NLP助力小學(xué)低年級(jí)AI體驗(yàn)教學(xué)的實(shí)例研究

陳宏珊

自然語言處理（NLP）是人工智能領(lǐng)域的一個(gè)分支，是一門涵蓋了語言學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、概率統(tǒng)計(jì)、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘等內(nèi)容的新興交叉學(xué)科。信息化時(shí)代，語文被視作信息的載體，語言文字信息的輸入、理解和創(chuàng)作等成為學(xué)生語文能力發(fā)展的核心素養(yǎng)。在人工智能廣泛應(yīng)用的時(shí)代，漢語言與人工智能的跨學(xué)科應(yīng)用已成為研究的熱點(diǎn)，也成為小學(xué)課堂教學(xué)應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)地。在NLP的跨學(xué)科應(yīng)用中，AI漢語言部分的研究意義和實(shí)踐需求可見一斑。

AI漢語言與學(xué)習(xí)

1.低年級(jí)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)、學(xué)情分析

低年級(jí)的學(xué)生好奇心強(qiáng)，對(duì)新鮮事物充滿學(xué)習(xí)興趣，他們對(duì)AINLP是有認(rèn)知需求和學(xué)習(xí)沖動(dòng)的，但他們的知識(shí)基礎(chǔ)較弱，學(xué)習(xí)能力的發(fā)展也處于初級(jí)階段，學(xué)習(xí)以知識(shí)本身及學(xué)習(xí)習(xí)慣為主，在缺乏應(yīng)用或拓展的情況下，難免會(huì)覺得枯燥，影響長期學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)。所以，需要教師帶領(lǐng)他們共同揭開NLP的秘密面紗。

2.AI自然語言的體驗(yàn)教學(xué)

體驗(yàn)式教學(xué)法創(chuàng)建的是一種互動(dòng)的交往形式，強(qiáng)調(diào)重視師生的雙邊情感體驗(yàn)。教學(xué)過程既是師生信息的交流過程，也是師生情感的交流過程。對(duì)于低年級(jí)的學(xué)生來說，體驗(yàn)式教學(xué)是一種必要的教學(xué)方式，是從AI生活體驗(yàn)到AI課堂教學(xué)體驗(yàn)的進(jìn)階。體驗(yàn)活動(dòng)注重交互，能引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與，讓學(xué)生在真實(shí)的情境下進(jìn)行學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的深層興趣;恰當(dāng)?shù)捏w驗(yàn)活動(dòng)能幫助學(xué)生理解AI的相關(guān)概念和結(jié)構(gòu)，學(xué)生的學(xué)習(xí)從參與體驗(yàn)—感知概念—作品呈現(xiàn)—分享所得，逐步形成學(xué)習(xí)思維，培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力。

3.AI漢語言與學(xué)科學(xué)習(xí)

對(duì)于NLP而言，漢語言的理解、處理、創(chuàng)作被認(rèn)為是一種高級(jí)的能力，是人工智能發(fā)達(dá)的重要指標(biāo)。其中文本摘要、自動(dòng)分詞、詞性分析和文本情感分析等，屬于自然語言理解的基本技術(shù)，與學(xué)生漢語言的學(xué)習(xí)息息相關(guān)。在NLP語義分析的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)句子進(jìn)行分析，如運(yùn)用合理的想象對(duì)句子主干進(jìn)行擴(kuò)展，或有新的創(chuàng)作，以此培養(yǎng)學(xué)生對(duì)漢語言的學(xué)習(xí)能力。

AI自然語言創(chuàng)作

1.AI智能語音

2011年，IBM Watson在電視問答秀中成功戰(zhàn)勝人類的兩名冠軍選手，不僅因?yàn)辇嫶蟮姆?wù)器支撐了其巨量知識(shí)的學(xué)習(xí)，更因?yàn)樗M(jìn)階的學(xué)習(xí)能力：雙關(guān)語、腦筋急轉(zhuǎn)彎等這些特殊語言都能理解。在AINLP的課堂教學(xué)中，當(dāng)教師與學(xué)生分享Watson的故事時(shí)，適當(dāng)?shù)匾搿皵?shù)據(jù)挖掘”和“機(jī)器學(xué)習(xí)”的概念，讓學(xué)生理解AINLP的工作原理。再結(jié)合“春游”體驗(yàn)活動(dòng)——與小度、小愛同學(xué)進(jìn)行日期、天氣、導(dǎo)航等問詢類對(duì)話，讓學(xué)生體驗(yàn)到AI智能語音的應(yīng)用、科技的神奇。

2.AI會(huì)作詩

教師出示以下兩首以“春天”為主題的絕句，讓學(xué)生參與文字對(duì)比的體驗(yàn)活動(dòng)，嘗試判斷哪首是人寫的，哪首是人工智能寫的？學(xué)生結(jié)合自己的語文知識(shí)進(jìn)行討論并識(shí)別。

A.竹外桃花三兩枝，春江水暖鴨先知。蔞蒿滿地蘆芽短，正是河豚欲上時(shí)。

B.萬里春天一線長，東風(fēng)吹綠滿池塘。小窗睡起無人語，獨(dú)倚欄干看夕陽。

教師在活動(dòng)總結(jié)時(shí)，提出生成詩歌的人工智能系統(tǒng)。例如，詩歌創(chuàng)作系統(tǒng)“九歌”，是在學(xué)習(xí)了幾千位詩人的近30萬首古詩的基礎(chǔ)上，通過深度學(xué)習(xí)掌握了什么是押韻等知識(shí)，能創(chuàng)作出絕句、詞、藏頭詩等作品，這再次證明了大數(shù)據(jù)和深度學(xué)習(xí)對(duì)于人工智能的重要作用。

在文字對(duì)比分析的體驗(yàn)之余，學(xué)生使用“九歌”詩歌創(chuàng)作系統(tǒng)創(chuàng)作藏頭詩。此時(shí)，學(xué)生的收獲便不僅停留在好玩層面，而是多了對(duì)知識(shí)的理解和生成，或結(jié)合了主題的情感教育，此為NLP體驗(yàn)教學(xué)的積極成果。

3.AI語言藝術(shù)

對(duì)于語言學(xué)習(xí)來說，朗讀是必要的學(xué)習(xí)內(nèi)容，字正腔圓、流暢通順是基本要求;而充分分析文本內(nèi)容，感情飽滿地誦讀，則是散發(fā)語言魅力的關(guān)鍵。誦讀是漢語言學(xué)習(xí)的組成內(nèi)容，是語言視聽的重要表現(xiàn)形式。對(duì)于AINLP來說，語言藝術(shù)是個(gè)大難題，卻是個(gè)值得挖掘的研究主題。

在《小蝌蚪找媽媽》一課中，教師帶領(lǐng)學(xué)生運(yùn)用NLP語音合成技術(shù)進(jìn)行段落朗讀，體驗(yàn)不同聲音的朗讀效果。結(jié)合NLP文本情感分析，選擇合適的角色、語調(diào)、語速進(jìn)行朗誦展示。在體驗(yàn)活動(dòng)中，學(xué)生體會(huì)到特色朗讀的趣味性，也在對(duì)比中學(xué)會(huì)判斷語言藝術(shù)效果的優(yōu)與劣，進(jìn)而親身體驗(yàn)，或模仿或創(chuàng)造，再有成果展示及效果評(píng)價(jià)。整個(gè)體驗(yàn)教學(xué)學(xué)習(xí)情境突出，既有作品產(chǎn)出，又有學(xué)習(xí)思維的習(xí)得，培養(yǎng)了學(xué)生的深層興趣，以便進(jìn)一步地創(chuàng)造。

AI漢語言表達(dá)可視化

“小蝌蚪找媽媽——用Scratch創(chuàng)編故事”是小學(xué)跨學(xué)科主題項(xiàng)目課程，結(jié)合語文、信息技術(shù)、美術(shù)、科學(xué)等學(xué)科知識(shí)進(jìn)行融合教學(xué)。

1.原文學(xué)習(xí)，建立語言數(shù)據(jù)

對(duì)原文進(jìn)行再閱讀，逐段逐句分析文本，使用NLP文本摘要，獲得文本主要信息。依據(jù)NLP自動(dòng)分詞及詞性分析，抽取所需的名詞、動(dòng)詞等關(guān)鍵詞語，形成角色間的動(dòng)作變化，并整理、歸納角色間形成的對(duì)話，建立需要可視化的文本數(shù)據(jù)，為漢語言可視化做好準(zhǔn)備。在此過程中提高學(xué)生的信息意識(shí)和信息能力，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)。

2.自主創(chuàng)編，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維

“小蝌蚪在找媽媽的過程中還可能遇到誰？”學(xué)生進(jìn)行合理創(chuàng)編，教師在教學(xué)過程中用思維導(dǎo)圖引導(dǎo)學(xué)生的思維發(fā)展與提升，通過信息的歸納培養(yǎng)學(xué)生的語言建構(gòu)能力和創(chuàng)造力，以培養(yǎng)語文核心素養(yǎng)中的聯(lián)想創(chuàng)作思維能力。

3.編程可視，增強(qiáng)語言畫面感

編程語言工具與漢語言可視化相結(jié)合，碰撞出的火花，是柔和的、有藝術(shù)感的。針對(duì)創(chuàng)編后的角色及動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)，教師組織學(xué)生進(jìn)行路線設(shè)計(jì)和對(duì)話設(shè)計(jì)，并用圖形化編程語言呈現(xiàn)故事，運(yùn)用動(dòng)畫效果闡釋語言的美，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)語言的畫面感。

4.智能錄音，展示語言藝術(shù)魅力

課文里分別有小蝌蚪和鯉魚、烏龜、青蛙的對(duì)話，結(jié)合文本情感分析，獲得各個(gè)角色的特點(diǎn)及情感。運(yùn)用配音師、配音變聲器等APP進(jìn)行個(gè)性化錄音，如小蝌蚪的聲音可使用“童聲”配音員，用較快的語速演繹，烏龜?shù)穆曇艨墒褂谩澳新暋迸湟魡T，用較慢的語速演繹，這樣既能展示角色特點(diǎn)，又能呈現(xiàn)語言情感，增強(qiáng)語言畫面的視聽效果。

對(duì)小學(xué)人工智能啟蒙教育而言，NLP跨學(xué)科應(yīng)用成為研究的熱點(diǎn)，不同年段可選擇不同的教學(xué)方法和策略。筆者相信，在未來，AINLP應(yīng)用將進(jìn)一步發(fā)展及成熟，影響我們的生活和工作，自然融入學(xué)習(xí)及課堂。

基金項(xiàng)目：廣東省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題“‘五度六環(huán)人工智能教育啟蒙課程的構(gòu)建與實(shí)施”（課題編號(hào)：2020YQJK234）。