聚焦AI人工智能 体验主题式教学的一点思考

李霞

摘要：人工智能已成为新时代中国的重要发展战略，而面向全国青少年普及人工智能教育的相关课程，更是亟待提上基础教育的日程。笔者聚焦AI人工智能，结合《AI在未来小镇》的教学过程提出主题式教学方法。

关键词：人工智能;AI在未来小镇;主题式教学

中图分类号：TP18;G642  文献标识码：A文章编号：1992-7711（2021）14-073

信息技术学科无疑在切入中小学人工智能领域的学习中起到了“基石”的作用。本区信息技术学科发展也一直致力于推进人工智能教育，在区里的支持下，本校也全面跟上形势，在初一年级开展了以人工智能为主题的常规性综合实践课程《AI在未来小镇》，在这座未来小镇中，有多个主题层层递进。在学习的过程中，笔者也进行了思考，如何让教师授课过程更加有趣，让学生更加易于理解和接受，在多个主题的学习过程中，强化设计理念并创新应用，更能体现出教育的活力[1]。

主题1：翻译大师

主题情境：未来小镇欢迎世界各国的朋友前来参观，所以需要为小镇居民设计一款翻译器。在这个“翻译大师”主题中，我们要设计一款能够通过语音+文本输入，经过APP翻译，再以多国语言的语音+文本的方式输出。具体翻译器的工作过程如下图1所示：

作为教师，可以将这个复杂的主题拆分成几个环环递进的子任务，加深学生的理解。

第一阶段：理解翻译的实质

起始课，从文本翻译至文本。作為起始课的任务，务必让学生理解翻译的原理。为了让学生更好理解，可由“百度翻译”导入新课，有了直观感受，学生就清楚地知道至少需要三个组件：文本输入框、按钮触发翻译、标签显示译文。在APP界面设计环节，按顺序添加了三个组件，设置相应属性后，切到逻辑设计进行程序的编写。对于这个简易的翻译器，只要在唯一的按钮中编写程序，触发执行：当‘翻译按钮被点击，则调用‘Yandex语言翻译器请求翻译，翻译内容来自文本输入框中的文本，选择翻译语种为‘en英语，获得译文后传递给标签文本显示结果。这样一个易于理解的翻译程序就完成了。接下来，将其打包后发送到模拟器（PAD）进行调试，即成功完成起始课的任务。对于这种单线程的任务，学生整体完成度很高。

第二阶段：学习‘语音识别器组件

接下来，就要引入语音识别的功能了，语音识别需要借助‘语音识别器组件，在起始课完成的APP的基础上，添加一个按钮实现语音识别功能，在语音识别按钮中编写程序，触发执行：当‘语音识别按钮被点击，则调用‘语音识别器，将识别结果返回到文本输入框中即可。

第三阶段：学习‘文本语音转换器组件

有了前两阶段的铺垫，学生很自然会想到如何实现将译文读出来的功能。要实现这一功能，则需要借助‘文本语音转换器组件。那么调用‘文本语音转换器组件的程序语句应该添加在哪里呢？在没有添加语音输出功能前，正常是‘Yandex语言翻译器将获取的译文给到标签文本显示出来，那么在文本显示的同时，再将此译文通过调用‘文本语音转换器，念读出来，实现功能。

第四阶段：引入列表，实现多国语言翻译功能

在前三阶段拆解任务完成后，如何实现多国语言的翻译？既然涉及多选项的功能，那自然要用到列表组件。首先，在APP界面设计中，需要在译文标签的下方，添加一个‘列表显示框用于进行语种选择。而在程序编写中，需要对Screen进行一个初始化，创建一个多国国家名的缩写列表，然后在翻译按钮中调用‘Yandex语言翻译器时，添加一句‘翻译语言来自‘语种选择的‘选中项，当‘Yandex语言翻译器接收到某个国家语种的选项，则以该国语言文本形式输出，同时，‘文本语音转换器根据该国译文，进行念读。

至此，所有功能全部实现。

第五阶段：功能性拓展

知识拓展环节，提供给少部分学有余力的学生进行综合性发挥。如何在APP界面添加一个图像组件来实现切换语种翻译的同时，显示出该国国旗的图片呢？根据需求来实现功能，既然要显示不同国家国旗，那么需要一个图像组件，素材库中提前导入多幅国家国旗，并统一命名格式为‘国家名缩写.jpg，添加一组程序，当进行了‘语种选择后，将‘语种选择的‘选中项与‘.jpg进行‘合并字符串，生成相应国旗的图片名，显示在‘图像组件区域里。这里的功能实现其实不难理解，难就难在借助‘合并字符串这一思路，通过‘翻译语种选择项来生成相应国旗的图片名，这是一个弯弯绕，能思考出这一点的学生，就会很有成就感。

经过这五轮知识点的层层叠加递进，学生此时对翻译器的功能组成已经了解透彻。并且，对于各组件的使用场合，实现效果等均已掌握，这就让学生后续进行个性化的创造设计提供了可能性。只有真正理解了知识点的功能，才能做到融会贯通。

主题2：掌上绘画板

主题情境：未来小镇即将举办一场派对，需要张贴大量的海报，于是动员居民都来设计海报，需要你为小镇居民设计一款能随手创作的电子绘画板。

在“掌上绘画板”主题活动中，最终要实现的功能是能够绘画，画笔粗细可调，画笔颜色可随滑动条滑动而变化，另外，还有实现拍照功能，计时功能，橡皮擦功能和保存图画功能。这些功能集为一体，构成一款功能强大的绘图APP。那么，教师还是要将目标分解。

第一阶段：弄清楚绘图原理

‘画布组件中的绘制原理是利用坐标值定位，画布左上角顶端预设为原点（0，0），手指在画布上的触屏落点即为当前坐标（x，y），软件再自动生成坐标（前点x，前点y），即当前（x，y）坐标的前一落点，然后依据这两点，连接成线段，以此类推，绘制出线条（如图2）。搞清楚原理，才能让学生在编写程序的时候，有理有据，思路清晰。

第二阶段：调节画笔的粗细和颜色

调节画笔的粗细可以利用‘滑动条组件，先在其属性中设定滑块的最大和最小范围值，通过滑块位置的改变，来反应变化的数值，从而调节画笔的粗细。同样道理，画笔颜色也可以通过RGB三原色的值来改变，那么分别设置三个滑动条组件，通过对这三个滑块位置的改变，来对应改变RGB三色的数值，从而达到改变颜色的效果。这一阶段，让学生掌握了‘滑动条组件的使用方法，可以应用于画笔粗细和颜色的调节，却不仅限于此，在后续的学习中可以发挥更大的作用。

第三阶段：照相机组件和计时器组件的添加

在能够达成最基本的绘图功能后，为了让“掌上绘画板”APP的功能更强大更吸引使用者，势必需要再引入一些炫技性功能，这也是更能吸引学生继续完善这款APP的动力。简单来说，照相机组件的功能就是拍照，并将拍到的照片返回给画布作为其背景图片，在此背景上仍可继续绘画。而计时器组件的实用性就更强一些，不仅可以调用安装此款APP的手机中的计时功能，用来获取当前时间，还可以在固定的某个时间内触发某个事件，还可以执行与时间相关的各种计算，例如可以实现APP界面中背景图片每1000毫秒切换一次。在这款“掌上绘画板”APP中，我们可以把计时器语句写入‘保存图片按钮，将绘制的图片主题与保存时间通过‘合并字符串重命名为该幅图画的名称，并将其显示在图画底部（如图3）。

经过学生不断地完善，“掌上绘画板”APP终于在版本多次更迭后上市，相信未来小镇的居民们会很满意。

在以上《AI在未来小镇》主题式教学的过程中，笔者有如下思考：

（1）在新的教育环境下，教师要灵活地把知识点融入多个主题中，采取边用边学，学以致用的创新教学模式。让学生在每个阶段都能收获一个阶段性的作品，体验创作的成就感，这种教学方式，更能激发出学生对学习的渴望，对知识的向往。

（2）一个看似十分庞大的项目，往往会让人心生畏惧，选择逃避。那么教师要帮助学生认清本质，教会学生把项目拆解成一个个小的知识点，逐个击破每一个小点。

（3）当学生掌握了拆解的知识点之后，接下来教师要教会学生让这些知识点彼此相交，帮助学生形成一个互助型的学习共同体。这样，才能得到1+1大于2的效果。

（4）人工智能对教育发展有着巨大的推进力，能为“教与学”提供智能化、个性化的综合性学科资源，推动信息技术与智能教育的创新和融合，并为构建面向智能化时代发展的教育提供新思想。随着人工智能开始在各个领域的应用，作为身处一线基础教育的信息技术教师，更是站在了智能化教育改革的风口浪尖，而以人工智能为主题的常规性综合实践课程的开展，为教育的改革和发展提供了很好的示范作用。

（5）AI人工智能的教学，可以说刚刚起步。不论哪个学段开设人工智能课程，都应该以核心素养培养作为前提，以算法和编程实践为抓手。为满足多元化教学的需求，可以考慮针对不同层次的学生实施不同难度的编程教学，让学生学会用编程的思维方式去解决实际问题，最终让每个学生学会使用和体验日常生活中的人工智能产品，全方位地培养学生的计算思维、创新思维，让学习充满活力。

参考文献：

[1]刘永，胡钦晓.论人工智能教育的未来发展：基于学科建设的视角[J].中国电化教育，2020 .

（作者单位：南京市中华中学上新河初级中学，江苏 南京 210019）