如何上好“人工智能”起始課

董蘇

摘要：起始課是指章節(jié)教學(xué)的第一課時(shí)，一般來說理論性比較強(qiáng)、內(nèi)容相對(duì)比較枯燥，比較難上;但起始課又非常重要，是章節(jié)的開篇，對(duì)后續(xù)知識(shí)的學(xué)習(xí)起鋪墊和引領(lǐng)的作用。“人工智能”作為2018年蘇科版初中信息技術(shù)教材新增加的內(nèi)容，它的起始課應(yīng)通過教材分析明確目標(biāo)定位，然后進(jìn)行凸顯教學(xué)重難點(diǎn)的設(shè)計(jì)，并結(jié)合歷史背景、生活實(shí)例、軟硬件操作、學(xué)生思辨等要素具體實(shí)施。

關(guān)鍵詞：人工智能起始課初中信息技術(shù)

2017年7月，國務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，其中明確提出了要“在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程”。江蘇省率先響應(yīng)，在中小學(xué)信息技術(shù)教材（2018年蘇科版）中增加了“人工智能”的教學(xué)內(nèi)容。

起始課是指章節(jié)教學(xué)的第一課時(shí)，一般來說理論性比較強(qiáng)、內(nèi)容相對(duì)比較枯燥，比較難上;但起始課又非常重要，是章節(jié)的開篇，對(duì)后續(xù)知識(shí)的學(xué)習(xí)起鋪墊和引領(lǐng)的作用?！叭斯ぶ悄堋弊鳛?018年蘇科版初中信息技術(shù)教材新增加的內(nèi)容，它的起始課該如何上？

一、教材分析

教材將“人工智能”的教學(xué)內(nèi)容安排在九年級(jí)分冊(cè)的最后一章——《走近人工智能》。本章共有三節(jié)，分別是《認(rèn)識(shí)人工智能》《人工智能的應(yīng)用》《展望人工智能》。起始課為《認(rèn)識(shí)人工智能》，主要內(nèi)容是人工智能的基礎(chǔ)知識(shí)，包括人工智能的發(fā)展歷程、主要特征和關(guān)鍵技術(shù)等。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能了解人工智能技術(shù)是如何形成和發(fā)展的，理解人工智能對(duì)人類社會(huì)的意義和價(jià)值，了解人工智能的含義、特征和關(guān)鍵技術(shù)，為后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。從教材的內(nèi)容來看，本節(jié)課更偏重于理論知識(shí)，操作性不強(qiáng)，這樣的課在計(jì)算機(jī)教室中教學(xué)對(duì)教師是一種考驗(yàn)，也對(duì)教師的教學(xué)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。從學(xué)生的學(xué)情來看，他們?cè)谛W(xué)高年段接觸過一些人工智能的基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)這部分內(nèi)容有一定的了解，但不夠深入;同時(shí)，他們又對(duì)人工智能的內(nèi)容充滿好奇，有比較強(qiáng)的學(xué)習(xí)興趣和熱情。

二、教學(xué)過程

為達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，教師可從感知身邊的人工智能技術(shù)入手，給學(xué)生以直觀的認(rèn)識(shí)，然后引出人工智能的概念和發(fā)展歷程，再通過活動(dòng)讓學(xué)生進(jìn)一步體驗(yàn)人工智能技術(shù)，最后引發(fā)學(xué)生對(duì)人工智能的思考。由此，讓學(xué)生逐步了解人工智能的過去、現(xiàn)在、未來，經(jīng)歷“感知—了解—體驗(yàn)—思辨”的過程。下面結(jié)合一次同課異構(gòu)活動(dòng)中兩位教師對(duì)《走近人工智能》第一課時(shí)的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施具體說明。

（一）情境導(dǎo)入，初步感知

導(dǎo)入環(huán)節(jié)是一節(jié)課的開端和起點(diǎn)。創(chuàng)設(shè)的情境能夠吸引學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是偏理論知識(shí)教學(xué)的重要前提。

比如，創(chuàng)設(shè)“阿里巴巴和四十大盜”的故事情境：在講臺(tái)上放置一組小電器，包括小臺(tái)燈、小風(fēng)扇和加濕器;當(dāng)教師說出“芝麻開門”的口令時(shí)，小臺(tái)燈、小風(fēng)扇和加濕器都“自動(dòng)”打開了;當(dāng)教師說出“芝麻關(guān)門”時(shí)，這些小電器又都“自動(dòng)”關(guān)閉了。這里主要用到了智能音箱、智能插座等設(shè)備，通過語音控制這些設(shè)備的開和關(guān)。學(xué)生被這樣神奇的“魔法”所吸引，激發(fā)了好奇心，同時(shí)也初步感知了語音識(shí)別技術(shù)。

再如，由李白的《靜夜思》導(dǎo)入：在屏幕上出示兩首新作的《靜夜思》（如圖1，右邊的一首為機(jī)器人“九歌”于中央電視臺(tái)《機(jī)智過人》節(jié)目現(xiàn)場(chǎng)創(chuàng)作的），告知學(xué)生其中有一首不是人類寫的而是機(jī)器人所“寫”，請(qǐng)學(xué)生仔細(xì)品味并猜一猜哪一首是機(jī)器人作品。學(xué)生紛紛舉手回答，課堂氣氛非常活躍。通過這樣的情境導(dǎo)入，學(xué)生初步感知了人工智能技術(shù)的應(yīng)用，同時(shí)也對(duì)機(jī)器人學(xué)習(xí)有了初步的印象。

《靜夜思》古題新作

《靜夜思》

孤月映軒窗，

獨(dú)吟愁夜長(zhǎng)。

思君未成語，

簾外露為霜。《靜夜思》

月明清影里，

露冷綠樽前。

賴有佳人意，

依然似故年。

圖1（二）新知探究，深入了解

人工智能的起源和發(fā)展歷程以及人工智能的定義是本節(jié)課的重點(diǎn)，以理論知識(shí)為主，相對(duì)比較枯燥。對(duì)此，可以通過播放視頻、動(dòng)畫等方式，讓學(xué)生有直觀的認(rèn)識(shí)。

比如，整理、加工這部分知識(shí)，用精練的語言呈現(xiàn)“人工智能的誕生、人機(jī)大戰(zhàn)和人工智能的發(fā)展”三個(gè)階段，制作成圖文并茂的電子小報(bào)，請(qǐng)學(xué)生自主閱讀小報(bào)并完成小測(cè)試：

1. 標(biāo)志著人工智能的誕生。

2. “人工智能之父”是，他提出的被當(dāng)作判斷人工智能的重要標(biāo)準(zhǔn)。

3. 人工智能的發(fā)展經(jīng)歷了個(gè)階段。

學(xué)生通過閱讀小報(bào)，發(fā)現(xiàn)并總結(jié)人工智能的起源、發(fā)展以及幾個(gè)重要事件;通過完成小測(cè)試，加深對(duì)人工智能發(fā)展歷史的了解。

再如，播放視頻《人工智能改變世界》，從1956年的達(dá)特茅斯會(huì)議到2016年AlphaGo（谷歌公司開發(fā)的圍棋人工智能阿爾法狗）在圍棋比賽中戰(zhàn)勝李世石，完整展現(xiàn)人工智能的發(fā)展歷程，并引出人工智能的概念。

（三）任務(wù)驅(qū)動(dòng)，再次體驗(yàn)

了解人工智能的起源、發(fā)展歷程和定義之后，接下來的環(huán)節(jié)是對(duì)人工智能技術(shù)的再體驗(yàn)和再認(rèn)識(shí)。此時(shí)，應(yīng)該注重學(xué)生的親身參與和操作體驗(yàn)。

比如，設(shè)計(jì)這樣三個(gè)活動(dòng)：（1）與“小愛”智能語音機(jī)器人比賽，包括快速計(jì)算、詩句問答和查詢天氣等;（2）與五子棋人工智能程序?qū)?（3）體驗(yàn)語音識(shí)別和圖像識(shí)別。

再如，播放自制視頻《我的一天》，請(qǐng)學(xué)生思考視頻中哪些地方用到了人工智能技術(shù)——清晨智能音箱的叫早，購買早飯時(shí)的掃碼支付，駕車外出時(shí)的導(dǎo)航，商場(chǎng)購物時(shí)的人臉識(shí)別，等等。以教師為主角的視頻能夠有效引發(fā)學(xué)生的興趣，生活中的實(shí)例也讓學(xué)生很有認(rèn)同感。然后，通過三個(gè)任務(wù)，讓學(xué)生分別體驗(yàn)語音識(shí)別、圖像識(shí)別和機(jī)器翻譯，并適時(shí)引出人工智能的核心技術(shù)——機(jī)器學(xué)習(xí)。

（四）思辨技術(shù)，拓展延伸

最后一個(gè)環(huán)節(jié)是對(duì)人工智能技術(shù)的再認(rèn)識(shí)和再思考，引導(dǎo)學(xué)生思考人工智能技術(shù)與人類社會(huì)的關(guān)系，思考人工智能技術(shù)的社會(huì)價(jià)值，思考人工智能技術(shù)的發(fā)展方向等。這其實(shí)是教材第三節(jié)《展望人工智能》中的內(nèi)容，將其放入起始課，是對(duì)教材的靈活處理，能使教學(xué)過程有始有終，更加豐滿。

可以拋出問題引發(fā)討論：人工智能會(huì)不會(huì)取代人類？它會(huì)給人類社會(huì)帶來哪些影響？重在引發(fā)學(xué)生的思考，以及對(duì)人工智能技術(shù)的理性分析——人工智能技術(shù)是一把“雙刃劍”，要科學(xué)合理地運(yùn)用它為人類服務(wù)。

三、教學(xué)反思

上好“人工智能”的起始課，首先要明確課程標(biāo)準(zhǔn)和課程指導(dǎo)綱要的具體要求，其次要深入理解教材。在具體的教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施過程中，還應(yīng)結(jié)合多方面要素。

（一）結(jié)合歷史的背景

人工智能起始課偏重于理論知識(shí)，重點(diǎn)是人工智能的起源和發(fā)展歷程。這部分內(nèi)容距學(xué)生比較遠(yuǎn)，可以結(jié)合一些歷史背景故事來呈現(xiàn)，使之更加形象生動(dòng)。

比如，介紹計(jì)算機(jī)（人工智能）之父艾倫·圖靈時(shí)，可以向?qū)W生介紹圖靈在二戰(zhàn)時(shí)期協(xié)助盟軍破譯德軍密碼的故事，或者播放介紹這段歷史的電影《模仿游戲》的片段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

再如，介紹人工智能發(fā)展史上具有里程碑意義的達(dá)特茅斯會(huì)議時(shí)，可以同時(shí)展示當(dāng)年參會(huì)人員的照片與50年后部分當(dāng)事人重聚達(dá)特茅斯的照片，讓學(xué)生感受時(shí)代的變遷和人工智能的發(fā)展。

（二）結(jié)合生活中的實(shí)例

近年來，人工智能的應(yīng)用逐步走進(jìn)人們的生活，學(xué)生在家庭、學(xué)校、社會(huì)或多或少都會(huì)對(duì)其有一些了解，這些都可以作為人工智能教學(xué)的素材。

比如，上文提到的教師自制視頻《我的一天》，其中很多都是學(xué)生身邊熟悉的事例，能夠引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)身邊的人工智能應(yīng)用，引發(fā)共鳴。

再如，當(dāng)前很多學(xué)校都在建設(shè)“智慧校園”——在學(xué)校門口安裝人臉識(shí)別閘機(jī)，在班級(jí)教室門口安裝電子班牌等。這些學(xué)生每天都要接觸的事物，都可以用作圖像識(shí)別知識(shí)教學(xué)的素材，引領(lǐng)學(xué)生發(fā)掘生活中的人工智能。

（三）結(jié)合軟硬件的操作

盡管本節(jié)課內(nèi)容以理論知識(shí)為主，教師還是可以創(chuàng)造一些讓學(xué)生操作體驗(yàn)的學(xué)習(xí)活動(dòng)。比如，利用現(xiàn)在市面上流行的智能音箱設(shè)備，讓學(xué)生跟智能音箱展開對(duì)話、進(jìn)行比賽，感知和體驗(yàn)語音識(shí)別技術(shù)。而且，在人工智能技術(shù)向各領(lǐng)域滲透的同時(shí)，越來越多的人工智能開放平臺(tái)也紛紛涌現(xiàn)，百度、阿里、騰訊、科大訊飛等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)都建立了自己的開放平臺(tái)，它們?cè)谧詣?dòng)駕駛、城市大腦、醫(yī)療影像、智能語音等方面有著各自的特色。教師可以選擇其中的一些開放平臺(tái)，讓學(xué)生操作和體驗(yàn)人工智能技術(shù)的應(yīng)用。

（四）結(jié)合學(xué)生的思辨

在本節(jié)課的最后，可以就人工智能的發(fā)展做一些延伸和拓展。比如，就“人工智能會(huì)不會(huì)取代人類？”的問題，組織學(xué)生開展辯論。還可以提供一些素材，如著名物理學(xué)家霍金曾發(fā)出的警告“人工智能可以在自身基礎(chǔ)上進(jìn)化，可以一直保持加速度的趨勢(shì)，不斷重新設(shè)計(jì)自己;而人類，我們的生物進(jìn)化速度相當(dāng)有限，無法與之競(jìng)爭(zhēng)，終將被淘汰”，引導(dǎo)學(xué)生辯證地看待人工智能技術(shù)的發(fā)展，培養(yǎng)信息社會(huì)責(zé)任素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張宏，朱彩蘭.“人工智能”進(jìn)課堂，中小學(xué)教師該如何教？[J].中國信息技術(shù)教育，2019（18）.