小学信息技术课程中的人工智能教学实践初探

欧昭旋

【摘要】本文首先从小学人工智能教学目标的思考出发，结合佛山市信息技术五年级下册第二课图像识别，探讨小学信息技术课程中的人工智能教学策略，希望能够提高人工智能教学效果，进一步提高小学信息技术课程的教学质量。

【关键词】小学信息技术;人工智能教学;策略

一、引言

近年来，我国人工智能的发展正在进入新阶段，人工智能将成为未来的新趋势。为了培养能够跟紧时代脚步的人才，抢抓人工智能发展的重大战略机遇，2017 年，国务院出台的《新一代人工智能发展规划》明确提出，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育。在党中央、国务院关于发展人工智能的各项政策的推动下，2019年佛山市小学五年级信息技术下册的教材中也新增了人工智能模块的学习。

那么，如何在小学信息技术课堂中开展以人工智能为内容的教学成为了此刻亟待思考的问题。本文以佛山市小学信息技术五年级下册第二课《图像识别》的教学为例，讨论小学信息技术课程中的人工智能教学策略，从而提高人工智能教学效果，进一步提高小学信息技术课程教学质量。

二、关于小学人工智能教学目标的思考

随着时代的发展，人工智能正以前所未有的速度渗透并影响着我们的生活，例如，手机上的智能语音助手、小区、校园等的人脸识别门闸、家里的扫地机器人等。这些人工智能技术不仅给我们的生活带来的不少的便利。同时，这些越来越智能的机器人也让人们开始思考人类与人工智能之间的关系，例如，轻松打败世界围棋冠军的机器人AlphaGo，这样能力强大的机器人让人们开始恐惧未来机器人是否会取代人类？因此，笔者认为，小学人工智能教学目标之一是引导我们的学生正确、理性地看待人工智能与人类的关系，让学生明白人工智能并不会取代人类，而是更多去解放人类的劳动力，让人类去从事更高级的、需要创造力的工作，从另一个层面激励学生更加努力地去学习，丰富自己的知识，跟着时代的发展一起进步。

除此之外，人工智能是一门涉及计算机科学、数学、语言学等多学科的技术，基于小学生目前的知识储备来说，他们真的能理解其中的技术原理吗？现在就开始学习人工智能是否过早呢？其实不然，笔者认为，小学学习人工智能的目标并非让小学生掌握人工智能技术的核心，这是不可能的事情，而是达到一种科普的作用，使学生了解人工智能的基本概念，了解人工智能在生活中的基本应用，了解人工智能解决问题的基本思路，消除学生对于人工智能这项技术的陌生感和畏惧感，重在体验和感悟。

三、小学开展人工智能教学策略

接下来，笔者以佛山市信息技术五年级下册第二课《图像识别》为例，讨论分析小学开展人工智能教学的策略。

（一）通过生活实例引入课堂，激发学生的学习兴趣

学生在刚接触人工智能时，可能会觉得人工智能技术对他们来说太过深奥，而不想学习。为了消除学生对于人工智能技术的陌生感和畏惧感，我们可以利用生活的实例导入课堂。

例如，在学习《图像识别》这一课时，由于图像识别在日常应用较为广泛，例如，微信、支付宝等的人脸支付、车牌识别、植物识别等，大部分学生都听过或见过类似的应用，所以，笔者选择通过视频向学生展示了生活中常见的有关图像识别技术的应用，引起学生的共鸣，激发学生的学习兴趣。

（二）精选应用案例，借助软件，在体验中加深理解

在进行概念和原理的教学时，我们应该避免机械地陈述文本，可以选择一些比较经典的应用案例，借助软件，让学生在体验的过程中轻松获取知识。在学习《图像识别》时，笔者选择了识别植物作为例子，给学生提供了不同植物的图片，设计了一个体验环节，指导学生利用百度AI中的图像识别功能，找到植物的名字。通过真实的体验激发学生的好奇心和学习兴趣，当学生的学习兴趣正盛时，我们再来向学生解释其技术原理，能够大大降低学生在学习复杂事物时的心理负担。

在向学生解释人工智能技术的基本原理，我们同样可以将其与我们自身熟悉的事物联系起来，以图像识别为例，我们可以将摄像头比作人类的眼睛，处理数据的CPU比作人类的大脑。将图像识别的技术原理类比为人类识别事物的过程，运用学生熟悉的事物，对人工智能技术的基本原理进行讲解。

为了让学生更好地理解图像识别的原理，笔者选取了一些常见植物的局部图片，如，仙人掌、玫瑰花等，设计了“猜植物”的游戏环节，在游戏的过程中引导学生总结出图像识别的过程：首先是用眼睛看，从看到的图像中提取特征，再从大脑的记忆中搜索相似的事物，最终得出物体的名字。

除了利用百度AI中的图像识别技术，让学生亲身体验图像识别的神奇之处，我们还可以让学生使用Code.org网站中的AI for Oceans的功能，通过游戏化的方式，让学生明白计算机在进行物体识别、人脸识别时，是需要海量的数据输入、经历计算、调试，最终形成一个较为准确的模型，才能将其运用到实际的应用中的。

（三）设计编程案例，理论融于实践，锻炼逻辑思维能力

小学学习人工智能不能仅仅是体验，还要帮助学生理解人工智能解决问题的基本思路，锻炼学生的逻辑思维能力。因此，教师应该突破教材，设计生动有趣的编程案例，使学生在编程的过程中感知、理解人工智能解决问题的基本思路，将理论融于实践。

以图像识别为例，为了让学生了解人脸识别的实现路径（人脸检测，找到脸——人脸对齐，找到五官位置——做出判断和决策），笔者在教材中所提供的案例的基础上加以改造，设计了两个鲜活有趣的编程案例，一个是情绪检测仪（如图1），利用编程猫中AI认知模块中的积木，识别人脸的情绪时角色跟随情绪变换造型;一个是动漫形象生成器（如图2），AI认知模块中的积木，识别玩家的性别，及形象特征，例如，是否佩戴眼鏡等，生成与之相似的动漫形象，生动有趣。

让案例有趣起来，使学生主动地参与到学习中来只是第一步，教师在教学的过程中，还要善于运用不同的学习工具来辅助学生学习。例如，可以使用流程图帮助学生将问题解决的过程直观化（如图3所示），让学生在编程的过程中，了解AI技术背后的逻辑和原理，实现更多创造。

（四）组织小组讨论，通过案例辨析正确理解人与人工智能的关系

如何在小学信息技术课堂中引导学生理性地看待人工智能与人类之间的关系呢？或许我们可以结合现实案例，组织学生进行讨论交流，以问题为引，引导学生科学的看待人与人工智能的关系。

首先，我们可以选择一些贴近学生生活的素材，比如，现在比较热门的无人驾驶汽车、公交车等。围绕这个案例，提出一系列的问题，如，无人驾驶公交车的出现会给我们的生活带来哪些便利？如果无人驾驶向市面推广，你是否愿意乘坐？他是否会取代司机这个职业？如果无人驾驶出现交通意外，应该谁负责呢？通过问题串引导学生进行思考，让学生认识到人工智能的出现实际上是为了帮助人类提高生活的品质，而不是替代人类，虽然现在人工智能可能在某些方面已经超越了人类。例如，高速度、高精度的计算能力，但是他们仍然无法超越人类，人类所特有的创造力、丰富的情感、缜密的逻辑思维是他们所不具备的，我们要做的是学会如何去应用人工智能，让人工智能服务于我们，从而提高我们的生活品质。

通过小组讨论、案例辨析等环节，在思想碰撞的过程中，培养学生对人工智能的正确认知，让学生能够从容面对人工智能给社会带来的改变，适应智能社会的学习与生活，做人工智能时代的主人。

三、结束语

在小学阶段开展人工智能教学能够有效推进人工智能全民教育的进程，培养学生的思维素养，提高学生分析问题和解决问题的能力，是教育的一大创新突破。目前，小学人工智能教学仍处于起步阶段，仍然面临许多的困难与挑战，想要有效提高人工智能教学效果，进一步提高小学信息技术课程教学质量，还需要我们在教学过程积极地探索、实践，逐步构建小学人工智能教学模式。

参考文献

[1]国务院 . 新一代人工智能发展规划 [EB/OL].[2019-01-22].http ： //www.gov.cn/zhengce/content/2017-07/20/content_ 5211996.htm.

责任编辑  杨  杰