NLP助力小学低年级AI体验教学的实例研究

    陈宏珊

    自然语言处理（NLP）是人工智能领域的一个分支，是一门涵盖了语言学、计算机科学、概率统计、机器学习、数据挖掘等内容的新兴交叉学科。信息化时代，语文被视作信息的载体，语言文字信息的输入、理解和创作等成为学生语文能力发展的核心素养。在人工智能广泛应用的时代，汉语言与人工智能的跨学科应用已成为研究的热点，也成为小学课堂教学应用的实验地。在NLP的跨学科应用中，AI汉语言部分的研究意义和实践需求可见一斑。

    AI汉语言与学习

    1.低年级学生的认知特点、学情分析

    低年级的学生好奇心强，对新鲜事物充满学习兴趣，他们对AINLP是有认知需求和学习冲动的，但他们的知识基础较弱，学习能力的发展也处于初级阶段，学习以知识本身及学习习惯为主，在缺乏应用或拓展的情况下，难免会觉得枯燥，影响长期学习兴趣的培养。所以，需要教师带领他们共同揭开NLP的秘密面纱。

    2.AI自然语言的体验教学

    体验式教学法创建的是一种互动的交往形式，强调重视师生的双边情感体验。教学过程既是师生信息的交流过程，也是师生情感的交流过程。对于低年级的学生来说，体验式教学是一种必要的教学方式，是从AI生活体验到AI课堂教学体验的进阶。体验活动注重交互，能引导学生主动参与，让学生在真实的情境下进行学习，激发学生的深层兴趣;恰当的体验活动能帮助学生理解AI的相关概念和结构，学生的学习从参与体验—感知概念—作品呈现—分享所得，逐步形成学习思维，培养学习能力。

    3.AI汉语言与学科学习

    对于NLP而言，汉语言的理解、处理、创作被认为是一种高级的能力，是人工智能发达的重要指标。其中文本摘要、自动分词、词性分析和文本情感分析等，属于自然语言理解的基本技术，与学生汉语言的学习息息相关。在NLP语义分析的基础上，引导学生对句子进行分析，如运用合理的想象对句子主干进行扩展，或有新的创作，以此培养学生对汉语言的学习能力。

    AI自然语言创作

    1.AI智能语音

    2011年，IBM Watson在电视问答秀中成功战胜人类的两名冠军选手，不仅因为庞大的服务器支撑了其巨量知识的学习，更因为它进阶的学习能力：双关语、脑筋急转弯等这些特殊语言都能理解。在AINLP的课堂教学中，当教师与学生分享Watson的故事时，适当地引入“数据挖掘”和“机器学习”的概念，让学生理解AINLP的工作原理。再结合“春游”体验活动——与小度、小爱同学进行日期、天气、导航等问询类对话，让学生体验到AI智能语音的应用、科技的神奇。

    2.AI会作诗

    教师出示以下两首以“春天”为主题的绝句，让学生参与文字对比的体验活动，尝试判断哪首是人写的，哪首是人工智能写的？学生结合自己的语文知识进行讨论并识别。

    A.竹外桃花三两枝，春江水暖鸭先知。蒌蒿满地芦芽短，正是河豚欲上时。

    B.万里春天一线长，东风吹绿满池塘。小窗睡起无人语，独倚栏干看夕阳。

    教师在活動总结时，提出生成诗歌的人工智能系统。例如，诗歌创作系统“九歌”，是在学习了几千位诗人的近30万首古诗的基础上，通过深度学习掌握了什么是押韵等知识，能创作出绝句、词、藏头诗等作品，这再次证明了大数据和深度学习对于人工智能的重要作用。

    在文字对比分析的体验之余，学生使用“九歌”诗歌创作系统创作藏头诗。此时，学生的收获便不仅停留在好玩层面，而是多了对知识的理解和生成，或结合了主题的情感教育，此为NLP体验教学的积极成果。

    3.AI语言艺术

    对于语言学习来说，朗读是必要的学习内容，字正腔圆、流畅通顺是基本要求;而充分分析文本内容，感情饱满地诵读，则是散发语言魅力的关键。诵读是汉语言学习的组成内容，是语言视听的重要表现形式。对于AINLP来说，语言艺术是个大难题，却是个值得挖掘的研究主题。

    在《小蝌蚪找妈妈》一课中，教师带领学生运用NLP语音合成技术进行段落朗读，体验不同声音的朗读效果。结合NLP文本情感分析，选择合适的角色、语调、语速进行朗诵展示。在体验活动中，学生体会到特色朗读的趣味性，也在对比中学会判断语言艺术效果的优与劣，进而亲身体验，或模仿或创造，再有成果展示及效果评价。整个体验教学学习情境突出，既有作品产出，又有学习思维的习得，培养了学生的深层兴趣，以便进一步地创造。

    AI汉语言表达可视化

    “小蝌蚪找妈妈——用Scratch创编故事”是小学跨学科主题项目课程，结合语文、信息技术、美术、科学等学科知识进行融合教学。

    1.原文学习，建立语言数据

    对原文进行再阅读，逐段逐句分析文本，使用NLP文本摘要，获得文本主要信息。依据NLP自动分词及词性分析，抽取所需的名词、动词等关键词语，形成角色间的动作变化，并整理、归纳角色间形成的对话，建立需要可视化的文本数据，为汉语言可视化做好准备。在此过程中提高学生的信息意识和信息能力，培养学生的信息素养。

    2.自主创编，培养创造性思维

    “小蝌蚪在找妈妈的过程中还可能遇到谁？”学生进行合理创编，教师在教学过程中用思维导图引导学生的思维发展与提升，通过信息的归纳培养学生的语言建构能力和创造力，以培养语文核心素养中的联想创作思维能力。

    3.编程可视，增强语言画面感

    编程语言工具与汉语言可视化相结合，碰撞出的火花，是柔和的、有艺术感的。针对创编后的角色及动态呈现，教师组织学生进行路线设计和对话设计，并用图形化编程语言呈现故事，运用动画效果阐释语言的美，培养学生对语言的画面感。

    4.智能录音，展示语言艺术魅力

    课文里分别有小蝌蚪和鲤鱼、乌龟、青蛙的对话，结合文本情感分析，获得各个角色的特点及情感。运用配音师、配音变声器等APP进行个性化录音，如小蝌蚪的声音可使用“童声”配音员，用较快的语速演绎，乌龟的声音可使用“男声”配音员，用较慢的语速演绎，这样既能展示角色特点，又能呈现语言情感，增强语言画面的视听效果。

    对小学人工智能启蒙教育而言，NLP跨学科应用成为研究的热点，不同年段可选择不同的教学方法和策略。笔者相信，在未来，AINLP应用将进一步发展及成熟，影响我们的生活和工作，自然融入学习及课堂。

    基金项目：广东省教育科学“十三五”规划课题“‘五度六环人工智能教育启蒙课程的构建与实施”（课题编号：2020YQJK234）。