情智相润：演绎人工智能课的精彩

    沈峥嵘

    

    苏科版2020版信息技术教材的改版中，强调了对人工智能的关注，并率先安排了部分章节进行教学实践。但纵观整个单元，这类课程的开设由于受师资、设备、环境的影响，很难将人工智能教育真实有效落地，更谈不上全面普及。应如何让人工智能步入课堂？如何化解技术准入与学生认知间的矛盾？如何实现教师角色的再造？如何面向全体学生做普及人工智能教育？

    小学阶段人工智能課程开发策略

    1.化解技术准入“高门槛”与学生认知“低水平”的矛盾

    虽然学生在学习和生活中对人工智能产品的应用越来越多，但由于产品都是高度集成化，学生对其的认识只能停留在简单的体验层面，未能深入其基本知识和技术，更谈不上对人工智能项目进行动手实践、测试、优化和控制。而学生对图形化编程相当熟悉。因此，可将AI引入编程教学，同时与开源硬件相结合，应用人工智能模块结合软件中的开放平台，让学生轻松理解AI技术背后的逻辑和原理，实现更多创造。

    2.协调专职教师“高标准”与普遍性“低配置”的矛盾

    目前，小学人工智能教学一般是以身边的成熟项目为研究方向，以编程教育为主体，以动手实践为辅助。笔者认为，教师可利用已有的图形化编程教学经验结合普惠型开源硬件，学习和更新人工智能相关知识，实现人工智能教师角色的再造。

    3.融合“高精项目”特色与“面向全体”普及之间的冲突

    在现有人工智能的教学中，学校一般会以社团活动来开展人工智能的教学，以聚焦高精项目求特色。但笔者认为，人工智能教育应看重的是面向全体学生。人工智能教育要人人可参与，以可触摸的“普惠性项目”为基点，从零开始，结合学生已有图形化编程的认知和经验，分层次、有主题、项目式地推进人工智能教育。

    “面向全体”的普惠型人工智能教学应用探索

    下面，笔者以“互动古诗词”项目式学习中的主要教学过程为例，展示课程设计思路。本课带着学生分析设计实现“互动古诗词”的原理，根据不同的古诗意境要求，用图形化编程平台“慧编程”结合普惠型开源硬件“光环板”编写算法程序，体验人工智能技术实现不同的创意。

    1.好玩出情，奠智之基

    《中国诗词大会》是学生们非常喜欢的一档节目，康震老师的现场作画猜古诗更是深得孩子们的喜爱。在学习中，笔者结合《江南》这一首古诗和绘画，创设情境。

    师：同学们，这是康震老师在诗词大会上现场作的画，请大家猜一猜，这幅画对应的古诗是什么？

    生：《江南》。江南可采莲，莲叶何田田。鱼戏莲叶间。鱼戏莲叶东，鱼戏莲叶西，鱼戏莲叶南，鱼戏莲叶北。

    师：同学们真聪明。今天，老师将这幅画融入了一些黑科技，将它“复活”，让鱼儿有了生命，能听懂我们的话。请大声朗读这首古诗，看看鱼儿有没有跟着我们的朗读动起来呢？（学生朗读《江南》，小鱼随诗句左右上下移动）鱼儿为什么能听懂我们话呢？奥秘在哪儿呢？（引出课题）

    在这个环节，笔者通过创设与学生息息相关的情境，充分调动学生积极的情感。以康震老师现场作画题诗为引子，将《江南》这幅画制作成了水墨动画，巧借科技的力量，把古画“复活”，以此为情境，让学生实现创意制作，享受人工智能带来的快乐。

    2.玩好生智，结情之果

    活动一：探究声音传感器

    师：让鱼儿动起来的方式有很多种，今天我和同学们一起体验光环板内置的声音传感器控制鱼儿的游动。我想邀请一位同学来试试，只要你对着光环板说出“鱼儿，往上游”，看看它有没有往你要的方向游动？我还想邀请大家一起来对鱼儿说“鱼儿游”。同学们，鱼儿在大家的期盼声中游动起来了。你们猜猜看，为什么现在它能游动呢？奥秘在哪里？你们可以借助我给大家的锦囊探究一下。

    锦囊——第一步：将“光环板”和计算机端连接;第二步：打开桌面上的“声音检测”程序;第三步：小组成员相互合作完成下表。（环境音量值指的是在小组成员都没有发出声音的状态下，根据周围环境声音所测出的值;说话时音量是指人发出声音的数值）

    活动二：解读程序——构建算法

    师：在知道声音的取值后，如何让角色小鱼游动起来呢？请大家和我一起解读程序，谁愿意来描述一下这个程序？（明确：当现场的音量值大于设定的数值时，就能让鱼儿游动起来。否则，鱼儿还待在原来的地方）

    学生活动：给角色“鱼儿”编写相应脚本，实现算法。

    活动三：探究运动传感器

    师：刚才，我们通过光环板内置的麦克风，检测音量的大小，通过变量“音量”的大小控制小鱼的游动。我们还能利用“光环板”板载的运动传感器，遥控“鱼儿”，当“光环板”向左倾斜时，鱼儿向左游动，向右倾斜时，鱼儿向右游动……

    学生活动：尝试使用“感知”模块中的控件，修改脚本，实现算法。

    让学生感知程序是人工智能的基础，通过对程序的运用和修改，可以实现不同项目的测试、优化和控制。

    活动四：设计迭代——语音识别

    师：除了用声音和运动传感器控制鱼儿游动，还可以添加扩展服务中的“人工智能服务”，利用百度AI，实现自然语言的识别。

    学生活动：尝试使用扩展服务中的“人工智能服务”，实现算法。

    这几个环节，引导学生从多角度、多层面去考虑鱼儿游动不同的实现方法，理清程序项目的设计思路，提出关键问题，并以问题为导向聚焦算法设计。在设计人工智能程序时，教学目标不再停留在于人工智能技术的浅层认识，而是深入学习人工智能的工作原理，理解算法，再通过图形化编程平台设计出人工智能程序。

    3.情智相润，发展创新

    师：同学们，这是老师结合杜牧《清明》这一首古诗的意境，设计的一款互动作品。牧童正在悠然自得地放牛，当听到路人问“酒家”的时候，他会立即“遥指”杏花村。请你动动手，动动脑，创造出属于自己的作品，看哪位同学的作品最有创意。

    学生活动：实现创意。

    在这一环节中，结合学生们感兴趣的古诗词，放手让学生自主探究实践，在验证算法的同时进行创意编程设计，调动学生情与智，让学生理解人工智能技术背后的逻辑和原理，为实现更多的创造奠定基础。

    结束语

    教学实践证明，如果小学人工智能教育能在教学中选择一些贴近学生日常生活的话题和素材，以体验为基础、实验为进阶、应用为拓展，合理构建基于人工智能的可视化编程教学模式，使学生在体验、测试、应用中感受人工智能算法，那么学生必将在人工智能课堂上自然灵动地成长，情与智都能和谐而饱满地发展，达到“手脑并用，情智共生”的美好境界。