主動權還給學生，增強師生、生生、生與人工智能的互動，讓學生從多角度產生新認知、新思考。

此外，教師應精心設計討論內容和辯題，探討人工智能帶來的倫理和挑戰。例如，教師可設置如下討論問題：“人工智能源于何時？發展過程經歷怎樣的艱辛？”“作詩的AI機器人為什么能騙過行家？”“機器心理學家為什么可能會是人類最后一個職業？”“為什么人類既期待又排斥‘讀心機’？”“AI真的能預測死亡時間嗎？”……學生在小組討論的過程中，可以認識到人工智能的迅猛發展及其應用領域的廣泛。教師應利用課內時間精心組織辯題，如“人工智能對我們生活的影響”“無人駕駛技術中，人工智能出現的利與弊”等，讓學生在探討中理解人工智能帶來的倫理問題和挑戰，了解人工智能對安全的影響，并思考安全防范策略。

● 應用—用中學、學中用

1.學用相長，體驗詩歌智能生成系統

課堂伊始，教師拋出問題：“你想創作一首私人訂制的小詩嗎？”“如何使用同學的姓名作一首藏頭詩？”在學生自行創作詩句后，教師引導學生體驗“人工智能創作詩歌”。教師引導學生訪問網站九歌（http://jiuge.thunlp.org/），體驗基于深度學習的中國古典詩歌自動生成系統（根據所點擊的詩歌類型與輸入的主題詞，自動生成詩歌）。教師提出任務：“請同學輸入自己姓名作為主題詞生成五言、七言藏頭詩。”在九歌網站完成在線創作后，可點擊界面里的分享鏈接，生成明信片，頁面下方還可以進行打分評價反饋。

2.自主學習，解決真實問題激發內驅力

由于線上學習無法面對面接觸，所以要想時刻讓學生保持專注，提效賦能，需提升其內驅力，即讓學生學會自主學習。教師設置課堂任務情境：①爺爺想購買一件衣服，但是除了一張衣服的照片，其他信息無法提供，你能幫助爺爺嗎？②小明和媽媽在公園里游玩，看見一株不認識的植物，想進一步了解它的習性特點，你能幫助他們嗎？③如何設計一個產品，幫助盲人通過紅綠燈？通過生活中較為常見的問題，讓學生嘗試尋找解決方法。（①使用購物網站中的照片搜索功能可以找到與照片相似的衣服；②在百度APP中可以通過掃一掃識別植物；③設置語音識別紅綠燈方案幫助視障人士過馬路）學生自主分析解決問題，激發了學習的內驅力，提高了成就感。

3.使用比較，感悟人工智能倫理與挑戰

使用人工智能小程序和APP，對比傳統方法和利用人工智能處理問題方式的不同，感悟人工智能帶來的倫理與安全挑戰。例如，微軟AI識圖能迅速識別PPT、PDF、潦草筆記中的文字。訊飛語記能將語音轉換為文字，也能進行隨聲翻譯，還能朗讀識別出的文字。學生通過使用人工智能應用，了解了人工智能讓我們的生活更便利，對我們的生活產生深刻影響。通過對比人工智能應用場景，學生初步了解了人工智能在不同領域的不同實現方式。

● 創作—做中學、學中創

1.加強實踐，使用AI開放平臺智能識別

在體驗人工智能的應用之后，學生的興趣被激發，試圖探究其背后的科學原理。教師可利用PC端百度AI開放平臺或騰訊AI開放平臺，在控制臺中使用免費的功能，讓學生操作實踐。例如，通過文字識別中的手寫體識別，圖像識別中的圖像理解、圖像標簽識別，人臉識別中的人臉檢測與分析、人臉搜索等進行操作實踐。

2.學做結合，語音識別讓計算機長出耳朵

在線上教學中，考慮到設備成本、有效管理、軟件易用性等問題，可采用低門檻、使用簡單、可以讓更多學生創意落地的開源硬件，以及合適的人工智能教學方案。例如，光環板（HaloCode）只有手表盤大小，內置麥克風，結合慧編程搭載的微軟認知云等人工智能技術，可以實現語音識別相關的應用。無論是制作一個語音交互的小寵物，還是通過簡單語音指令控制智能家居設備，抑或是制作如語音控制的智能家居作品，都能在光環板上實現。筆者以語音控制星空投影燈為例，展開人工智能教學：①開展頭腦風暴，讓學生說出創意。②拋出問題“如何實現創意”。首先，教師介紹光環板，播放效果視頻。其次，提供輔助資料讓學生自主學習。打開慧編程軟件，設置硬件擴展連接，搭建積木塊腳本。最后，讓學生小組進行合作實踐（初級任務：識別語音“你好”，亮紅燈；進階任務：如果識別語音為“紅燈”，則亮紅燈，如果識別語音為“綠燈”，則亮綠燈）。在線上教學過程中，教師發現學生通過修改RGB顏色，制作出了藝術性和創意兼具的作品。③分享交流，踴躍展示。學生制作了盲人語音信號交通燈、靈感小屋、立體語音賀卡等。

3.開發創新，圖像識別讓計算機長出眼睛

在體驗語音識別技術后，筆者引導學生在動手操作中探尋人工智能背后的科學原理，利用圖像識別，讓計算機長出眼睛，為走近人工智能打下基礎。

例如，智能防疫門禁項目可以利用圖像識別，實現非接觸式測溫，讓機器顯示測溫結果。①教師引導學生探討圖像識別的來歷。②利用xDingAI-2.4.2全新的Python編程平臺進行人臉注冊，并通過編程實現語音識別，然后通過傳感器現場采集的檢測數據，由智聯貓模塊自動連接WI-FI，并通過物創云平臺進行驗證，驗證通過后由云端根據實時采集的數據進行判斷（體溫正常—語音播報可通行—門打開，可正反雙向聯動控制裝置，實現智能化控制）。

● 結束語

教師用心關注學生學習人工智能的需求，始終讓學生做課堂的主人，教師在云端化身主播、導師，不斷迭代優化，聚焦多維互動，巧施妙招，真實實踐從教到學，融合豐富的團隊實踐活動，在師生共創中實現同生共長。學生通過體驗人工智能應用系統，理解了機器計算與人工計算的異同，體會到人工智能就在身邊，并了解了人工智能帶來的倫理與安全挑戰。