《無處不在的人工智能》教學設計

佘航 湖北省武漢市東西湖區吳家山第三小學

●創新整合點

①緊扣新課標核心素養要求，采用體驗式教學方法，進行線上線下混合教學，引導學生從應用中總結普遍存在的特征。

②通過體驗人工智能的應用場景，引導學生認識身邊的人工智能應用，并體會這些應用給學習和生活帶來的便利，感受人工智能技術對人類社會的深刻影響。

●教材分析

《無處不在的人工智能》選自人工智能教材“人工智能啟蒙”第一單元的學習內容，本單元從人工智能產品出發，引導學生體驗生活中的人工智能產品，了解人工智能的概念，并用人工智能產品去解決實際生活中的問題，激發學生對人工智能課程的學習興趣。因此，教學環節的設計主要采用體驗式教學方法，通過人工智能設備體驗、教材內容思考探究、觀看人工智能應用視頻等多種方式，引導學生親身參與體驗、探究、實踐、拓展、小結環節，讓學生在自主探究中成長，在合作交流中進步，在實踐操作中感悟，在解決問題中提升。

●學情分析

本課程面向的是第一次接觸人工智能的小學生，他們雖然成長于數字環境，熟悉各種數字設備，但對“人工智能”的了解比較少，對人工智能的概念認識比較模糊。因此，本節課的教學重點為“了解日常生活中有哪些人工智能應用、人工智能給我們的生活帶來了哪些便利等”。在課堂中教師鼓勵學生使用人工智能技術解決實際問題，并進行創造性的練習，通過寫、畫、拼等多種方式設計有創意的人工智能產品，并與同伴分享。

●教學目標

知識與技能目標：能夠簡單描述人工智能的定義；能夠簡單描述圖靈測試的作用；能夠列舉人工智能的常見應用。

過程與方法目標：課前，通過自主探索“人工智能寫詩系統”，感悟人工智能的定義。課中，自主觀看人工智能應用的視頻，小組討論哪些場景應用了人工智能；利用人工智能應用，通過小組合作完成“人工智能之父”的信息解密。課后，設計人工智能產品，分享交流自己的設想，并進行自評與互評。

情感態度與價值觀目標：感知人工智能，培養對人工智能的主動學習和應用意識；感受人工智能應用，提高用數字化方式創新思維和解決問題的能力；了解人工智能帶來的倫理與安全挑戰，增強自我判斷意識和社會責任感。

●教學環境與準備

教學環境：計算機網絡教室、電子白板、無線網絡。

教學準備：課件、學習任務單。

●教學過程（如下頁圖1）

圖1

1.游戲引入

（1）以“挑戰機器人之一分鐘五子棋游戲”引入，讓學生感知人工智能。

師：接下來請一位小挑戰者評價一下機器人的棋藝水平。

學生現場體驗五子棋游戲，并分享挑戰結果和感受。

（2）展示AlphaGo圍棋對戰圖片，學生觀察并分享圖片信息，教師揭示課題。

師：這就是現在的人工智能程序，大家看，它甚至戰勝了曾經的世界圍棋第一人。本節課就讓我們一起來揭開人工智能的神秘面紗。

設計意圖：采用體驗感知的方式，設計讓學生現場體驗人工智能技術的應用—五子棋游戲，通過與人工智能AlphaGo戰勝圍棋世界第一選手李世石這一案例進行對比，展現AI在圍棋等高度復雜游戲領域的強大實力，全方位激發學生對人工智能的好奇心。

2.自主探究

活動1：引入人工智能寫詩系統—九歌，完成九歌考題。

（1）介紹“九歌—人工智能詩歌寫作系統”，引導學生上機進行實踐，探索并總結人工智能“九歌”的特點及作用。

（2）出示“九歌考題”，展示兩首詩，請學生朗讀，并讓學生猜猜看哪首是“九歌”寫的，哪首是詩人寫的。

（3）教師小結：人工智能真的能讓機器像詩人一樣寫詩，甚至讓我們難以分辨。

設計意圖：引入“九歌—人工智能詩歌寫作系統”，讓學生在讀詩、猜詩的過程中對人工智能有更進一步的了解，感受人工智能真的能讓機器像詩人一樣寫詩，甚至讓人難以分辨。

活動2：自主學習，描述并理解人工智能定義。

（1）引導學生閱讀書本內容“1.1 初識人工智能”，并提問：什么是人工智能？

（2）學生理解定義后思考：“九歌”模仿了人類的哪種智能？

（3）組織學生觀看“人工智能應用”的學習視頻，請學生描述視頻中出現的人工智能場景，并提問：結合人工智能的定義，說說它模仿的是人的什么。

（4）教師歸納并小結人工智能的定義。

設計意圖：有了“九歌”考題的基礎，學生對人工智能讓機器像人一樣有了比較清晰的了解。當然，定義的學習，不僅僅局限于描述還要能理解。因此，在此活動中，學生首先要能用人工智能的定義去描述活動1中的“九歌”主要體現在思維方面讓機器像人一樣，這也檢驗出學生對人工智能定義的理解程度。通過觀看各種生活中常見的線上人工智能應用視頻，如百度搜索引擎文字搜索、百度識圖、智能采摘機器人等，讓學生用人工智能定義去描述視頻中的應用，從思維、行為、表現等方面對視頻中的應用進行歸類，從而真正理解人工智能的定義。

3.動手實踐

這一環節主要引導學生將對人工智能的理解轉化為實踐操作，用人工智能技術解決問題。

活動1：用人工智能應用完成學習任務單— “人物解密”。

（1）教師布置學習任務單中的任務一— “人物解密”，提供與人物相關的一張圖、一個詞，學生用人工智能應用中的百度搜索引擎相關功能（文字搜索、智能識圖等）完成學習任務單上的人物解密（如下頁圖2）。

圖2

（2）教師提問：“你解密出的人物是誰？你用到了哪種方法呢？”學生分享人物解密結果以及使用的方法。

設計意圖：學習任務單的人物解密設計既要有明確的指向性，也要能讓更多的學生在有限的時間內快速找到答案。因此，在設計上，解密的人物也是本節課人工智能學習的核心人物，即人工智能之父—圖靈。學生通過完成學習任務單中的任務一—“人物解密”，體驗人工智能應用，并將其應用于解決實際問題中，從而培養學生用人工智能技術解決實際問題的能力。

活動2：智能語音助手—講解圖靈測試，學生了解圖靈測試的要點。

教師引入手機智能助手“小藝”，學生利用智能助手介紹“圖靈測試”。

設計意圖：此活動串聯活動1中的人工智能之父—圖靈，引出什么是圖靈測試。此時，教師引入手機智能助手，學生借由語音對話了解圖靈測試，體驗用手機中的人工智能應用解決教學重難點，這也是一次對人工智能技術解決實際問題的再體驗，讓學生感受人工智能的便利。

4.拓展提升

（1）播放“智能生活”視頻，啟發學生思維。

師：你想設計什么樣的人工智能產品幫助你解決教室中遇到的問題？

（2）教師布置學習任務單中的任務二—“智能教室設計師”，學生完成人工智能產品設計。（教師巡視、指導）

（3）學生進行作品分享，介紹設計原因以及產品功能。

（4）學生互評，教師點評。

設計意圖：在此環節中讓學生用人工智能去解決在教室中遇到的問題，更能啟發學生的思維。為了更好地引導學生思考，教師利用智能生活視頻作為引入，提供智能筆、智能課桌等設計方向，幫助學生更好地拓寬思路。由此，學生在理解人工智能定義、了解人工智能應用的基礎之上，設計人工智能產品解決在教室中遇到的實際問題，培養用人工智能解決問題的能力和創新思維。

5.課程小結

①學生填寫學習任務單中的任務三—“學習表現評價表”“學習內容評價表”，完成自評。

②學生分享本節課學習收獲。

③教師提出AI議題：人工智能技術能改善人們的生活，但現實生活中是否存在濫用誤用呢？（學生分享觀點，教師點評并小結）

設計意圖：讓學生對本節課所學內容及課堂表現進行評價、總結。同時，引入AI議題，引導學生思索人工智能給生活帶來便利的背后可能存在的倫理與安全挑戰，讓學生增強自我判斷意識和責任感。

●教學反思

①人工智能的概念比較抽象，因此，在課程中要結合不同的人工智能應用，化抽象為具體，引導學生對人工智能有更深刻的理解。

②在讓學生了解身邊的人工智能產品時，為了讓學生有親身感受，教師采用任務驅動法，讓學生既體驗了人工智能產品，也學會用人工智能去解決遇到的問題，從“看”到“學”最后到“用”，由淺入深讓學生真正感受到了生活中的人工智能。

③創新思維，學以致用。以“人工智能設計師”為題，讓學生設計人工智能設備去改造教室，既有助于學生理解和掌握人工智能的概念，也有助于培養學生的創新能力和創造性思維。