“人臉識別原理”逆向教學設計探究

榮奕

摘要：中央電化教育館頒布的“素養框架”指導文件，為人工智能學科教學進行逆向教學設計提供了理論支撐。文章先指出小學階段進行人工智能學科逆向教學設計的必要性，接著以《人工智能啟蒙（第三冊）》第七單元第二節為例探討“人臉識別原理”的逆向教學設計，即確定學習目標、確定評估內容和規劃教學過程。

關鍵詞：小學；人臉識別原理；逆向教學設計；人工智能

中圖分類號：G712文獻標志碼：A文章編號：1008-3561（2023）24-0127-02

基金項目：本文系2022年聊城大學大學生創新創業訓練計劃資助項目“素養框架下小學人工智能數字化資源的設計與開發”（編號：CXCY2022077）的階段性研究成果

國務院發布的《新一代人工智能發展規劃》提出：實施全民人工智能教育項目，在中小學階段設置智能相關課程，逐步推廣編程教育。中央電化教育館于2021年11月編制的《中小學人工智能技術與工程素養框架》（以下簡稱“素養框架”）對人工智能學科核心素養的基本內容與要求作出明確規定[1]，《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課程標準”）也提到通過生活中的人工智能等實例，感受其對學習與生活的影響[2]。在相關政策的引領下，很多學校都進行了人工智能教育的實踐探索。美國教育學者格蘭特·威金斯、杰伊·麥克泰格提出，逆向教學設計包括確定預期結果、確定合適的評估證據、設計學習體驗和教學三個階段[3]。逆向教學設計以清晰明確的學習目標為起點，把評價放在教學活動之前，將“理解”滲透于教學過程始終，以目標為方向，評價為指引，具有更強的目的性和方向性，有助于提高人工智能教學的效果。本文以《人工智能啟蒙（第三冊）》第七單元第二節“人臉識別原理”教學為例，對逆向教學設計進行探究。

一、確定學習目標

“素養框架”要求學生能夠舉例說明如何更安全地使用特定人工智能產品，闡述某人工智能產品如何做到像人一樣具有感知、交流與行動的能力，并通過流程圖表示某個簡單人工智能問題的解決步驟。“新課程標準”指出，通過生活中的人工智能應用，讓學生理解人工智能的特點、優勢，知道人工智能與社會的關系，以及發展人工智能應遵循的倫理道德規范。具體來說，“人臉識別原理”可確定如下學習目標。（1）能用自己的話說明什么是人臉特征。（2）理解人臉識別的原理，能通過流程圖表示人臉圖像轉換儲存到電腦系統及人臉比對的過程。（3）列舉在生活中使用過的一種人工智能產品，分析此產品模擬了人類的哪些能力。（4）具備保護個人特征信息的意識，遵守信息社會的道德規范與法律制度，積極承擔社會責任。

二、確定評估內容

基于本節課的學習目標，結合《追求理解的教學設計》一書中理解的六個層面，確定評估內容。（1）解釋層面，能準確描述人臉特征的概念；能歸納人臉識別中“以貌識人”的工作步驟。（2）闡明層面，能闡明人臉識別技術的兩面性；分析生活中使用過的一種人工智能產品模擬了人類的哪些能力。（3）應用層面，知道如何看住“自己的臉”，做好安全防范。（4）洞察層面，能了解人臉特征在識別過程中的重要性。（5）神入層面，能繪制邏輯清晰、要點突出的人臉識別流程圖。（6）自知層面，自我反思，自我評價，明確自己的優點及不足，及時查缺補漏。

三、規劃教學過程

1.任務導入（5分鐘）

【導入】判斷教師的顏值，并描述判斷過程。

【師生活動】教師讓學生給自己的顏值打分，在打分時產生了不同的答案。教師總結：為什么大家會給出不同的答案呢？這是因為同學們對老師的顏值有不同的評判標準。在日常生活中，我們要給一個人的顏值打分，就要觀察這個人的人臉特征。對觀察對象的人臉特征進行分析，從自己的記憶庫中搜索評判顏值的標準，并與之進行對比，得出我們的結果反饋，這就是給人判定顏值的一般過程。

【設計意圖】以給教師顏值打分的方式趣味導入，激發學生興趣；總結識別人臉的過程，為學習新知做鋪墊。

2.新知探究（15分鐘）

【師生活動】教師組織學生在騰訊AI開放平臺對時代楷模的照片進行“五官定位”。學生在體驗的同時，思考機器識別人臉屬性的一般過程是什么。教師根據學生的反饋，結合教材講解人臉圖像儲存到電腦里的轉換過程和人臉比對的過程。

【設計意圖】通過在線體驗和教師講解，幫助學生理解計算機識別人臉的過程；知識線與德育線并舉，引導學生崇尚榜樣，學習榜樣。

3.交流評價（5分鐘）

【師生活動】教師播放人臉識別在生活中的應用視頻，學生觀看后思考交流自己在生活中使用過的一種人工智能產品，并分析其模擬了人類的哪些能力。

【設計意圖】幫助學生搭建位于其最近發展區的支架，以支持他們的學習；加深學生對人臉識別原理的記憶和理解，使其逐步形成計算思維。

4.拓展遷移（8分鐘）

【師生活動】教師播放視頻《信息時代如何防止“被刷臉”》，引導學生思考技術的雙面性，如何應對“人臉識別”技術帶來的安全和隱私問題。教師總結：刷臉在為生活和學習帶來便捷的同時，也帶來了隱患，一旦用戶的賬戶信息以及人臉特征外泄，被不法分子利用，后果將不堪設想。

【設計意圖】引導學生關注、思考技術背后的安全問題，遵守相關法律法規，承擔自己的社會責任，樹立保護個人信息的意識。

5.課堂小結（7分鐘）

【師生活動】教師組織學生借助評價表進行自評，要求學生根據自己的實際情況填寫互評表并完成任務單上的隨堂測試題。教師核對訂正測試題答案，布置作業：將本節課所學核心知識點歸納整理為思維導圖，準備在下周進行交流、分享與評比[4]。

【設計意圖】進行反思總結，測試鞏固，提高課堂教學效果；借助思維導圖，幫助學生理清學習內容與思路。

參考文獻：

[1]中央電化教育館.中小學人工智能技術與工程素養框架[EB/OL].（2021-11-30）[2022-12-23].https：//www.ncet.edu.cn/zhuzhan/tz tgao1/20211130/5505.html.

[2]中華人民共和國教育部.義務教育信息科技課程標準（2022年版）[M].北京：北京師范大學出版社，2022：8-9.

[3]格蘭特·威金斯，杰伊·麥克泰格.追求理解的教學設計：第二版[M].閆寒冰等，譯.上海：華東師范大學出版社，2017：78-79.

[4]劉嬌，李建生.計算思維的評估方法及應用案例研究[J].現代教育技術，2019（10）：94-99.

Exploration of Reverse Teaching Design for"Face Recognition Principles"

Rong Yi

（School of Media Technology， Liaocheng University， Shandong Province， Liaocheng 252000， China）

Abstract： In november 2021， the central audiovisual education center issued the "literacy framework" guidance document， providing theoretical support for reverse teaching design in artificial intelligence subject teaching. The article first points out the necessity of conducting reverse teaching design in the field of artificial intelligence in primary school， and then takes the second section of unit 7 of "Artificial Intelligence Enlightenment （Volume 3）" as an example to explore the reverse teaching design of facial recognition principles， which includes determining learning objectives， determining evaluation content， and planning the teaching process.

Key words： primaryschool；face recognition principles； reverseteachingdesign； artificialintelligence