例谈初中人工智能课程教学策略

包桂霞 江苏省南京市科利华中学

目前，多版本的高中信息技术教材中已有了人工智能的相关内容，部分初中信息技术教材中也已融入人工智能的内容，人工智能教育正逐步走进大班课堂。初中生对人工智能在生活中的各项运用已有初步的感知，但是因受知识储备不足、思维能力不够等的限制，尚不能掌握人工智能技术原理，因此，在初中阶段应确定合适的人工智能培养目标。

● 在观察分析中提高对人工智能应用的鉴赏力

在人工智能时代，学生应具备一定的对人工智能应用的鉴赏力，在生活中见到智能产品时要能敏锐地判断其是否运用了人工智能技术，能够在与人工智能产品互动时初步分析其运行效果，能够分析人工智能产品的价值和影响。

1.分析AI应用的价值，提高对人工智能应用的鉴赏力

在《语音识别》一课中，教师引导学生识别生活中各种语音识别产品，分析它们的价值。学生对照概念关联已有生活经验，分享相关应用，如语音输入法让沟通更高效、语音控制让控制更方便、语音导航让驾驶更安全、语音客服降低成本。

通过识别出生活中各种人工智能技术的应用和价值，让学生了解AI对社会经济等领域的影响，可以提高学生对人工智能技术应用的“鉴赏力”。

2.分析AI应用的运行效果，提高对人工智能技术的鉴赏力

引导学生分析AI应用的运行效果，做到不仅能识别人工智能技术，还能分析其后面的技术原理，更能在其失误时分析原理，找出对策。

在《问答系统》一课中，学生与“小爱”聊天，体验问答系统的应用，发现小爱能准确回答绝大部分问题，但也会出现不会答或答错的情况。学生研究这一过程，运用自然语言处理技术解释其背后的技术原理；分析其失败的原因，同时类比分析商场导购机器人、医院导诊机器人、景点导游机器人的问答功能，知其然并知其所以然。

● 在场景体验和模拟实验中提高对人工智能知识的理解力

人工智能知识专业性非常强。初中阶段的人工智能学习目标应以人工智能知识启蒙、兴趣培养为主，初步了解人工智能的相关技术及其原理即可。教师需要将专业的知识变得浅显易懂，让深奥的算法变得形象生动。

1.搭建人工智能应用场景，在体验中掌握知识

如何让学生理解并掌握“语音识别”这一概念呢？笔者以“智能语音”单元的《语音识别》一课为例进行实践。

课前，教师在教室搭建基于小爱音箱和小米空调伴侣的人工智能+物联网环境，实现语音控制空调开关，并在教室一体机上连接讯飞智能语音鼠标，实现语音转字幕。

课上，教师说道：“今天有点冷，让我们打开空调。小爱同学，打开空调，将温度设置为28度。”此时空调自动启动，同时教师说的话以字幕形式呈现在一体机屏幕上。同学们看到后十分惊奇，课堂气氛被调动起来。

教师提问：请大家观察现象，分析老师的语音实现了什么功能？

学生根据现象总结：实现了语音控制空调和语音变成文字。

教师给出概念：语音识别是机器通过识别和理解，将语音转换成指令或文本的技术。

在教学中，教师通过搭建人工智能应用场景将语音识别的概念“展示”出来，让学生主动说出“语音识别”的概念，并理解“语音识别”的作用。

2.借助人工智能虚拟实验，在模拟中理解知识

人工智能课程的教学难点之一在于人工智能技术很专业，其背后的原理复杂，难以理解。如何将复杂的技术形象生动地呈现出来呢？笔者在教学“机器视觉”单元的《人脸识别》一课时，通过虚拟实验，让学生形象直观地体验和理解了机器识别人脸的整个过程及过程中的关键技术。

第一步：采集图像。学生借助平板拍摄人脸照片，采集人脸图像，并标记姓名，建立人脸库。第二步：人脸检测。以动画方式呈现机器扫描人脸的过程，再利用人脸分类器，检测出照片中的人脸。第三步：特征提取。人工智能程序计算人脸特征的128维度向量，呈现具体数据；勾勒出脸部器官的轮廓。第四步：人脸匹配。再次拍照，设置据阈值，匹配人脸，输出结果。

● 在项目实践中提高创作人工智能作品的创新力

学生通过项目学习可以更好地理解、体验和掌握人工智能与生活生产结合的过程、技术、意义以及价值，相对完整地经历发现问题、解决问题的过程，培养创新力。

1.了解AI技术在行业的深度应用，启发创新视角

教师可以带领学生深入了解行业应用，打开学生眼界，将对AI应用的认知从生活升华到行业应用。例如，在《图像识别》一节课的教学中，笔者展示图像识别技术与行业深度结合的案例，如智慧交通、无人汽车等。又如，在《语音识别》一课的课堂上，展示语音识别技术与行业深度结合的案例，分析医院运用智能语音技术帮助医生记录病患信息的案例、法院借助语音识别技术提高提审品质的案例。

2.通过项目学习创作AI作品，提高创新能力

项目背景：常有外校教师到校参观，运用语音识别技术设计校园智能导游代替校园讲解员的部分工作。

项目分析：小组成员分析讨论讲解员的工作有哪些？哪些工作可被语音识别技术代替？哪些工作不能被代替？设计智能导游功能图，并细化每个功能的工作场景。

项目实施：小组探究学习编程平台中的AI模块——语音合成、语音转写、语音命令词、语音唤醒、声纹识别等，灵活运用AI模块编写程序并不断优化升级。

项目评价：参考学习评价表（如103页表），进行自评和小组评价。

在校园智能导游项目中，学生从校园生活中的真实问题和实际需求出发，综合运用智能语音技术创作智能导游机器人。在此过程中，教师引导学生辩证思考人与人工智能的关系，学会设计人工智能应用场景，编写人工智能程序，创作人工智能作品，提高AI创新能力。

● 在课程实施中培养人工智能时代的责任感

1.理性思考，分析AI技术的问题隐患

AI技术是把双刃剑，在学生分析运用AI技术或工具时，可能存在法律、安全、伦理、隐私等方面的伦理风险，教师应引导学生形成风险意识和安全意识，防范技术不合理应用带来的负面影响。

例如，在《语音识别》一课的教授中，笔者引导学生探讨语音监听带来的危害，如规避麦克风恶意监听、手机APP软件仅在使用时获得麦克风权限等；在《语音合成》一课的课堂上，通过探讨语音合成犯罪的案例，引导学生认识到技术可能带来的安全问题。

2.积极展望，憧憬AI技术的无限魅力

在《语音合成》一课的课堂上，笔者展示概念型产品，以及多模态语音合成、人工智能主播等，让学生了解人工智能的未来发展趋势和技术发展方向，使其对人工智能技术充满期待。

● 展望

评价维度 自我评价 小组评价合作表现合作交流的积极性 ☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆项目作品的贡献度 ☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆作品表现作品功能的完整性 ☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆作品设计的创新性 ☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆汇报表现内容陈述语言简洁、表达清晰 ☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆作品演示重点突出、过程流畅 ☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆

在人工智能课程的实施中，教师应关注学生的人工智能鉴赏力、理解力、创新力以及责任感，让学生对人工智能先感知体验再理解掌握，进而应用创新直至感悟内化，助力学生的人工智能能力提升。目前，笔者在初中信息技术教学中对人工智能课程的探究实践还十分有限，在课程实施的过程中遇到各种各样的问题仍待解决，人工智能课程的探索之路任重道远。