人工智能教學(xué)的準(zhǔn)備

陸詩(shī)瑜

我國(guó)從改革開(kāi)放之初就開(kāi)啟了信息技術(shù)教育，如今的新生代，幾乎都是伴隨新一代數(shù)字化工具成長(zhǎng)起來(lái)的“數(shù)字土著”。所以小學(xué)信息技術(shù)課程也不能故步自封，只教打字和WPS軟件方面的內(nèi)容。信息技術(shù)課本幾經(jīng)更新，在五年級(jí)和六年級(jí)添加了少兒編程和人工智能方面的內(nèi)容，教學(xué)內(nèi)容從logo到scratch，變得更加有趣和智能化。人工智能教育重在培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)，希望學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)能夠具有用人工智能技術(shù)解決問(wèn)題的意識(shí)和善于提出并解決問(wèn)題的思維方式，能具有創(chuàng)新創(chuàng)造的能力以及為社會(huì)進(jìn)步發(fā)展服務(wù)的社會(huì)責(zé)任感。表情識(shí)別是人工智能技術(shù)的一種，是實(shí)現(xiàn)機(jī)器智能化最重要的技術(shù)之一，所以學(xué)生應(yīng)該了解什么是表情識(shí)別和它的應(yīng)用。

但在我國(guó)人工智能技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)中仍處于探索階段， 教學(xué)過(guò)程中存在諸多問(wèn)題， 比如教師觀念陳舊、課程開(kāi)設(shè)不合理、硬件設(shè)施缺乏、專業(yè)型師資不足等， 這些問(wèn)題都是教學(xué)上不可忽視的環(huán)節(jié)。不久前我有幸執(zhí)教了一節(jié)《表情識(shí)別》的公開(kāi)課，本文以這節(jié)課為例，簡(jiǎn)要說(shuō)說(shuō)在小學(xué)信息技術(shù)課堂開(kāi)展人工智能教學(xué)需要做哪些準(zhǔn)備。

一、硬件準(zhǔn)備

工欲善其事必先利其器，我們需要準(zhǔn)備好這節(jié)課所需要的相關(guān)硬件與軟件才能順利開(kāi)展接下來(lái)的課程。這節(jié)課對(duì)學(xué)校的硬件設(shè)施要求比較高，需要攝像頭和開(kāi)源硬件。攝像頭相當(dāng)于我們?nèi)祟惖难劬?，是拍攝表情的關(guān)鍵部件，而開(kāi)源硬件的加入，考驗(yàn)了學(xué)生對(duì)軟件與硬件結(jié)合相關(guān)知識(shí)的掌握程度，使得這節(jié)課更富趣味性，也更有挑戰(zhàn)性。只有硬件設(shè)施完善， 教師的教學(xué)手段才能得以施展， 也為學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作提供可能， 才能真正體驗(yàn)技術(shù)為教學(xué)帶來(lái)的便捷。

二、軟件準(zhǔn)備

這節(jié)課在書(shū)本上使用到的軟件是xDing，但是通過(guò)使用，我發(fā)現(xiàn)xDing不能調(diào)用攝像頭與我們實(shí)時(shí)互動(dòng)，只能通過(guò)上傳單張的照片來(lái)識(shí)別表情，這樣就會(huì)使得整堂課變得沉悶而沒(méi)有活力，學(xué)生體驗(yàn)不到人工智能的神奇。所幸項(xiàng)目組的老師很“給力”，尋找到了一款能夠開(kāi)啟攝像頭與人實(shí)時(shí)互動(dòng)的軟件，叫作“編程星空”。安裝軟件的過(guò)程也不是一帆風(fēng)順的，由于在家試用時(shí)安裝軟件的系統(tǒng)是win10，在這個(gè)運(yùn)行環(huán)境下軟件是可以正常使用的。而電腦教室里用的系統(tǒng)是win7，在安裝完軟件后出現(xiàn)了問(wèn)題，打開(kāi)軟件后軟件會(huì)時(shí)不時(shí)崩潰導(dǎo)致無(wú)法使用。于是我準(zhǔn)備轉(zhuǎn)戰(zhàn)在線版本的編程星空，這次打開(kāi)是順利的，但是打開(kāi)后又發(fā)現(xiàn)了新問(wèn)題——在線版本的編程星空無(wú)法連接開(kāi)源硬件。所以只能為電腦重新安裝win10系統(tǒng)，再安裝編程星空，這次就沒(méi)有崩潰的現(xiàn)象發(fā)生了，硬件也能正常使用，前后用了一個(gè)多星期才完成硬件和軟件的準(zhǔn)備工作。一款好的軟件也是一堂課成功的基礎(chǔ)，因此我們不必固守書(shū)本上推薦的軟件，可以自己尋找一些合適的軟件，讓學(xué)生能夠更好地掌握知識(shí)。

三、教師準(zhǔn)備

俗話說(shuō)：“教師要給學(xué)生一滴水，自己要有一桶水。”一個(gè)教師如果想教給學(xué)生一點(diǎn)知識(shí)，那么自己就要掌握許多知識(shí)，只有如此，教學(xué)才能左右逢源、游刃有余。雖然《表情識(shí)別》這節(jié)課在書(shū)本上已經(jīng)出現(xiàn)好幾年了，但是由于條件的限制，一直沒(méi)有進(jìn)行教授，所以這節(jié)課對(duì)于我來(lái)說(shuō)，也是一個(gè)比較新的知識(shí)。加上使用的是一款新的軟件，所以面對(duì)的未知和不確定就更多了，急需不斷進(jìn)行試驗(yàn)和學(xué)習(xí)，才能掌握相關(guān)知識(shí)，才能把知識(shí)教給學(xué)生。

光是學(xué)會(huì)了知識(shí)也不行，還需為課堂編寫一個(gè)合適的教案，學(xué)生才能更好地掌握知識(shí)。我的教案是這樣的：導(dǎo)入時(shí)我開(kāi)門見(jiàn)山，直接請(qǐng)學(xué)生上來(lái)對(duì)著攝像頭做表情讓小燈亮起來(lái)，讓學(xué)生體驗(yàn)表情識(shí)別的神奇。接下來(lái)我設(shè)置了四個(gè)任務(wù)，任務(wù)一是讓學(xué)生將硬件連接起來(lái)，這部分內(nèi)容在之前的課堂學(xué)習(xí)中學(xué)生已經(jīng)充分掌握了，只要將LED小燈連接的是數(shù)字口強(qiáng)調(diào)一下，就沒(méi)有什么大問(wèn)題了，交給學(xué)生自己去連接。第二個(gè)任務(wù)是添加需要用到的三個(gè)擴(kuò)展，這一步很重要，如果添加錯(cuò)誤或者漏掉，那么接下來(lái)的操作就無(wú)法進(jìn)行。所以我做了一個(gè)教學(xué)視頻，讓學(xué)生自己看視頻完成添加，這樣能夠培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。然后再叫一個(gè)同學(xué)上來(lái)演示一遍，其余同學(xué)再查漏補(bǔ)缺，完成擴(kuò)展的添加。任務(wù)三是讓學(xué)生測(cè)測(cè)軟件能夠識(shí)別多少個(gè)表情，這是本堂課最有趣的部分，大部分學(xué)生能測(cè)試出四五個(gè)表情，這讓他們十分有成就感并且對(duì)表情識(shí)別這個(gè)技術(shù)有更深的感受。最后一個(gè)任務(wù)，是編寫程序識(shí)別表情使相應(yīng)的小燈亮起，讓學(xué)生體驗(yàn)成功使用人工智能的感覺(jué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)的興趣和熱情。教案是教學(xué)活動(dòng)的依據(jù)，是保證教學(xué)取得成功、提高教學(xué)質(zhì)量的基本條件，所以我們要認(rèn)真準(zhǔn)備教案。

四、學(xué)生準(zhǔn)備

除了以上三點(diǎn)，學(xué)生也需要具備一些知識(shí)才能順利完成這堂課，那就是學(xué)習(xí)少兒編程方面的知識(shí)。任友群等專家表示，少兒編程是AI學(xué)習(xí)之前必經(jīng)的臺(tái)階，而且是逐級(jí)上升的臺(tái)階，不可能跳過(guò)初級(jí)臺(tái)階，直奔“空中樓閣”，一下子自動(dòng)實(shí)現(xiàn)“智能”。蘇教版小學(xué)信息技術(shù)教科書(shū)在五年級(jí)的時(shí)候就安排了scratch軟件和相關(guān)開(kāi)源硬件的學(xué)習(xí)，使得學(xué)生有了學(xué)習(xí)人工智能的基礎(chǔ)。這節(jié)課是學(xué)生之前學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)的升級(jí)版，所以只要對(duì)新軟件稍做熟悉，這節(jié)課對(duì)五年級(jí)和六年級(jí)的學(xué)生來(lái)說(shuō)應(yīng)該是沒(méi)有什么問(wèn)題的。

通過(guò)這堂課的教學(xué)，我不僅鍛煉了自己的專業(yè)技能，還對(duì)“最好的教育就是在孩子心中播下一顆美好的種子”這句話有了更深刻的認(rèn)識(shí)。學(xué)生通過(guò)人工智能課堂的學(xué)習(xí)，可以了解前沿的人工智能知識(shí)，體驗(yàn)人工智能技術(shù)的便捷，正確看待人工智能技術(shù)發(fā)展對(duì)人類的積極影響，并在心中埋下一顆人工智能的種子，在今后為我國(guó)人工智能技術(shù)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。