人工智能 信息技术(人工智能信息技术课教学反思)

 

本文是AI专题第20篇文章，

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我们的学生正生活在一个身边处处有人工智能的新时代，他们熟练应用基于人工智能技术开发的产品，体会到人工智能的发展和普及正在慢慢改变他们的生活方式。他们对此充满好奇，迫切需要在课堂上和教师一起解开人工智能的秘密，但他们本身年龄小，知识基础薄弱，如果教师采用传统教学模式，以问答、讲解为主，将会极大增加教学难度和削减学生学习兴趣。

人工智能所涉及的知识理论，比之前我们在小学信息技术课上所教学的任何内容都要难而复杂，落实到日常教学活动中，需要我们针对学生特点以及人工智能教学的新要求，对现有教学模式进行创新，让学生通过活动自然理解相关知识，把重点从对概念、技术的学习转换到了解相关概念，体验人工智能技术应用上。在教学过程中以拓展思维为核心，以活动—体验—提炼—思考—实践为新教学模式，让学生在课堂上共享应用人工智能、协作开展学习交流的乐趣，在活动结束时做到有所知、有所得、有所感、有所悟、有所乐。让学生在轻松愉快的学习氛围中学习大数据、知识表示、机器感知等概念，体会它们在人工智能应用中的作用。

近期教学实践表明，通过丰富有趣的体验活动，能更好地帮助学生从多个角度和方式来理解计算机科学中的很多概念，这个经验也可以迁移到小学人工智能的教学中。体验活动只是一种引导学生主动参与学习的手段与方法，本质是承载着建立人工智能相关概念结构，培养学科思维的任务，最终还是要通过体验活动实现教学目标。在开展体验活动之前，必须要明确谁来体验为何体验体验什么怎样体验等一系列问题。

逆向体验活动，

了解大数据对于人工智能的作用

在人工智能起始课走近人工智能一课中，需要让学生了解，现在的人工智能技术有两个关键点：大数据和深度学习。如何让学生体会到这两个概念的重要性，以及它们的作用呢？以往都是运用已有的程序，学生通过操作进行体验，本次课则设计了逆向体验活动的环节——植物识别大挑战。由学生模拟植物识别软件，通过教师提供的各种植物照片、文字资料，与实体植物的多角度对比、推理等，得出实体植物的名称。

教师提供给各组的资料有以下几种情况：只有植物照片没有文字说明、全部都是其他植物的照片、文字说明与照片不相符、照片模糊不清、多种近似外形植物照片混合、全部都是正确植物照片和说明。最终进行识别汇报时，有些组马上说出正确植物名称，有些组不能得出结论，有些组得出错误结论。公布答案后，学生自己找出问题所在，即自己手中的资料是这次识别活动的关键，如果全班能共享所有资料，那所有人一定能很快得出正确结论。

从这个体验活动中很容易就引出网络环境下的大数据对于人工智能的作用。最后学生使用百度和花伴侣软件对教师拿出来的植物进行了识别操作，在操作过程中总结比对植物特征时要关注的点，比如叶子的形状、颜色、花的形态、味道、手感等，以便于下次能更好地对植物进行识别。同时也提出问题：它们的大数据从哪里来的？怎么告诉程序这些数据？这时可以简单提及有监督学习和无监督学习，为深度学习概念的引入埋下伏笔。

对比体验活动，

了解深度学习对于人工智能的作用

深度学习概念涉及高深的数学、物理、脑科学等众多领域，设计什么样有趣的活动给小学生进行概念的渗透，让他们了解到深度学习的重要性？教师从图灵测试中，找到了教学的灵感。

在教学中将图灵测试进行简单的变化，设计出对比体验活动——谁是不存在的人。教师向学生出示不同的人脸照片，由学生区分哪张是真人照片，哪张是合成出来的不存在的人脸。在引发学生兴趣之后，提出生成人脸的人工智能程序使用了深度学习，通过扫描几百万张照片，机器自己找出了人脸各个部分的特征，然后自己进行人脸生成，同时程序还使用了GAN（生成网络对抗技术），让另一个程序进行人脸识别，并指出与人脸的相似度，同时对两个程序进行训练，达到以假乱真的程度。

只有一个体验活动，还不足以说明问题，在对比图像之后，还可以对文字进行对比体验。让学生阅读两首绝句，如下图所示，找出哪首诗是人工智能程序写的，哪首诗是人写的，并说说判断依据。

学生结合自己的语文知识进行识别，课上引发了广泛的讨论，最后由教师总结，生成诗歌的人工智能系统，在阅读了从唐代到清代几千位诗人的近30万首古诗的基础上，通过深度学习自己掌握了什么是押韵，并能根据这一成果创作出绝句、词、藏头诗等作品，同时也再次证明了大数据和深度学习对于人工智能的重要作用。当学生使用这一系统给自己写名字藏头诗的时候，一定比什么都不了解的情况下，单纯玩一玩要深入且感触更多。

总结反思

互联网小常识：基于网络的信息系统主要包括以下几个部分：网络运行环境、网络系统、网络操作系统、网络应用软件开发与运行环境、网络应用系统、网络安全系统和网络管理系统。

1.关注学生思维的成长

将人工智能中复杂的原理和概念，用学生能够接受并愿意参与的体验活动完成感知，指导其完成抽象化过程，将成果正向迁移到后续的学习中，最后用多种形式的作品进行呈现。这一过程，实际就是学生思维成长的过程。

人工智能现在已经成为信息技术、计算机科学的新热点，而当前的教育理念更专注学生的终身学习，更重视课堂与社会、生活之间的联系，强调在真实环境中开展学习。新时代的人工智能教育更应注重对思维的培养，以及主动灵活地运用所学发现、分析、解决实际问题。体验实践活动可以帮助学生们拓展更宽广的视野，掌握更好的解决问题的方法和主动获取新知识的能力，强调思维的培养，而不是操作APP或电脑软件。

2.提升学生学习以及交流的兴趣

学习的本质是交互，亲身体验和交互活动会使学生产生更多的兴趣，但如果没有更高层次的行为产生，兴趣对学生学习的作用就会有限，甚至可能是无效的。需要注意的是，体验活动本身不是目的，引发学生的深层兴趣，以及在活动中推向根本性问题才是重要的。学生的学习不仅在有意思的氛围中进行，更应该是有意义的，学生的学习成果和学习体验可以在活动中主动地分享给更多的人，学生的学习兴趣可以通过更多的方式得以保持和提升。

3.为学生创设有温度的学习环境

随着生活方式的变迁、技术的发展，人工智能化的童年是否会出现？人工智能教育应提倡有温度的教育，帮助学生成长为一棵充满活力的树，而不是整齐划一、毫无生命力的水泥电线杆，同时也要在教学过程中，强调秩序、伦理、道德、法律等方面的渗透。

体验实践活动与人工智能教学的有机融合，聚焦趣味性、多样性教学方式的创设，学生通过亲身体验不同类型的课内外学习活动，达到培养思维、理解概念、体会过程、收获成功的效果。我们还有很多想法和创意想要在教学实践中尝试和改进，希望和人工智能教育实践者一起，迎难而上，在更广阔的小学人工智能教学天地中有所作为。

作者单位 | 北京市第一七一中学附属青年湖小学

内容来源 | 《中小学信息技术教育》杂志2019年第9期《引入体验活动 创新小学人工智能教学模式—— 以小学走近人工智能一课为例》一文

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