“人脸识别原理”逆向教学设计探究

荣奕

摘要：中央电化教育馆颁布的“素养框架”指导文件，为人工智能学科教学进行逆向教学设计提供了理论支撑。文章先指出小学阶段进行人工智能学科逆向教学设计的必要性，接着以《人工智能启蒙（第三册）》第七单元第二节为例探讨“人脸识别原理”的逆向教学设计，即确定学习目标、确定评估内容和规划教学过程。

关键词：小学；人脸识别原理；逆向教学设计；人工智能

中图分类号：G712文献标志码：A文章编号：1008-3561（2023）24-0127-02

基金項目：本文系2022年聊城大学大学生创新创业训练计划资助项目“素养框架下小学人工智能数字化资源的设计与开发”（编号：CXCY2022077）的阶段性研究成果

国务院发布的《新一代人工智能发展规划》提出：实施全民人工智能教育项目，在中小学阶段设置智能相关课程，逐步推广编程教育。中央电化教育馆于2021年11月编制的《中小学人工智能技术与工程素养框架》（以下简称“素养框架”）对人工智能学科核心素养的基本内容与要求作出明确规定[1]，《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称“新课程标准”）也提到通过生活中的人工智能等实例，感受其对学习与生活的影响[2]。在相关政策的引领下，很多学校都进行了人工智能教育的实践探索。美国教育学者格兰特·威金斯、杰伊·麦克泰格提出，逆向教学设计包括确定预期结果、确定合适的评估证据、设计学习体验和教学三个阶段[3]。逆向教学设计以清晰明确的学习目标为起点，把评价放在教学活动之前，将“理解”渗透于教学过程始终，以目标为方向，评价为指引，具有更强的目的性和方向性，有助于提高人工智能教学的效果。本文以《人工智能启蒙（第三册）》第七单元第二节“人脸识别原理”教学为例，对逆向教学设计进行探究。

一、确定学习目标

“素养框架”要求学生能够举例说明如何更安全地使用特定人工智能产品，阐述某人工智能产品如何做到像人一样具有感知、交流与行动的能力，并通过流程图表示某个简单人工智能问题的解决步骤。“新课程标准”指出，通过生活中的人工智能应用，让学生理解人工智能的特点、优势，知道人工智能与社会的关系，以及发展人工智能应遵循的伦理道德规范。具体来说，“人脸识别原理”可确定如下学习目标。（1）能用自己的话说明什么是人脸特征。（2）理解人脸识别的原理，能通过流程图表示人脸图像转换储存到电脑系统及人脸比对的过程。（3）列举在生活中使用过的一种人工智能产品，分析此产品模拟了人类的哪些能力。（4）具备保护个人特征信息的意识，遵守信息社会的道德规范与法律制度，积极承担社会责任。

二、确定评估内容

基于本节课的学习目标，结合《追求理解的教学设计》一书中理解的六个层面，确定评估内容。（1）解释层面，能准确描述人脸特征的概念；能归纳人脸识别中“以貌识人”的工作步骤。（2）阐明层面，能阐明人脸识别技术的两面性；分析生活中使用过的一种人工智能产品模拟了人类的哪些能力。（3）应用层面，知道如何看住“自己的脸”，做好安全防范。（4）洞察层面，能了解人脸特征在识别过程中的重要性。（5）神入层面，能绘制逻辑清晰、要点突出的人脸识别流程图。（6）自知层面，自我反思，自我评价，明确自己的优点及不足，及时查缺补漏。

三、规划教学过程

1.任务导入（5分钟）

【导入】判断教师的颜值，并描述判断过程。

【师生活动】教师让学生给自己的颜值打分，在打分时产生了不同的答案。教师总结：为什么大家会给出不同的答案呢？这是因为同学们对老师的颜值有不同的评判标准。在日常生活中，我们要给一个人的颜值打分，就要观察这个人的人脸特征。对观察对象的人脸特征进行分析，从自己的记忆库中搜索评判颜值的标准，并与之进行对比，得出我们的结果反馈，这就是给人判定颜值的一般过程。

【设计意图】以给教师颜值打分的方式趣味导入，激发学生兴趣；总结识别人脸的过程，为学习新知做铺垫。

2.新知探究（15分钟）

【师生活动】教师组织学生在腾讯AI开放平台对时代楷模的照片进行“五官定位”。学生在体验的同时，思考机器识别人脸属性的一般过程是什么。教师根据学生的反馈，结合教材讲解人脸图像储存到电脑里的转换过程和人脸比对的过程。

【设计意图】通过在线体验和教师讲解，帮助学生理解计算机识别人脸的过程；知识线与德育线并举，引导学生崇尚榜样，学习榜样。

3.交流评价（5分钟）

【师生活动】教师播放人脸识别在生活中的应用视频，学生观看后思考交流自己在生活中使用过的一种人工智能产品，并分析其模拟了人类的哪些能力。

【设计意图】帮助学生搭建位于其最近发展区的支架，以支持他们的学习；加深学生对人脸识别原理的记忆和理解，使其逐步形成计算思维。

4.拓展迁移（8分钟）

【师生活动】教师播放视频《信息时代如何防止“被刷脸”》，引导学生思考技术的双面性，如何应对“人脸识别”技术带来的安全和隐私问题。教师总结：刷脸在为生活和学习带来便捷的同时，也带来了隐患，一旦用户的账户信息以及人脸特征外泄，被不法分子利用，后果将不堪设想。

【设计意图】引导学生关注、思考技术背后的安全问题，遵守相关法律法规，承担自己的社会责任，树立保护个人信息的意识。

5.课堂小结（7分钟）

【师生活动】教师组织学生借助评价表进行自评，要求学生根据自己的实际情况填写互评表并完成任务单上的随堂测试题。教师核对订正测试题答案，布置作业：将本节课所学核心知识点归纳整理为思维导图，准备在下周进行交流、分享与评比[4]。

【设计意图】进行反思总结，测试巩固，提高课堂教学效果；借助思维导图，帮助学生理清学习内容与思路。

參考文献：

[1]中央电化教育馆.中小学人工智能技术与工程素养框架[EB/OL].（2021-11-30）[2022-12-23].https：//www.ncet.edu.cn/zhuzhan/tz tgao1/20211130/5505.html.

[2]中华人民共和国教育部.义务教育信息科技课程标准（2022年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2022：8-9.

[3]格兰特·威金斯，杰伊·麦克泰格.追求理解的教学设计：第二版[M].闫寒冰等，译.上海：华东师范大学出版社，2017：78-79.

[4]刘娇，李建生.计算思维的评估方法及应用案例研究[J].现代教育技术，2019（10）：94-99.

Exploration of Reverse Teaching Design for"Face Recognition Principles"

Rong Yi

（School of Media Technology， Liaocheng University， Shandong Province， Liaocheng 252000， China）

Abstract： In november 2021， the central audiovisual education center issued the "literacy framework" guidance document， providing theoretical support for reverse teaching design in artificial intelligence subject teaching. The article first points out the necessity of conducting reverse teaching design in the field of artificial intelligence in primary school， and then takes the second section of unit 7 of "Artificial Intelligence Enlightenment （Volume 3）" as an example to explore the reverse teaching design of facial recognition principles， which includes determining learning objectives， determining evaluation content， and planning the teaching process.

Key words： primaryschool；face recognition principles； reverseteachingdesign； artificialintelligence