AI+科技教育實(shí)踐與探索

2021年，中央電化教育館制定了《中小學(xué)人工智能技術(shù)與工程素養(yǎng)框架》，該框架從人工智能與人類、人工智能與社會(huì)、人工智能技術(shù)、人工智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)4個(gè)維度出發(fā)，為各學(xué)段的學(xué)生設(shè)定了具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)。小學(xué)階段，學(xué)生將通過富有趣味性的游戲化學(xué)習(xí)，初步接觸人工智能和計(jì)算機(jī)科學(xué)，以培養(yǎng)其興趣和基本認(rèn)知。教學(xué)內(nèi)容將根據(jù)學(xué)生的年齡和認(rèn)知發(fā)展階段進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，確保學(xué)生在輕松愉快的氛圍中進(jìn)行學(xué)習(xí)。通過實(shí)踐操作與深入分析，學(xué)生將能夠理解人工智能技術(shù)的基本原理，并具備將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于其他領(lǐng)域的能力。在面對(duì)實(shí)際問題時(shí)，學(xué)生將能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)制訂解決方案，從而培養(yǎng)其創(chuàng)新意識(shí)和解決實(shí)際問題的能力。在這一過程中，學(xué)生的計(jì)算思維將得到進(jìn)一步發(fā)展，通過編程訓(xùn)練提升其邏輯思維能力。同時(shí)，學(xué)生將全面了解人工智能技術(shù)的正反兩面，從而成為負(fù)責(zé)任的人工智能技術(shù)使用者。

“能聽會(huì)說的小飛”機(jī)器人教學(xué)實(shí)踐與反思

學(xué)校人工智能教育現(xiàn)狀及學(xué)情分析

電子科技大學(xué)附屬實(shí)驗(yàn)小學(xué)作為區(qū)級(jí)人工智能試點(diǎn)校，持續(xù)開設(shè)人工智能社團(tuán)，以及編程、3D打印相關(guān)課程，學(xué)生具備一定的圖形化編程基礎(chǔ)及知識(shí)遷移能力，熱衷于接受挑戰(zhàn)。4年級(jí)學(xué)生對(duì)智能語音技術(shù)有一定認(rèn)知，如智能導(dǎo)航、手機(jī)助手和智能音箱等，但對(duì)于語音識(shí)別技術(shù)和語音合成技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理，仍缺乏較為深入的理解。面對(duì)這些教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，教師應(yīng)開展有針對(duì)性的教學(xué)，幫助學(xué)生更好地掌握相關(guān)知識(shí)。

教學(xué)目標(biāo)

培養(yǎng)信息意識(shí)通過實(shí)踐操作小飛機(jī)器人的語音識(shí)別與合成功能，讓學(xué)生深刻理解人工智能技術(shù)的潛力和應(yīng)用價(jià)值，形成良好的信息意識(shí)。

提升計(jì)算思維在面對(duì)如何讓小飛機(jī)器人具備“能聽會(huì)說”能力等實(shí)際問題時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行任務(wù)分析，發(fā)現(xiàn)問題，提出解決方案，并通過編程實(shí)現(xiàn)功能，鍛煉學(xué)生的計(jì)算思維。

強(qiáng)化數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力學(xué)習(xí)過程中，鼓勵(lì)學(xué)生圍繞任務(wù)搜集和整理資料，通過團(tuán)隊(duì)合作和項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式，創(chuàng)造性地解決問題，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的功能，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。

樹立信息社會(huì)責(zé)任意識(shí)通過分析和討論智能語音技術(shù)潛在的風(fēng)險(xiǎn)和社會(huì)影響，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的技術(shù)使用觀念和倫理意識(shí)，明白技術(shù)的雙刃劍特性，以及如何在遵守法律法規(guī)和道德規(guī)范的前提下，讓技術(shù)為人類的生活賦能，培養(yǎng)學(xué)生的信息社會(huì)責(zé)任意識(shí)。

對(duì)教與學(xué)的思考

選擇中央電化教育館人工智能教研組撰寫的配套教材，以及教育部“中小學(xué)人工智能教育服務(wù)平臺(tái)”與科大訊飛共同開發(fā)的人工智能教學(xué)平臺(tái)“暢言智AI”，作為軟件類教學(xué)資源，引導(dǎo)學(xué)生以完成人工智能助手“能聽會(huì)說的小飛”為主線，完成語音識(shí)別和語音合成等系列活動(dòng)實(shí)踐。

體驗(yàn)感知前沿技術(shù)，生成式人工智能輔助課堂

本課程利用訊飛星火大模型，讓學(xué)生在課堂上與其進(jìn)行直接對(duì)話互動(dòng)，通過問答方式感受生成式人工智能的特色，體會(huì)智能語音技術(shù)的神奇之處。

合理使用線上資源，開展項(xiàng)目式探究學(xué)習(xí)

學(xué)生與小飛機(jī)器人和訊飛星火大模型互動(dòng)后，提出驅(qū)動(dòng)問題：“為什么小飛機(jī)器人能聽會(huì)說？”學(xué)生利用訊飛平板的資源庫(kù)進(jìn)行語音轉(zhuǎn)寫和語音合成實(shí)驗(yàn)，探究?jī)身?xiàng)技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)語音和文字的相互轉(zhuǎn)化，并利用流程圖進(jìn)行梳理。針對(duì)編程模塊，課程將使用人工智能虛擬人合成微課，讓學(xué)生在課堂上感知人工智能技術(shù)的應(yīng)用。該階段將明確需要用到的編程腳本和思路，驗(yàn)證學(xué)生的猜想，推動(dòng)他們逐步深入理解和應(yīng)用人工智能技術(shù)。

開展個(gè)性化學(xué)習(xí)，教學(xué)任務(wù)多樣化

為了給予學(xué)生充分的創(chuàng)新空間，課程設(shè)計(jì)了3種教學(xué)任務(wù)，供小組抽簽選取。任務(wù)包括人機(jī)協(xié)作朗讀《少年中國(guó)說》、與小飛機(jī)器人探討學(xué)校話題，以及與小飛機(jī)器人討論學(xué)校內(nèi)的柿子樹。這些任務(wù)將學(xué)生的日常生活融入最終的成果展示，通過與小飛機(jī)器人的互動(dòng)問答，學(xué)生能更好地理解和應(yīng)用智能語音技術(shù)。任務(wù)完成后，將根據(jù)個(gè)人評(píng)價(jià)表開展自評(píng)和他評(píng)。

樹立正向的信息安全意識(shí)

課程通過實(shí)例讓學(xué)生感受生活中智能語音技術(shù)的正向運(yùn)用，同時(shí)結(jié)合詐騙案例分析，讓學(xué)生感受此項(xiàng)技術(shù)的潛在風(fēng)險(xiǎn)，引導(dǎo)學(xué)生樹立正向的信息安全意識(shí)。

人工智能+科技教育建議

利用智能資源實(shí)現(xiàn)教育資源的數(shù)字化轉(zhuǎn)型

教師應(yīng)圍繞教學(xué)目標(biāo)，充分利用智能資源，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，并積極推進(jìn)教育資源的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。比如利用大語言模型輔助語文寫作課程，使用“MathGPT”進(jìn)行數(shù)學(xué)解題訓(xùn)練，或者通過智能語音技術(shù)糾正英語發(fā)音等。此外，人工智能+科技課堂還應(yīng)利用新技術(shù)優(yōu)化課堂展示方式，如利用希沃等教學(xué)平臺(tái)提供的數(shù)據(jù)分析功能，直觀地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)。

設(shè)立智能設(shè)備管理員

在人工智能+科技課堂中，智能設(shè)備的使用至關(guān)重要。鑒于小學(xué)生好奇心強(qiáng)、探索欲強(qiáng)的特點(diǎn)，智能設(shè)備可能會(huì)分散學(xué)生的注意力，建議在每個(gè)小組內(nèi)設(shè)立設(shè)備管理員，負(fù)責(zé)統(tǒng)籌管理本組的設(shè)備，引導(dǎo)學(xué)生按照課堂進(jìn)程有序操作，確保學(xué)習(xí)過程順利進(jìn)行。

利用數(shù)據(jù)分析開展課堂評(píng)價(jià)

教師可利用智能設(shè)備在學(xué)生操作實(shí)踐階段實(shí)時(shí)收集數(shù)據(jù)，并通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析，對(duì)小組成員在各個(gè)環(huán)節(jié)的表現(xiàn)進(jìn)行多維度評(píng)價(jià)，構(gòu)建多元評(píng)價(jià)體系，以便后續(xù)為學(xué)生提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)支持。