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让云端初中人工智能教学不掉线

来源:用户上传      作者:杨燕燕

  摘要:在新冠疫情时期,初中线上人工智能教学,表现出互动性欠缺、自主学习缺乏、智能性不足、缺少操作实践等弊端。而新课标背景下的人工智能教育强调帮助学生适应在线社会的学习和生活。作者经过探索实践,提出了线上人工智能教学的三个切入点及可行建议,让初中生充分感受人工智能魅力,为走近人工智能提供实践路径。
  关键词:线上教学;人工智能;初中;信息科技
  中图分类号:G434 文献标识码:A 论文编号:1674-2117(2023)01-0056-03
  《义务教育信息科技课程标准(2022年版)》(以下简称新课标)明确指出,人工智能作为六大课程逻辑主线之一,在初中阶段要深化原理认识,探索利用信息科技手段解决问题的过程和方法,认识到人工智能对伦理与安全的挑战,了解人工智能对信息社会发展的作用,有自主动手解决问题、掌握核心技术的意识。为了贯彻落实新课标,笔者提出三个切入点,即思辨―辨中学、学中思,应用―用中学、学中用,创作―做中学、学中创。
  思辨―辨中学、学中思
  1.以问促思,在导入中激发探究意识
  在线上教学中,首先要引导学生通过对比正确认识人工智能。课堂伊始,教师播放《VR带你走进清明上河图》视频,请学生看完后提出问题,学生提出了“如何制作这样的动画”“如何让人物动起来”“制作这样的动画要多久”等问题。教师顺势导入:“我们刚才沉浸式体验的清明上河图,充分运用人工智能等高科技,让艺术与技术融合,今天我们将一起走近人工智能,大家想想生活中有哪些人工智能应用?”教师列举生活中的人工智能产品,让学生感受其带来的便利,同时迁移思考,探究其背后的技术原理。
  2.善于观察,探索生活实例背后原理
  教师设置探究问题,如“人工智能如何为人类服务”等,让学生从支付宝的生活实例中探究人工智能背后的原理。教师:“支付宝如何保障资金安全?支付宝的背后有AlphaRisk对用户的账户状态实时监控。在正常情况下,AlphaRisk可以7*24小时收集交易数据,并自主学习新的反诈骗套路,随时自我进化迭代。其实我们每个人的财产安全都有人工智能在保驾护航,不仅支付宝,各大电子购物网站、银行的网银系统等都有一位AI门神在守护用户的安全。”学生通过观察生活中的人工智能,探究其背后的科学原理,认识到人工智能已渗透到社会的各领域。
  3.加强互动,设计讨论和辩论活动内容
  在线上教学中可以开展有关人工智能的小组讨论和辩论活动,在思辨中提升学生的高阶思维能力。在组织小组讨论活动时,本组成员内部进行讨论,组间互不干扰。在组织辩论活动时,利用抢答器等工具,营造线下课堂氛围,把课堂主动权还给学生,增强师生、生生、生与人工智能的互动,让学生从多角度产生新认知、新思考。
  此外,教师应精心设计讨论内容和辩题,探讨人工智能带来的伦理和挑战。例如,教师可设置如下讨论问题:“人工智能源于何时?发展过程经历怎样的艰辛?”“作诗的AI机器人为什么能骗过行家?”“机器心理学家为什么可能会是人类最后一个职业?”“为什么人类既期待又排斥‘读心机’?”“AI真的能预测死亡时间吗?”……学生在小组讨论的过程中,可以认识到人工智能的迅猛发展及其应用领域的广泛。教师应利用课内时间精心组织辩题,如“人工智能对我们生活的影响”“无人驾驶技术中,人工智能出现的利与弊”等,让学生在探讨中理解人工智能带来的伦理问题和挑战,了解人工智能对安全的影响,并思考安全防范策略。
  应用―用中学、学中用
  1.学用相长,体验诗歌智能生成系统
  课堂伊始,教师抛出问题:“你想创作一首私人订制的小诗吗?”“如何使用同学的姓名作一首藏头诗?”在学生自行创作诗句后,教师引导学生体验“人工智能创作诗歌”。教师引导学生访问网站九歌(http://jiuge.thunlp.org/),体验基于深度学习的中国古典诗歌自动生成系统(根据所点击的诗歌类型与输入的主题词,自动生成诗歌)。教师提出任务:“请同学输入自己姓名作为主题词生成五言、七言藏头诗。”在九歌网站完成在线创作后,可点击界面里的分享链接,生成明信片,页面下方还可以进行打分评价反馈。
  2.自主学习,解决真实问题激发内驱力
  由于线上学习无法面对面接触,所以要想时刻让学生保持专注,提效赋能,需提升其内驱力,即让学生学会自主学习。教师设置课堂任务情境:①爷爷想购买一件衣服,但是除了一衣服的照片,其他信息无法提供,你能帮助爷爷吗?②小明和妈妈在公园里游玩,看见一株不认识的植物,想进一步了解它的习性特点,你能帮助他们吗?③如何设计一个产品,帮助盲人通过红绿灯?通过生活中较为常见的问题,让学生尝试寻找解决方法。(①使用购物网站中的照片搜索功能可以找到与照片相似的衣服;②在百度APP中可以通过扫一扫识别植物;③设置语音识别红绿灯方案帮助视障人士过马路)学生自主分析解决问题,激发了学习的内驱力,提高了成就感。
  3.使用比较,感悟人工智能伦理与挑战
  使用人工智能小程序和APP,对比传统方法和利用人工智能处理问题方式的不同,感悟人工智能带来的伦理与安全挑战。例如,微软AI识图能迅速识别PPT、PDF、潦草笔记中的文字。讯飞语记能将语音转换为文字,也能进行随声翻译,还能朗读识别出的文字。学生通过使用人工智能应用,了解了人工智能让我们的生活更便利,对我们的生活产生深刻影响。通过对比人工智能应用场景,学生初步了解了人工智能在不同领域的不同实现方式。
  创作―做中学、学中创
  1.加强实践,使用AI开放平台智能识别
  在体验人工智能的应用之后,学生的兴趣被激发,试图探究其背后的科学原理。教师可利用PC端百度AI开放平台或腾讯AI开放平台,在控制台中使用免费的功能,让学生操作实践。例如,通过文字识别中的手写体识别,图像识别中的图像理解、图像标签识别,人脸识别中的人脸检测与分析、人脸搜索等进行操作实践。

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  2.学做结合,语音识别让计算机长出耳朵
  在线上教学中,考虑到设备成本、有效管理、软件易用性等问题,可采用低门槛、使用简单、可以让更多学生创意落地的开源硬件,以及合适的人工智能教学方案。例如,光环板(HaloCode)只有手表盘大小,内置麦克风,Y合慧编程搭载的微软认知云等人工智能技术,可以实现语音识别相关的应用。无论是制作一个语音交互的小宠物,还是通过简单语音指令控制智能家居设备,抑或是制作如语音控制的智能家居作品,都能在光环板上实现。笔者以语音控制星空投影灯为例,展开人工智能教学:①开展头脑风暴,让学生说出创意。②抛出问题“如何实现创意”。首先,教师介绍光环板,播放效果视频。其次,提供辅助资料让学生自主学习。打开慧编程软件,设置硬件扩展连接,搭建积木块脚本。最后,让学生小组进行合作实践(初级任务:识别语音“你好”,亮红灯;进阶任务:如果识别语音为“红灯”,则亮红灯,如果识别语音为“绿灯”,则亮绿灯)。在线上教学过程中,教师发现学生通过修改RGB颜色,制作出了艺术性和创意兼具的作品。③分享交流,踊跃展示。学生制作了盲人语音信号交通灯、灵感小屋、立体语音贺卡等。
  3.开发创新,图像识别让计算机长出眼睛
  在体验语音识别技术后,笔者引导学生在动手操作中探寻人工智能背后的科学原理,利用图像识别,让计算机长出眼睛,为走近人工智能打下基础。
  例如,智能防疫门禁项目可以利用图像识别,实现非接触式测温,让机器显示测温结果。①教师引导学生探讨图像识别的来历。②利用xDingAI-2.4.2全新的Python编程平台进行人脸注册,并通过编程实现语音识别,然后通过传感器现场采集的检测数据,由智联猫模块自动连接WI-FI,并通过物创云平台进行验证,验证通过后由云端根据实时采集的数据进行判断(体温正常―语音播报可通行―门打开,可正反双向联动控制装置,实现智能化控制)。
  结束语
  教师用心关注学生学习人工智能的需求,始终让学生做课堂的主人,教师在云端化身主播、导师,不断迭代优化,聚焦多维互动,巧施妙招,真实实践从教到学,融合丰富的团队实践活动,在师生共创中实现同生共长。学生通过体验人工智能应用系统,理解了机器计算与人工计算的异同,体会到人工智能就在身边,并了解了人工智能带来的伦理与安全挑战。
  参考文献:
  [1]涂子沛.给孩子讲人工智能[M].北京:人民邮电出版社,2020:98.
  [2]智能相对论.人工智能十万个为什么?[M].北京:电子工业出版社,2009.
  [3]中岛省吾.Python超入门:从基础入门到人工智能应用[M].程晨,译.北京:人民邮电出版社,2021.
  [4]樊磊,梁森山.人工智能初探AI初中版[M].北京:清华大学出版社,2020.
  [5]桑圆圆,刁彬彬,彭昊,等.人工智能从入门到进阶实战[M].北京:化学工业出版社,2020.

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