基于“可见思维”的人工智能教学实践

    丁侠

    

    ● 课堂实践

    小学信息技术教材中的人工智能模块是教学的重点内容，包含初识人工智能、人工智能的应用、表情识别和语音识别四个课时。人工智能在小学阶段的教学工作有着比较成熟的教学环境，在内容上多安排体验和实践活动，学生在完成预设的实践任务之后，可以在掌握相关方法后在真实的情境中发现可以利用类似知识的问题，然后综合运用所学知识实现产品化、物化，从而综合体现学科核心素养。

    1.以兴趣激发学习内驱力

    在实际教学中，教师应该依托实际生活场景，以学生生活中所熟知的应用、感兴趣的领域应用为背景，通过清晰的视频、逼真的动画等信息技术手段，为创设激发学生兴趣的教学提供有力支持。

    案例1：《语音识别》之感官体验教学片段。

    ①直接体验。学生利用iPad打开“讯飞语记APP”，录入一句话，直接体验声音转化为文字的魅力。说一说这个功能是如何实现的，由此引出语音识别技术。

    ②以情境促发学生深层思维。生活中，还有哪些设备使用了语音识别技术，使我们的生活更加便捷？引导学生说出生活中的体验，如语音拨号、听歌识曲、天猫精灵等。在此基础上讨论在语音识别领域人工智能还能有哪些应用，它的优点和不足是什么。

    案例分析：通过精心创设直接体验和以情境促发学生深层思维活动，巧妙转化学习“任务”（什么是语音识别技术和语音识别技术在生活中的应用），形成学生的学习内驱力，促进学生深度探究（语音识别技术如何实现），从多方面主动构建信息技术知识体系，内化成信息技术内涵素养。

    2.以實训促发思维感知

    学校开展的人工智能主要有两方面的学习内容，一是人工智能理论方面，二是人工智能实践方面。无论哪方面的学习内容，都有生涩难懂的概念和逻辑，要使人工智能教学能贴近学生生活，调动学生学习的积极性，就要将抽象的知识具体化，设计出理论与实践相结合的活动，为此我们将硬件设备和软件相结合，实现人工智能在信息技术课堂上落地生根。

    案例2：《语音识别》之实践操作教学片段。

    如果想要实现通过语音识别开门、关门，我们需要做哪些工作？门——硬件设备（舵机），程序——实现语音识别开门、关门的功能（利用xDing软件编写程序），还需将硬件设备与xDing软件相连，并安装固件。准备工作完成之后学生一起分析语音识别开门、关门的过程，包括初始化“门”的状态、开启/关闭语音识别、呈现语音识别结果、条件判断与执行、保存程序。在整个实践环节中，学生动手操作将硬件与软件相连，在软件中编写程序，实现语音识别开门、关门的过程，真正体验了产品从无到有的过程。

    案例分析：信息技术是一门实践性和应用性都很强的课程，在教学中只有通过有效的实践教学，才能够帮助学生更好地进行信息技术课程的学习，提升学生的信息技术能力和操作水平。六年级的学生还处于好奇心特别强烈、喜欢动手实践操作的阶段，通过软硬件结合模拟语音开门、关门的场景，能够让学生动手搭建设备，编写程序，在修改完善的过程中，体验将知识应用于实践的快乐，感受技术的魅力。

    3.以问题求解激发深层思维

    基于问题解决是近年来发展起来的教学方法和教育思想。它是指将问题置于真实、有意义的情境中，将学生置于问题解决者的角度，充分发挥学生的主观能动性，通过解决复杂问题，帮助学生培养问题解决能力，同时学习学科基础知识与基本技能。

    案例3：《语音识别》之问题求解教学片段。

    ①提出问题。引导学生提出问题是开展探究学习的基础。如何创设情境、提出问题，是进行探究的初始环节。引导学生观察语音识别在日常生活中的运用，在观察生活事物过程中发现问题、引发思考，在创设情境的过程中培养学生善于观察、勤于思考的能力。家中的灯经常彻夜忘关怎么办？如何实现语音控制开灯/关灯，解决生活中的实际问题？

    ②分析问题。分析问题是指在已有知识基础上，通过观察与猜想，对问题进行尝试性分析与推测。要实现语音控制开灯/关灯的功能，应该做好哪些准备工作呢？硬件设备是什么？程序上与语音识别开门/关门又有哪些不同？学生结合已有的知识，分析问题，提出假设，尝试设计语音识别程序。

    ③解决问题。方案设计是解决问题的核心。方案设计要基于学生已有知识经验与能力，在实践探究过程中验证猜想，得出结论。利用xDing软件设计语音灯，语音识别的内容可以是打招呼、开灯、关灯等。如果语音识别结果是“关灯”则“熄灭”，如果语音识别结果是“开灯”则“点亮”，通过判断语音内容进行相应的操作。

    案例分析：应用是学习的最终目的。如果学生在掌握知识与技能后应能将所学知识应用于实践，解决生活中的实际问题，那么学习就真正发生了。学生在掌握了语音识别开门/关门基本原理能后，能够进一步实现语音识别开灯/关灯上的功能，也在实践的过程中提升知识运用与解决问题的能力。教师的教学应从学生的生活体验着手，从学生的最近发展区出发，去发现生活中的问题，和学生一起寻求解决问题的方法，并能够根据同类问题归纳总结出相应的方法。当再次遇到类似问题时，学生可以从大脑中检索出相应的解决方案，只有这样，学习才真正发生。

    4.以多次反思提升信息学习力

    计算思维的培养需要更多地关注并促进学习者思维方式的变化，这些变化是可以通过外显行为表现等加以观察与分析的。因此在教学中，应尽量设计可以让学生思维外显的一些活动，让学生的思维可见。

    案例4：《语音识别》之思维培养教学片段。

    不管是语音识别开/关门还是语音识别开灯/关灯，都会有这样的语言描述，如初始化的状态及相应的条件判断，学生根据语言描述完成上表，并根据表格填写的内容，在xDing软件中完成程序编写。

    案例分析：通过表格将语音识别开灯/关灯的过程进行相应的梳理，能帮助学生建立程序设计的流程，让学生的思维在问题解决中得以呈现。部分学生在程序完善环节遇到一些问题，这时需要教师提供相应的脚手架。通过表格将思维梳理，借助程序将思维呈现，既解决了生活中的实际问题，又提升了学生的思维能力。

    ● 反思提升

    在小学阶段开展人工智能的教学，要注重真实问题情境的引入，内容要精简有趣，符合小学生的年龄特点，注重培养学生知识迁移的能力。人工智能不仅是知识和实践的整合，更是解决问题的一种思路，在教学实践中，还需要进一步加强知识体系和现实生活的连接，从而让学生学以致用。