基于自然語言處理NLP初中人工智能項目式教學實踐

摘" 要" 項目式學習作為一種教學方式，以培養學生的綜合實踐能力為核心，可以有效促進學生綜合素養的發展。目前，項目式教學在中小學教育教學中已有了一定的應用，但對項目式教學的研究和實踐還不夠深入。基于自然語言處理 NLP技術的項目式教學具有多學科融合、任務驅動、綜合應用等特點，有助于培養學生解決實際問題的能力。以“向網絡欺凌 Say No”項目為例，對基于自然語言處理 NLP技術的初中人工智能項目式教學實踐進行研究，旨在為初中人工智能項目式教學實踐提供可借鑒的案例與經驗，為中小學開展人工智能教育提供參考。

關鍵字" 人工智能；自然語言處理；NLP；網絡欺凌

中圖分類號：G633.67" " 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）23-0-05

0" 引言

近年來，隨著網絡技術和移動通信技術的發展與普及，通過網絡平臺進行的網絡欺凌逐漸成為全球青少年面臨的共同問題。由于青少年對網絡的依賴性較強，缺乏足夠的心理抵抗能力，因此網絡欺凌對青少年的影響尤為嚴重，青少年成為主要受害者。曾發生多宗青少年因在網上受到羞辱而患上抑郁癥，甚至自殺的事件。因此，在國家大力提倡發展人工智能的背景下，能不能利用人工智能技術防止或減少網絡欺凌現象呢？這是值得探討的問題。本文以“向網絡欺凌Say No”項目為例，引導學生通過學習人工智能技術，在防范網絡欺凌的同時激發學習興趣，提高信息素養和思維能力，為初中人工智能項目式教學實踐提供可借鑒的案例與經驗，為中小學開展人工智能教育提供參考。

1" 網絡欺凌的現狀

網絡欺凌是指個人或群體利用網絡數字技術對他人進行攻擊、侮辱、威脅或騷擾的行為。網絡欺凌的形式多種多樣，包括言語辱罵、人身攻擊、惡意造謠、惡搞、盜用他人信息等，甚至還有利用網絡技術進行網絡詐騙。隨著互聯網的日益普及，網絡欺凌的范圍也越來越廣，且不受時間和地域的限制，可以隨時隨地進行。網絡欺凌對青少年的影響尤為嚴重，青少年成為主要受害者，因為他們對網絡的依賴性較強，缺乏足夠的心理抵抗能力。網絡欺凌對受害者的心理和身體健康造成極大傷害，甚至導致嚴重后果，如抑郁、自殺等。雖然國家不斷加大力度，嚴厲打擊這種惡劣的網絡行為，但由于各平臺的系統和技術不同，加上部分青少年思想未成熟、沖動、貪玩，導致網絡欺凌現象難以得到有效遏制。面對網絡欺凌的現狀，除了加強宣傳教育外，還要學習和研究網絡技術，通過人工智能技術建立完善的網絡安全體系，凈化網絡空間，保護每個人的合法權益。

2" 自然語言處理NLP概述

自然語言處理（Natural Language Process-ing，NLP）是一種人工智能技術，用于使計算機能夠理解、解釋和處理人類語言，特別是如何對計算機進行編程以處理和分析大量自然語言數據。可以簡單理解為實現機器和人類信息交流的技術。生活中常見的智能音箱、聊天機器人就是通過利用NLP技術分析處理信息而實現的。常見的自然語言處理技術如表1所示。

這些技術都是自然語言處理領域中常見的技術，它們被廣泛應用于文本處理、信息檢索、智能客服、智能對話系統等領域。

3" 基于“向網絡欺凌Say No”項目實驗開發與教學實踐探討

3.1" 項目介紹

“向網絡欺凌Say No”項目是一個基于人工智能自然語言處理 NLP技術，以網絡欺凌事件為研究對象，讓學生在參與過程中掌握 NLP技術和人工智能知識的項目。“向網絡欺凌 Say No”項目將教育心理學、人工智能、數學、信息技術等多學科知識相融合，旨在提高學生的信息素養和創新能力，培養學生的科學精神和創新意識，讓學生在參與過程中掌握人工智能的知識與技能，學會解決問題的方法。

3.2" 項目規劃與分析

做好項目規劃是項目教學的重點之一。教師要引導學生分析、探討和規劃“向網絡欺凌Say No”項目的實現方式。基于初中學生的學情分析，學生基本了解人工智能的發展、概念、簡單原理。對人工智能的應用充滿興趣，具備一定的自主探究能力，但大部分學生沒有深入了解人工智能技術的實現過程，加上教學內容是人工智能技術更深層次的內容，對多數學生來說有一定難度。因此，教師可通過情境教學、啟發式教學、問題解決、合作學習、探究發現等教學方法對項目進行剖析，言簡意賅地引導學生學習項目原理，并制定項目目標和繪制實現流程圖。通過讓學生了解和思考人工智能計算機技術原理和實現方式，提升學生的思維能力，逐步形成核心素養[1]。

項目的引入是通過觀看視頻、提問等形式向學生介紹人工智能在自然語言處理上的應用情況及網絡欺凌的危害情況，然后引導學生思考如何借用人工智能技術預防網絡欺凌的危害悲劇的發生。那么教師該如何引導學生做項目分析和規劃呢？在實驗教學中，教師首先讓學生和計算機以比賽的形式在隨機出現的氣球里找出指定的詞語，作為引導項目切入點。在游戲過程中，啟發學生思考計算機做了哪些智能操作、思考計算機是如何快速找出指定的詞語等原理。經過教師循序漸進的啟發，學生理解了游戲的原理。然后，通過借鑒游戲的原理引入“向網絡欺凌Say No”項目，制定實現項目的方案，如表2所示。

3.3" 基于NLP技術“向網絡欺凌Say No”項目的實現思路

3.3.1" 通過建立敏感詞庫，實現敏感詞語的檢測與過濾

要實現人工智能凈化網絡交流環境，最簡單直接的方法就是禁止敏感詞語使用。首先要建立敏感詞庫，每當用戶發送文本信息時，利用Jieba技術對發送的文本信息進行切分，把切分得到的詞語與敏感詞庫進行匹配，如果配對成功的，說明有敏感詞語，此時可使用替換、屏蔽等方式處理，也可以通過彈窗提醒用戶所發的信息存在敏感詞語。配對不成功，說明文本沒有敏感詞語，可以正常發送。

例如：“這是一個包含敏感詞的文本，比如賭博和色情”。通過Jieba分詞得到分詞：這是/一個/包含/敏感/詞/的/文本/比如/賭博/和/色情。分詞之后這句話共出現11個分詞，再將每個分詞與建立的敏感詞語數據庫進行匹配，最后輸出過濾后的文本。Python實現代碼如圖1所示。

這種詞典匹配法雖然可以準確地過濾敏感詞語，防止出現網絡欺凌現象。但在實踐過程中，效果往往不盡如人意，因為用戶很容易通過在敏感詞之間添加字符規避檢測，因此有必要改進算法。

3.3.2" 通過正則表達式對文本進行分析，實現簡化重復的、無意義的字符或語句發送

根據設計敏感詞庫檢測的漏洞，發現只要用戶在敏感詞之間添加一些字符就可以規避檢測。另外經常在直播間遇到大量不同長度重復的、無意義字符或句子，如“GGGGGGGGGGGG”“666666666666”“！！！！！！！！”等，如果這些重復信息帶有侮辱、歧視或暴力性質，將成為網絡欺凌的罪魁禍首之一。因此，可以通過正則表達式設計程序算法，將一些無意義的、重復的標點符號、英文字母、數字、漢字或句子智能刪減。正則表達式原理類似通配符的增強版，用來匹配指定規則的字符串。Python實現代碼如圖2所示。

通過設計文本的正則表達式，把發送文本信息出現的重復、無意義的詞語自動刪除，實現凈化網絡環境的目的。

3.3.3" 通過可疑敏感詞語分析，防止用戶規避敏感詞庫的檢測與過濾

前面已經通過敏感詞庫和正則表達式實現了敏感文本的檢測與過濾，但我們的對手往往是狡猾的，他們可能通過其他方式來規避敏感詞庫的檢測，有些人把敏感詞語用拆字法或換成拼音來表示。例

如：詞語“強奸”，為了規避檢測，可能被拆分成四個常用字組成——“弓雖女干”，或換成拼音表示——“qiangjian”。通過拆字或換成拼音規避敏感詞庫的檢測，這也顯示出基于敏感詞庫和正則表達式有一定的脆弱性和漏洞。因此，首先，要改進程序算法，不斷完善規則，隨網絡熱點的變化建立多樣化的敏感詞庫，并不斷更新和擴充敏感詞庫，包括常見的規避詞、近義詞、諧音詞、拆字詞、拼音詞等，以覆蓋更多的規避情況。其次，可以結合上下文信息，對文本進行情感分析，而非僅僅依靠單個詞匯的匹配。綜合運用以上方法，可以提高敏感詞檢測的準確性和覆蓋范圍，從而有效防止規避行為。

3.3.4" 通過機器學習，實現對文本進行情感分析，提高網絡欺凌情況的檢測率和準確率

對于非可疑敏感詞語或語句，上面的三種算法是無法檢測出來的。例如：在線社交平臺可能面臨著一種嚴重現象，用戶在該平臺通過措辭婉轉，規避一些特定的發布規則，發布大量的負面評論，給受害者帶來巨大的心理壓力。為了解決這個問題，可以采用機器學習技術來檢測和防止網絡欺凌行為。通過機器學習對用戶發布的內容進行分析，訓練一個檢測模型來識別帶有侮辱性、惡意、挑釁性或負面的言論，計算出情感數值表示語義積極的概率。越接近數值0，情感表現越消極；越接近數值1，情感表現越積極[2]。機器學習系統自動將這些內容標記為可能的欺凌行為，從而采取自動隱藏、刪除、警告等措施。機器學習系統還可以不斷地進行訓練和優化，以提高對欺凌行為的識別準確率，并不斷適應新的欺凌手段和形式。通過機器學習方法，可以更有效地預防和打擊網絡欺凌，保護用戶的安全和權益，有效減少網絡欺凌行為的發生。當然算法不是唯一的，教師只以常用的算法為例。還有更多更好的算法，教師可鼓勵學生去學習、研究和思考。

3.4" 項目在初中人工智能課堂中的應用成效

以“向網絡欺凌Say No”項目為載體，圍繞初中人工智能課堂中學生網絡欺凌現狀進行應用成效分析，學生對自然語言處理 NLP技術的興趣有了明顯提高。項目式教學模式可以有效激發學生學習動機，培養學生的學科核心素養。主要體現在以下幾個方面。

1）在項目式教學模式下，學生能充分利用所學知識，解決生活中遇到的實際問題，并在此過程中發現問題、提出問題、解決問題。在實踐過程中，學生能夠主動地去發現、學習新知識，并形成自主探究的意識和能力。

2）學生對網絡欺凌的認知和防范能力有了明顯提高，其中“我討厭網絡欺凌”這一維度的得分明顯高于其他維度的得分。“我能防止網絡欺凌”維度的得分顯著高于其他維度的得分。出現傷害行為和自殺傾向的學生明顯減少。

3）項目式教學模式不僅有利于提高學生的綜合素養，還能幫助教師在實際教學中提升自身能力。在項目式教學過程中，教師能夠發現學生學習中的優勢和不足之處，并及時調整教學策略和方法，從而達到更好的教學效果。

4" 總結與開展人工智能實驗教學建議

4.1" 總結

人工智能的發展也帶來了新的挑戰，有很多領域值得我們去實踐探索。項目實踐教學能充分發揮學生的學習主動性，讓學生既學到知識又掌握了學習方法。通過項目實踐教學，讓學生了解和掌握人工智能自然語言處理技術和原理，提高學生的邏輯分析能力、思維能力和創新能力。項目實現過程所遇到的困難、所花的時間和精力、所學到的知識都將成為學生成長的基石。

4.2" 開展人工智能實驗教學建議

根據《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》，通過學習和研究人工智能技術解決實際問題的過程，培養學生的思維能力與綜合能力。初中階段該如何開展人工智能實驗教學呢？教師可從以下方面開展。

4.2.1" 確定教學目標和合適的教學內容

明確教學目標，包括學生應該掌握的知識、技能和理解程度。根據教學目標和學生的實際水平，選擇合適的人工智能實驗內容。可以包括數據處理、計算機視覺、自然語言處理等方面的實驗。

4.2.2" 提供良好的實驗環境

確保學生能夠獲得良好的實驗環境和必要的工具，例如，可以使用Python編程軟件環境，給學生提供良好的硬件環境等。

4.2.3" 引導學生進行探索

人工智能實驗教學應該注重學生的實踐操作，鼓勵學生在實驗中進行探索和創新，可以給予學生一定的自由度和空間，讓他們嘗試不同的方法和思路，親自動手進行數據處理、模型訓練等實驗操作，從而加深對人工智能原理的理解[3]。

4.2.4" 結合案例分析，提供及時反饋和指導

在實驗教學中引入真實的案例分析，讓學生了解人工智能在現實生活中的應用，從而增強他們的學習興趣。學生進行實驗操作時，及時給予反饋和指導，幫助他們解決遇到的問題，確保實驗教學的順利進行。

4.2.5" 進行實驗報告和總結

要求學生撰寫實驗報告，總結實驗過程、結果和經驗，從中獲取更深層次的學習收獲。

5" 結束語

綜上所述，基于自然語言處理 NLP技術的項目式教學是一種能夠將多學科知識和人工智能技術相融合的教學模式，能培養學生解決問題能力、創新能力和協作能力，促進學生綜合素養的發展。文章通過項目式教學實踐，在初中人工智能教學中引入NLP技術，能夠促進學生多學科融合、綜合應用、任務驅動、協作探究等方面的發展。人工智能綜合實驗項目教學有助于增強學生對人工智能理論知識的理解和掌握，提高學生的邏輯分析能力、思維能力和解決問題的能力。在教學中，需要更多地關注人工智能教學的個性化和多樣化，以滿足不同學生的學習需求。相信通過共同努力，我國人工智能發展將迎來更加美好的未來。

6" 參考文獻

[1] 魏寧.樊磊.中小學編程教學與Python編程語言教學：理念、原則與策略[J].中國信息技術教育，2021（2）：4-9.

[2] 郭彥哲.面向中學生的人工智能算法教學探究：以物體識別算法為例[J].中小學信息技術教育，2023（4）：84-86.

[3] 趙瑩瑩.初中人工智能課程跨學科主題學習活動設計策略[J].中小學數字化教學，2023（12）：31-34.