基于“思维迭代”的人工智能教学实践

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　　《初识人工智能》是人工智能模块的起始课，其目的是让学生：通过学习了解人工智能的基本概念和发展历程，感受计算机科学发展对生活的影响;同时通过对人工智能代表性情境的体验，感知人工智能技术的特点;结合开源硬件，实现简单的人工智能系统;了解智能应用对未来生活带来的影响，辩证看待人工智能技术。
　　● 学科核心素养分析
　　信息技术核心素养要求学生：关注生活中的信息技术现象，寻求恰当的方式获取与处理信息，具备信息意识;借助硬件编程，体验“人脸识别”简单人工智能实现过程，培养计算思维;通过对人工智能的分类，感知人工智能给社会和生活带来的影响，客观对待人工智能，形成AI时代信息社会责任。
　　● 人工智能教学的落地
　　为了更好地在本课中落实信息技术核心素养，笔者备课时围绕学生的体验、理解、决策等认知活动，结合教学目标将教学内容抽象成一个个具体的问题，针对性地组织教学活动。本课的核心教学问题及对应的教学活动如下：
　　人工智能的概念——对照人脑的思考活动，类比总结。
　　人工智能的发展史——呈现计算机发展与人工智能的发展史，分析归纳。
　　人工智能的本质计算——学生体验人工智能现象。
　　人工智能的简单实现——硬件模拟人脸识别。
　　人工智能的理智思考——辩论人工智能的利与弊。
　　通过谈话法、演绎法、体验法等教学方法层层推进，以核心教学问题为明线，以“身边的AI→AI的历史→AI的现在→AI的未来”为暗线，引导学生认识身边的人工智能，初步了解人工智能的本质，体验人工智能为生活带来的便捷与乐趣，思考人工智能的未来。
　　活动一：猜年龄
　　首先，让学生猜一猜老师的年龄，说一说是根据什么猜出来的。接下来，利用微信中的“百度AI体验中心”小程序中的人脸与人体识别，识别老师的年龄。然后，分析人类猜年龄的过程：输入（眼睛）—大脑思考—输出（嘴巴）;分析机器猜年龄的过程：输入（图像）—机器算法—输出（文字）。
　　将机器思考的模式和人类的思考方式进行类比，让学生总结什么是人工智能，紧接着通过视频来呈现人工智能。激活经验，列举生活中的人工智能情境：刷脸进站、刷脸支付、刷脸取快递等。
　　教学分析：人工智能是研究、开发，用于模拟、延伸、扩展人类智能的理论、方法及应用系统的一门技术科学。然而落实到教学中，用深奥的文字去阐述给学生听，似乎有点难。通过类比人脑的思考活动，形象地引入人工智能的基本概念。通过视频，把抽象的信息呈现出来，变成和学生生活相关联的内容，唤醒信息意识，调动学生的积极性。
　　活动二：初体验
　　（1）揭秘图灵测试
　　教师组织学生讨论并设计一个实验来验证计算机有智能，交流汇报。
　　出示图灵测试：图灵说设置两个黑房间，一个里面放机器，一个里面放人。你用键盘和两个房间对话，随便聊什么，如果你分不出来哪个房间是人，哪个房间是机器，就说明这台机器通过了图灵测试，具有了智能。（语音朗读）
　　紧接着介绍计算机之父、人工智能之父——图灵。
　　（2）对比发展史，引发迁移
　　请学生带着问题阅读课本：①人工智能概念何时何地提出？②中国人工智能学会何时何地成立？③哪一年中国把智能控制和智能自动化等项目列入国家科技攀登计划？④哪一年人工智能成为中国国家战略？然后，通过动画对比计算机的发展史和互联网的发展，学生小组讨论，交流汇报，对比认知，更好地理解人工智能发展史，进一步明确人工智能发展与计算机科学发展的关系。
　　（3）体验程序，发现本质
　　学生分组利用iPad体验人工智能情境：讯飞语记、百度AI体验小程序、形色APP。每组一台iPad，根据活动单上的提示，进行体验。体验结束后，每组派代表汇报结果。（思考问题：讯飞语记APP是如何把我们的语音转换成文字的;百度AI体验小程序是如何知道你的年龄和表情的;形色APP是如何识别出植物的）
　　学生体验结束后，以小组为单位进行汇报。教师引领学生探索各种人工智能情境背后的原理。
　　学生通过语音识别体验及汇报，理解人工智能的工作过程及原理。人脸识别小程序再次印证人工智能需要大数据作为支撑。形色APP能不断学习，扩大数据库，修正自己的错误。学生明白人工智能之所以功能強大，是因为其背后有强大的计算能力以及海量的数据做支撑。
　　（4）编程演示，模拟建构
　　教师展示人工智能编程过程，让学生更深入了解人工智能的工作过程。计算机通过摄像头获得人脸图像，通过程序计算并以语音形式输出人脸的颜值、性别、表情，在软件平台的支持下，学生亲历人工智能的实现。
　　教学分析：体验伊始，让学生自行设计实验来说明机器有智能。与图灵测试进行比较，进一步诠释了人工智能之父图灵理念的前瞻性。人工智能的发展离不开计算机的发展，通过时间线的对比，引导学生自主建立两者之间的关系。分组体验人工智能的代表性情境，探究现象背后的原因，理解人工智能的本质是计算、基础是数据。编程演示，一方面带着学生体验人工智能的实现过程，消除对人工智能的陌生感，另一方面感受算法之美，为后面的表情识别做铺垫。
　　活动三：人工智能再判断
　　讨论交流人工智能给生活带来的利与弊。
　　教师提出问题：人工智能即将取代哪些人的工作，为什么？（学生讨论）。
　　教师总结：目前人工智能只能解决简单重复不需要思考的问题。人工智能不能实现真正的推理和解决问题，没有自主意识，我们还处在弱人工智能时代。未来，随着脑科学的突破，我们有可能迎来强人工智能时代，那时的机器有知觉，有自我意识，可以独立思考问题并制订最优方案。
　　教学分析：人工智能在给现实生活带来便利的同时，也给某些行业带来了冲击。通过两个问题，引发学生深入的思考，辨证地看待人工智能给生活带来的影响。针对学生的顾虑给予正面的引导，树立正确的价值观。
　　● 教学反思
　　人工智能是一项多领域交叉学科，工作室在推动课程落地的实践中，提供了丰富的材料，让笔者在解读本课课题时，明确了教什么内容，教到什么程度。在以上的案例中，笔者降低了认知难度，提升了学生的信息技术学习力，教学取得了良好的效果。
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