《無處不在的人工智能》教學(xué)設(shè)計(jì)

佘航 湖北省武漢市東西湖區(qū)吳家山第三小學(xué)

●創(chuàng)新整合點(diǎn)

①緊扣新課標(biāo)核心素養(yǎng)要求，采用體驗(yàn)式教學(xué)方法，進(jìn)行線上線下混合教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生從應(yīng)用中總結(jié)普遍存在的特征。

②通過體驗(yàn)人工智能的應(yīng)用場景，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)身邊的人工智能應(yīng)用，并體會(huì)這些應(yīng)用給學(xué)習(xí)和生活帶來的便利，感受人工智能技術(shù)對(duì)人類社會(huì)的深刻影響。

●教材分析

《無處不在的人工智能》選自人工智能教材“人工智能啟蒙”第一單元的學(xué)習(xí)內(nèi)容，本單元從人工智能產(chǎn)品出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)生活中的人工智能產(chǎn)品，了解人工智能的概念，并用人工智能產(chǎn)品去解決實(shí)際生活中的問題，激發(fā)學(xué)生對(duì)人工智能課程的學(xué)習(xí)興趣。因此，教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)主要采用體驗(yàn)式教學(xué)方法，通過人工智能設(shè)備體驗(yàn)、教材內(nèi)容思考探究、觀看人工智能應(yīng)用視頻等多種方式，引導(dǎo)學(xué)生親身參與體驗(yàn)、探究、實(shí)踐、拓展、小結(jié)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在自主探究中成長，在合作交流中進(jìn)步，在實(shí)踐操作中感悟，在解決問題中提升。

●學(xué)情分析

本課程面向的是第一次接觸人工智能的小學(xué)生，他們雖然成長于數(shù)字環(huán)境，熟悉各種數(shù)字設(shè)備，但對(duì)“人工智能”的了解比較少，對(duì)人工智能的概念認(rèn)識(shí)比較模糊。因此，本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)為“了解日常生活中有哪些人工智能應(yīng)用、人工智能給我們的生活帶來了哪些便利等”。在課堂中教師鼓勵(lì)學(xué)生使用人工智能技術(shù)解決實(shí)際問題，并進(jìn)行創(chuàng)造性的練習(xí)，通過寫、畫、拼等多種方式設(shè)計(jì)有創(chuàng)意的人工智能產(chǎn)品，并與同伴分享。

●教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能目標(biāo)：能夠簡單描述人工智能的定義；能夠簡單描述圖靈測試的作用；能夠列舉人工智能的常見應(yīng)用。

過程與方法目標(biāo)：課前，通過自主探索“人工智能寫詩系統(tǒng)”，感悟人工智能的定義。課中，自主觀看人工智能應(yīng)用的視頻，小組討論哪些場景應(yīng)用了人工智能；利用人工智能應(yīng)用，通過小組合作完成“人工智能之父”的信息解密。課后，設(shè)計(jì)人工智能產(chǎn)品，分享交流自己的設(shè)想，并進(jìn)行自評(píng)與互評(píng)。

情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：感知人工智能，培養(yǎng)對(duì)人工智能的主動(dòng)學(xué)習(xí)和應(yīng)用意識(shí)；感受人工智能應(yīng)用，提高用數(shù)字化方式創(chuàng)新思維和解決問題的能力；了解人工智能帶來的倫理與安全挑戰(zhàn)，增強(qiáng)自我判斷意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感。

●教學(xué)環(huán)境與準(zhǔn)備

教學(xué)環(huán)境：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教室、電子白板、無線網(wǎng)絡(luò)。

教學(xué)準(zhǔn)備：課件、學(xué)習(xí)任務(wù)單。

●教學(xué)過程（如下頁圖1）

圖1

1.游戲引入

（1）以“挑戰(zhàn)機(jī)器人之一分鐘五子棋游戲”引入，讓學(xué)生感知人工智能。

師：接下來請(qǐng)一位小挑戰(zhàn)者評(píng)價(jià)一下機(jī)器人的棋藝水平。

學(xué)生現(xiàn)場體驗(yàn)五子棋游戲，并分享挑戰(zhàn)結(jié)果和感受。

（2）展示AlphaGo圍棋對(duì)戰(zhàn)圖片，學(xué)生觀察并分享圖片信息，教師揭示課題。

師：這就是現(xiàn)在的人工智能程序，大家看，它甚至戰(zhàn)勝了曾經(jīng)的世界圍棋第一人。本節(jié)課就讓我們一起來揭開人工智能的神秘面紗。

設(shè)計(jì)意圖：采用體驗(yàn)感知的方式，設(shè)計(jì)讓學(xué)生現(xiàn)場體驗(yàn)人工智能技術(shù)的應(yīng)用—五子棋游戲，通過與人工智能AlphaGo戰(zhàn)勝圍棋世界第一選手李世石這一案例進(jìn)行對(duì)比，展現(xiàn)AI在圍棋等高度復(fù)雜游戲領(lǐng)域的強(qiáng)大實(shí)力，全方位激發(fā)學(xué)生對(duì)人工智能的好奇心。

2.自主探究

活動(dòng)1：引入人工智能寫詩系統(tǒng)—九歌，完成九歌考題。

（1）介紹“九歌—人工智能詩歌寫作系統(tǒng)”，引導(dǎo)學(xué)生上機(jī)進(jìn)行實(shí)踐，探索并總結(jié)人工智能“九歌”的特點(diǎn)及作用。

（2）出示“九歌考題”，展示兩首詩，請(qǐng)學(xué)生朗讀，并讓學(xué)生猜猜看哪首是“九歌”寫的，哪首是詩人寫的。

（3）教師小結(jié)：人工智能真的能讓機(jī)器像詩人一樣寫詩，甚至讓我們難以分辨。

設(shè)計(jì)意圖：引入“九歌—人工智能詩歌寫作系統(tǒng)”，讓學(xué)生在讀詩、猜詩的過程中對(duì)人工智能有更進(jìn)一步的了解，感受人工智能真的能讓機(jī)器像詩人一樣寫詩，甚至讓人難以分辨。

活動(dòng)2：自主學(xué)習(xí)，描述并理解人工智能定義。

（1）引導(dǎo)學(xué)生閱讀書本內(nèi)容“1.1 初識(shí)人工智能”，并提問：什么是人工智能？

（2）學(xué)生理解定義后思考：“九歌”模仿了人類的哪種智能？

（3）組織學(xué)生觀看“人工智能應(yīng)用”的學(xué)習(xí)視頻，請(qǐng)學(xué)生描述視頻中出現(xiàn)的人工智能場景，并提問：結(jié)合人工智能的定義，說說它模仿的是人的什么。

（4）教師歸納并小結(jié)人工智能的定義。

設(shè)計(jì)意圖：有了“九歌”考題的基礎(chǔ)，學(xué)生對(duì)人工智能讓機(jī)器像人一樣有了比較清晰的了解。當(dāng)然，定義的學(xué)習(xí)，不僅僅局限于描述還要能理解。因此，在此活動(dòng)中，學(xué)生首先要能用人工智能的定義去描述活動(dòng)1中的“九歌”主要體現(xiàn)在思維方面讓機(jī)器像人一樣，這也檢驗(yàn)出學(xué)生對(duì)人工智能定義的理解程度。通過觀看各種生活中常見的線上人工智能應(yīng)用視頻，如百度搜索引擎文字搜索、百度識(shí)圖、智能采摘機(jī)器人等，讓學(xué)生用人工智能定義去描述視頻中的應(yīng)用，從思維、行為、表現(xiàn)等方面對(duì)視頻中的應(yīng)用進(jìn)行歸類，從而真正理解人工智能的定義。

3.動(dòng)手實(shí)踐

這一環(huán)節(jié)主要引導(dǎo)學(xué)生將對(duì)人工智能的理解轉(zhuǎn)化為實(shí)踐操作，用人工智能技術(shù)解決問題。

活動(dòng)1：用人工智能應(yīng)用完成學(xué)習(xí)任務(wù)單— “人物解密”。

（1）教師布置學(xué)習(xí)任務(wù)單中的任務(wù)一— “人物解密”，提供與人物相關(guān)的一張圖、一個(gè)詞，學(xué)生用人工智能應(yīng)用中的百度搜索引擎相關(guān)功能（文字搜索、智能識(shí)圖等）完成學(xué)習(xí)任務(wù)單上的人物解密（如下頁圖2）。

圖2

（2）教師提問：“你解密出的人物是誰？你用到了哪種方法呢？”學(xué)生分享人物解密結(jié)果以及使用的方法。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)習(xí)任務(wù)單的人物解密設(shè)計(jì)既要有明確的指向性，也要能讓更多的學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)快速找到答案。因此，在設(shè)計(jì)上，解密的人物也是本節(jié)課人工智能學(xué)習(xí)的核心人物，即人工智能之父—圖靈。學(xué)生通過完成學(xué)習(xí)任務(wù)單中的任務(wù)一—“人物解密”，體驗(yàn)人工智能應(yīng)用，并將其應(yīng)用于解決實(shí)際問題中，從而培養(yǎng)學(xué)生用人工智能技術(shù)解決實(shí)際問題的能力。

活動(dòng)2：智能語音助手—講解圖靈測試，學(xué)生了解圖靈測試的要點(diǎn)。

教師引入手機(jī)智能助手“小藝”，學(xué)生利用智能助手介紹“圖靈測試”。

設(shè)計(jì)意圖：此活動(dòng)串聯(lián)活動(dòng)1中的人工智能之父—圖靈，引出什么是圖靈測試。此時(shí)，教師引入手機(jī)智能助手，學(xué)生借由語音對(duì)話了解圖靈測試，體驗(yàn)用手機(jī)中的人工智能應(yīng)用解決教學(xué)重難點(diǎn)，這也是一次對(duì)人工智能技術(shù)解決實(shí)際問題的再體驗(yàn)，讓學(xué)生感受人工智能的便利。

4.拓展提升

（1）播放“智能生活”視頻，啟發(fā)學(xué)生思維。

師：你想設(shè)計(jì)什么樣的人工智能產(chǎn)品幫助你解決教室中遇到的問題？

（2）教師布置學(xué)習(xí)任務(wù)單中的任務(wù)二—“智能教室設(shè)計(jì)師”，學(xué)生完成人工智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)。（教師巡視、指導(dǎo)）

（3）學(xué)生進(jìn)行作品分享，介紹設(shè)計(jì)原因以及產(chǎn)品功能。

（4）學(xué)生互評(píng)，教師點(diǎn)評(píng)。

設(shè)計(jì)意圖：在此環(huán)節(jié)中讓學(xué)生用人工智能去解決在教室中遇到的問題，更能啟發(fā)學(xué)生的思維。為了更好地引導(dǎo)學(xué)生思考，教師利用智能生活視頻作為引入，提供智能筆、智能課桌等設(shè)計(jì)方向，幫助學(xué)生更好地拓寬思路。由此，學(xué)生在理解人工智能定義、了解人工智能應(yīng)用的基礎(chǔ)之上，設(shè)計(jì)人工智能產(chǎn)品解決在教室中遇到的實(shí)際問題，培養(yǎng)用人工智能解決問題的能力和創(chuàng)新思維。

5.課程小結(jié)

①學(xué)生填寫學(xué)習(xí)任務(wù)單中的任務(wù)三—“學(xué)習(xí)表現(xiàn)評(píng)價(jià)表”“學(xué)習(xí)內(nèi)容評(píng)價(jià)表”，完成自評(píng)。

②學(xué)生分享本節(jié)課學(xué)習(xí)收獲。

③教師提出AI議題：人工智能技術(shù)能改善人們的生活，但現(xiàn)實(shí)生活中是否存在濫用誤用呢？（學(xué)生分享觀點(diǎn)，教師點(diǎn)評(píng)并小結(jié)）

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生對(duì)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容及課堂表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)、總結(jié)。同時(shí)，引入AI議題，引導(dǎo)學(xué)生思索人工智能給生活帶來便利的背后可能存在的倫理與安全挑戰(zhàn)，讓學(xué)生增強(qiáng)自我判斷意識(shí)和責(zé)任感。

●教學(xué)反思

①人工智能的概念比較抽象，因此，在課程中要結(jié)合不同的人工智能應(yīng)用，化抽象為具體，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)人工智能有更深刻的理解。

②在讓學(xué)生了解身邊的人工智能產(chǎn)品時(shí)，為了讓學(xué)生有親身感受，教師采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，讓學(xué)生既體驗(yàn)了人工智能產(chǎn)品，也學(xué)會(huì)用人工智能去解決遇到的問題，從“看”到“學(xué)”最后到“用”，由淺入深讓學(xué)生真正感受到了生活中的人工智能。

③創(chuàng)新思維，學(xué)以致用。以“人工智能設(shè)計(jì)師”為題，讓學(xué)生設(shè)計(jì)人工智能設(shè)備去改造教室，既有助于學(xué)生理解和掌握人工智能的概念，也有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)造性思維。