以科技向善为主题的人工智能教学创新与实践

摘要：本文以科技向善为导向，基于真实情境，通过问题驱动链，聚焦于盲人AI助手的课程教学创新实践，利用图像识别、语音交互等AI技术，为盲人提供更加智能化、人性化的辅助工具，帮助盲人“看见”世界，从而真正实现技术为所有人服务的美好愿景。

关键词：智慧生态系统；高质量发展；以智促教

中图分类号：G434" 文献标识码：A" 论文编号：1674-2117（2025）04-0071-04

选题缘由

《全球人工智能治理倡议》强调发展人工智能应坚持伦理先行、坚持“以人为本”理念、坚持“智能向善”的宗旨等11项内容。在技术发展的同时，如何确保其惠及每个人，特别是那些在日常生活中面临特殊挑战的群体，是不可忽视的社会责任。盲人群体作为社会的一部分，他们在信息获取、环境感知及日常交流上存在显著障碍，这些限制往往影响了他们的生活质量、教育机会和职业发展。本项目以“科技向善”为核心宗旨，旨在引导学生设计为盲人服务的AI助手，倡导利用技术解决社会问题，学生在解决真实世界问题的过程中，学会将技术知识与人文关怀相结合，成长为既懂技术又具有高度社会责任感的复合型人才。

课程创新与价值意蕴

1.课程创新

①融合心理学、伦理学、计算机科学等学科，培养学生跨学科思维能力。

②基于问题驱动教学模式，深化科技向善理念，锻炼解决问题能力。

③通过强化跨学科伦理教育的整合策略，有效提升学生综合信息素养，构建全面、深入的科技伦理认知体系。

2.价值意蕴

①强化学生同理心，驱动科技创新，铸就社会价值，助力个人成长，展现科技与人文的和谐共生之美。

②引导学生关注项目的前瞻性与可持续性并重，思考智能社会的发展。

③基于真实问题情境，培养创新思维，提升解决复杂问题的能力。

课程设计

1.课程概述

（1）课程引入：了解视障人士

本阶段从多维度深入了解盲人的生活现状。首先，在前期活动中，学生实际调研盲人的生活现状，揭示他们面临的实际挑战；其次，通过盲人视角的真实故事，体验其日常出行的重重困难；最后，观看Seeing AI的应用实例视频，探讨现有科技如何有效辅助盲人，分析其背后所需的技术与设备。

（2）初识人工智能：了解思维与学习

本阶段从基础概念出发，揭开人工智能的神秘面纱，阐述AI的定义及核心思维构成。通过追溯AI的发展脉络，比较人类学习方式与机器学习的区别，为后续设计盲人AI助手奠定理论基础。

（3）盲人AI助手：识别红绿灯

本阶段聚焦于开发能够辅助盲人识别交通信号的AI助手。从分析盲人在路口的困境开始，逐步深入到任务、算法设计与场景构建，最终落实到模型训练、识别分类及程序调试，全方位实践技术助盲理念。

（4）盲人AI助手：规划线路智能行走

本阶段进一步深化AI助手的功能，探索如何帮助盲人规划安全的行走路径并实现自主导航。经历问题识别、算法设计、场景模拟等环节，设计出能智能规划路线并引导行走的解决方案，不断调试优化，确保其实用性与可靠性。

（5）课程小结与拓展思考

课程尾声，引导学生回归盲人实际生活场景，思考除已探讨的出行辅助外，AI如何在超市购物、智能家居等领域为盲人带来更多便利。鼓励学生基于已学知识，发现问题、迭代设计，并对潜在应用场景进行程序设计与任务拆分，激发更多创新思考，推动科技向善的边界不断拓宽。

2.问题驱动链（如下图）

3.课程目标

①了解人工智能中助力盲人生活的发展与应用。

②能够认识人工智能中思维的要素，初步理解机器学习的原理与过程。

③能够掌握基本的条件与循环编程逻辑语句和图像识别模块等。

④通过搭建AI分类模型建立红绿灯分类模型，以及编写图像识别红绿灯分类程序，培养计算思维解决问题的过程与方法。

⑤通过编写基本的路径设计以及自动巡线程序，针对不同问题，设计合适算法，掌握程序解决问题的方法。

⑥能够意识到盲人在出行中的困难与障碍，树立在生活中主动帮助的意识，并建立运用技术解决生活问题的意识。

4.实施过程

（1）第1～2课时

①教学及体验活动：了解视障人士。

教学活动：提出问题，观看视频，进行黑暗体验活动。教师引导学生进行课堂讨论以及通过体验活动了解盲人的出行困难（可以作为调查活动及体验活动进行前期线下开展）。

设计意图：让学生从数据及同理心思考入手，真切感受盲人的出行困难，教师可根据实际情况灵活设计具体方案。

②教学及讨论活动：Seeing AI中的科技助力盲人。

教学活动：观看视频，课堂讨论分析。了解当下Seeing AI正在研究的内容，分析视频中应用AI帮助盲人的主要场景，以及用到的设备与技术。

设计意图：让学生看到科技向善的力量，意识到科技对障碍人士的重要性。

③教学：初识人工智能。

教学活动：通过图片资源以及课堂讨论活动，了解AI是什么。尤其是能区别人工智能的元素——思维的要素。

设计意图：初步了解人工智能及机器学习。

④教学：机器学习。

教学活动：了解人工智能的发展历程，通过实例分析，初步理解人类的学习与AI机器学习的异同。

设计意图：理解人工智能发展历程及机器学习与人类学习的异同。

（2）第3课时

①讨论及分析活动1：盲人AI助手——识别红绿灯体验分析，任务、角色及程序分析。

教学活动：（动手实践）体验智能识别红绿灯程序，并观察总结程序的角色以及步骤。

设计意图：体验智能识别红绿灯分类程序，在引导下能够分析出角色和程序步骤。

②实验2.1：实现机器人的模型建立与训练功能。

教学活动：盲人AI助手——识别红绿灯1 模型建立与训练。

设计意图：建立脚手架使学生分步完成程序的搭建。

③实验2.2：实现识别判断分类功能。

教学活动：盲人AI助手——识别红绿灯2 识别判断分类。

设计意图：建立脚手架使学生分步完成程序的搭建。

④讨论及分析活动2：识别红绿灯“调试程序与思考”。

教学活动：

调试程序：请上传素材“红黄绿识别图片”文件夹中的“红黄绿三个图片素材”看识别判断是否正确。

思考1：是否每次程序打开都要重新训练数据？

思考2：为什么在控制时，我们设计了语音与按钮两种控制方式？多种控制设计的目的是什么？

设计意图：在讨论及程序实践中完成调试与思考。

（3）第4～5课时

①讨论及分析活动：盲人AI助手——规划线路智能行走体验分析，任务、角色及程序分析。

教学活动：请打开程序“体验盲人AI助手”体验规划线路智能行走的过程。（通过规划线路、智能行走和语音识别体验）

提出问题，动手实践：体验规划线路智能行走程序，并观察总结程序的角色以及步骤。

进行任务分析、角色及场景分析、程序分析。

设计意图：体验规划线路智能行走程序，让学生在引导下能够分析出角色和程序步骤。

②实验3.1：实现规划线路功能。

教学活动：盲人AI助手——规划线路智能行走1 规划线路。

设计意图：建立脚手架使学生分步完成程序的搭建。

③实验3.2：实现识别判断分类功能。

教学活动：盲人AI助手——规划线路智能行走2 智能行走。

设计意图：建立脚手架使学生分步完成程序的搭建。

④讨论及分析活动2：规划与智能行走“调试程序与思考”。

教学活动：

调试程序：编写完程序，运行调试看程序运行状态是否正常。

思考1：程序可以在哪些地方进行改进？

思考2：为什么每次完成一个控制，以及在控制过程中，时时朗诵播报已完成或正在进行的内容？

设计意图：在讨论及程序实践中完成调试与思考。

⑤课堂小结及拓展活动：拓展设计盲人AI助手。

教学活动：先进行课堂活动小结，再回到盲人的体验活动中。在日常生活中他们还有哪些不便？如超市智能购物、智能家居等。

想想AI智能还能帮助他们做什么，尝试构思场景并进行设计。组织学生从以下几个方面合作设计方案：问题情境与界定挑战、迭代设计、程序设计与任务分解、更多的思考。

设计意图：建立学生对现实问题的理解，关注盲人，关注现实问题，促进学生思考。

5.学习评价（如右表）

反思与提高

1.注重在真实情境中培养解决实际问题的能力

盲人AI智能助手项目注重在真实情境中培养解决实际问题的能力。在面对知识与实践的脱节、复杂问题的处理等挑战时，学生成功地将理论知识应用于实际问题的解决中，不仅提高了自身的技术水平和实践能力，还增强了社会责任感，但在处理较为复杂的问题以及与特殊群体进行交流时缺少经验，难以准确把握需求。所以，要引导学生进行跨学科合作以及与不同领域的专家合作，学会从多个角度思考问题，并根据实际需求不断进行测试和完善。

2.关注人工智能的社会影响力以及项目的持续性评估

虽然盲人AI智能助手项目在部分盲人群体中得到了积极的反馈，但如何将其普及给更多用户，并提高社会的整体接受度，仍然是一个需要深入思考的问题。应对持续性评估的挑战，关键在于资源整合、技术与教育内容的同步更新等，希望通过这些努力，能够为构建一个更加包容、创新和有温度的教育环境贡献力量。

结语

本项目通过引导学生制作盲人AI助手，不仅让学生深入学习了人工智能技术的原理与应用，还让他们体会到了科技对社会的积极影响和责任感。未来，期待更多的学生能够在学习和实践中发挥创新精神和实践能力，为社会的发展和进步贡献自己的力量。

参考文献：

鲁传颖.《全球人工智能治理倡议》中的中国智慧[EB/OL].（2024-1-23）.https：//www.cssn.cn/gjgc/lbt/202401/t20240124_5730523.shtml.

作者简介：陈秀慧（1999年—），女，云南师范大学在读研究生，研究方向为信息科技课程资源开发、人工智能教学研究、跨学科教学研究等。王金艳（1999年—），女，云南民族大学在读研究生，研究方向为信息科技课程资源开发、人工智能教学研究等。齐洪（1991年—），男，昆明市第一中学西山学校科创中心主任，研究方向为信息科技教学、人工智能教学研究等。张杰（1969年—），男，云南师范大学网络与信息中心副教授，研究方向为信息化教学及资源设计、开发、应用等。

本文系中国自动化学会青少年人工智能创新后备人才培育工程教科研项目（编号：HBRC-JKY-2023-205）研究成果之一。