小學(xué)人工智能校本課程探索

朱艷萍

【摘要】近年來，在國家政策的推動下，人工智能逐漸進(jìn)入中小學(xué)課堂。對小學(xué)生來說，人臉識別是熟悉又陌生的存在，他們對于人臉識別的原理和應(yīng)用并不熟悉。基于此，中山市開發(fā)區(qū)第五小學(xué)開發(fā)并實施了校本課程《探秘人臉識別——圖像識別技術(shù)基礎(chǔ)入門課程》，希望對小學(xué)人工智能教育的普及能夠提供一定的參考價值。

【關(guān)鍵詞】人工智能;圖像識別;人臉識別;圖形化編程;認(rèn)知AI

作為引領(lǐng)未來的戰(zhàn)略性新興技術(shù)，人工智能正在影響著社會的方方面面，也將改變我們的生產(chǎn)生活方式。2017年7月，國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》明確指出我國應(yīng)該實施全民智能教育項目，在中小學(xué)階段開設(shè)人工智能相關(guān)課程。2018年4月，教育部印發(fā)《教育信息化2.0行動計劃》，強調(diào)要完善課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)，充實適應(yīng)信息時代、智能時代發(fā)展需要的人工智能和編程課內(nèi)容。人工智能是什么？人工智能課程應(yīng)該如何開展？課程目標(biāo)應(yīng)該如何確定？如何開發(fā)適合本校學(xué)生學(xué)情的人工智能校本課程？基于以上問題，學(xué)校進(jìn)行了小學(xué)人工智能校本課程研究與探索，開發(fā)了圖像識別技術(shù)基礎(chǔ)入門課程，課程實施效果良好。

一、課程內(nèi)容的選擇

本課程面向小學(xué)五年級的學(xué)生，他們對于圖形化編程學(xué)習(xí)熱情高，思維活躍，動手能力較強，能夠跟隨教師的引導(dǎo)進(jìn)行自主探究和自主建構(gòu)，形成良好的學(xué)習(xí)氛圍。立足學(xué)情，本課程以“探秘人臉識別”為課程主線，借助源碼編輯器Kitten中的拓展積木“認(rèn)知AI”模塊，設(shè)計了基于圖形化編程的圖像識別基礎(chǔ)入門課程，將小學(xué)人工智能教育和編程教育進(jìn)行深度融合。如下表。

二、課程目標(biāo)的確定

通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠了解圖像識別技術(shù)的基本原理、圖像識別技術(shù)在生活中的應(yīng)用。學(xué)生通過程序設(shè)計思路分析，學(xué)會分析程序，探究圖形化編程學(xué)習(xí)的方法和過程，逐步養(yǎng)成計算思維;學(xué)生在學(xué)習(xí)和體驗中感受科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給生活帶來的便利，學(xué)會辯證看待圖像識別技術(shù)，形成信息社會責(zé)任和信息意識。

三、課程設(shè)計思路和教學(xué)方法、教學(xué)模式的選擇

以“探秘人臉識別”為主線，創(chuàng)設(shè)“人工智能研究所的夏博士進(jìn)校園，帶領(lǐng)學(xué)生一起“在源碼世界中探究人工智能技術(shù)”的故事情境。課程以開源、開放、合作、分享為核心思想，踐行“以學(xué)生為主體”的教學(xué)理念，注重學(xué)生體驗、思考分析與編程思維的培養(yǎng)，聚焦學(xué)生計算思維、信息意識、信息社會責(zé)任、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力等核心素養(yǎng)的養(yǎng)成，滲透信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)。

將教學(xué)任務(wù)與生活實際相結(jié)合，采用問題中心法、任務(wù)驅(qū)動法、現(xiàn)場體驗法、自主探究法、小組研討法等教學(xué)方法。

根據(jù)學(xué)生特點，結(jié)合課程內(nèi)容，把傳統(tǒng)的“教學(xué)-練習(xí)”教學(xué)模式改為“源碼啟航→源碼解密→源碼學(xué)堂→源碼展示→源碼總結(jié)→知識窗”。

四、課程實施案例分析

在實施過程中，利用“形色識花”“九歌寫詩”等圖像識別技術(shù)，引領(lǐng)學(xué)生在應(yīng)用與探索中了解圖像識別技術(shù)，從而認(rèn)識人工智能，感受人工智能的魅力。本文以第四課時“人臉識別大挑戰(zhàn)”為例進(jìn)行課例分析。第一，源碼啟航，生活中的人臉識別。通過“刷臉支付”“刷臉時代”等詞語開啟課堂，進(jìn)而播放本校師生刷臉進(jìn)出校門的視頻，從學(xué)生的興趣出發(fā)，聯(lián)系生活，調(diào)動學(xué)生的積極性，學(xué)生在情境中主動、積極地接受任務(wù)。第二，源碼解密，直觀感受人臉識別。以言激趣，在程序作品中上傳人臉照片，直觀呈現(xiàn)人物照片被識別出性別、眼鏡佩戴情況、情緒等情況的過程，學(xué)生直觀感受人臉識別。第三，源碼學(xué)堂，體驗人臉識別技術(shù)。此環(huán)節(jié)是夏博士的源碼學(xué)堂時間，以任務(wù)驅(qū)動的方式依次拋出“判斷人物性別（重點）、簡化‘判斷人物性別’腳本（難點）、人臉識別大挑戰(zhàn)”等任務(wù)，提供微課和導(dǎo)學(xué)單，學(xué)生通過自主探究、小組合作等方式完成程序腳本搭建。第四，源碼展示，演示人臉識別技術(shù)。借助點貓編程平臺，師生一人一賬號登錄平臺，教師在平臺中選取學(xué)生作品進(jìn)行展示和評價，創(chuàng)造良好的師生、生生交互平臺。第五，源碼總結(jié)，說說人臉識別技術(shù)。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課堂總結(jié)，加深學(xué)生對程序設(shè)計的理解，提高學(xué)生的成就感和語言表達(dá)能力。第六，知識窗，辯證看待人臉識別。總結(jié)升華，通過新聞視頻學(xué)習(xí)人臉識別的便利性和安全隱患性。

五、課程實施成效及反思

第一，多角度感受人工智能。本課程通過多種技術(shù)手段，讓學(xué)生在課堂上就能體驗到人工智能技術(shù)。比如，體驗“拍照識花”小程序，教師借助希沃授課助手，使用手機投屏，將拍照識花的過程展示出來。第二，作品分享及評價方式多樣。本課程利用點貓編程平臺進(jìn)行教學(xué)，教師可以直接點評學(xué)生作品，學(xué)生能自評，同學(xué)之間可以互評。此外，師生可通過鏈接或二維碼的方式分享作品，分享形式方便而快捷，有效實現(xiàn)資源共享，點燃學(xué)生的創(chuàng)作熱情。第三，升華主題，立德樹人。在課程最后，點明人臉識別在現(xiàn)實生活中存在的安全問題，是對學(xué)生的信息意識和信息社會責(zé)任潛移默化的培養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生思考圖像識別技術(shù)的兩面性，提高了學(xué)生的信息素養(yǎng)。同時，這也是技術(shù)性與人文性的統(tǒng)一，體現(xiàn)了立德樹人的育人目標(biāo)。第四，人工智能教育和編程教育深度融合。在教育信息化2.0的大背景下，本課程將人工智能和編程教育進(jìn)行深度融合，讓人工智能技術(shù)中的“人臉識別”進(jìn)入了小學(xué)信息技術(shù)課堂。

小學(xué)人工智能校本課程的研究，需要教師積極探索，不斷實踐，積極創(chuàng)新教學(xué)模式。讓我們共同期待小學(xué)人工智能課堂普及化，使越來越多的學(xué)生在課堂中了解到人工智能技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

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