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当代家庭教育封面

主管单位:广东省妇女联合会

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编辑出版:《当代家庭教育》杂志社

国内刊号:CN 44-1741/G4

国际刊号:ISSN 1005-8877

邮发代号:46-800

出版周期:周刊

出版地:广东省广州市

发行范围:国内外公开发行

投稿邮箱 :ddjtjy@ddjtjyzz.com

在线编辑QQ :2872948939

《当代家庭教育》
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论文鉴赏

[信息技术教学]低成本的人工智能教育课程案例


发布时间:2021/06/09 阅读数:31

闵芳芳

● 低成本的人工智能教育

在中小学落实人工智能教育需要明确两点:教什么和怎么教。

1.教育内容

生活中的人工智能随处可见,如机器翻译、机器创作、智能物流等,实现这些功能的背后就是人工智能技术。目前,人工智能教育更多涉及的是智慧技术在教育中的运用,鲜有对教学智慧的体现以及智慧课程的开发,在人工智能課程教学中主要涉及两大方面的技术:智能语音(语音合成、语音识别等技术)和计算机视觉(文字识别、图片分类、人脸识别等技术)。本案例中的人工智能教育内容即“让机器能听会说”以及“让计算机能看会认”。

2.教育方式

人工智能教育的实施通常离不开智能机器人、人工智能或物联网等智能设备,这也导致了诸多缺乏硬件支持的学校不能够有效开展人工智能教育,这种困境对于乡村学校来说更为明显。本文的课程案例设计是在技术层面上,运用装有xDingAI编程软件的计算机,结合摄像头和麦克风这类低成本的输入设备来实现人工智能教育。

3.xDingAI软件简介

xDingAI软件是一款包含机器人、物联网、人工智能模块的开源编程软件。该软件为苏科版中小学信息技术教材的配套编程软件,学生通过“搭积木”的方式即可实现编程。其中,扩展中心人工智能应用中的“认知服务”功能,不需要连接昂贵的智联设备即可使用,其原理是通过百度AI服务,实现图像、文字、语音识别等功能,额外需要连接的设备可根据需要选择摄像头或者麦克风。“认知服务”可实现的功能如图1所示。

● 课程案例

课例一:初识人工智能

①课程性质。本节课以社团活动体验课的形式开展,通过体验人工智能应用培养学生学习兴趣。本节活动课门槛较低,不要求学生事先掌握编程基础知识,所以小学阶段也可以实施。

②开展流程。以社团活动的实施方式,结合活动主题,学生通过上网检索信息以及小组讨论的方式列举当下热门的人工智能应用案例,在此基础上,运用xDingAI软件进行人工智能体验,深入了解实现原理。学生可以进行多方面的体验,如语音识别功能、计算机视觉技术等。

③活动反思。通过实践发现,在培养学生的动手能力时,教师的示范行为越多,学生则表现出越低的兴趣。学生通过体验获得的每个技能,都与他们已有的生活经验或前期的网络调研息息相关。活动课重在体验,学生之所以能够学会体验这些智能技术的方法,更多的是因为那是来源于他们自身的需求。所以,教师在交代了必要的注意事项之后,完全可以给予学生自由活动的空间,让学生利用现有资源,独立思考、自主学习,通过自我实践,激发内在学习动机,提高学习人工智能的兴趣。

课例二:智慧抗“疫”

①课程性质。本课是应用型的项目式教学,通过项目的开展,重在提高学生的信息素养,发展学生的高阶思维,培养其创新意识和实践能力,具备显著的实践性。本课要求学习者具备基本的算法常识、图形化编程基础以及团队协作的能力,适合在小学高年级及以上年级开展。

②实施过程。与传统项目式教学一致,首先由小组确定项目主题,再根据主题制订计划并付诸实践,最后进行作品展示与评价。项目开展过程中涉及计算思维能力的培养。下表是某一小组围绕“新冠”病毒抗“疫”主题设计的人工智能项目。

借助xDingAI的认知服务模块实现功能,录入小区每个住户的人脸信息。当有来访者时,系统会对来访者进行人脸识别,根据识别的结果从库中进行匹配,只有注册过的小区人员,才会有正确信息提示。如果不是本小区的住户,会提示到相应社区进行信息审核和登记。防疫期间完整的小区门禁系统功能实现过程如图2所示。

③教学反思。人工智能教育应兼顾项目学习中技术的学习和思维能力的培养,防止智能教育的两极分化。在学习过程中,教师引导学生从自身或社会生活的实际需求出发,多角度寻求创新,最后分析可行性,形成最终的解决方案。相对于案例一中的活动来说,项目式教学是一种设计学习情境,以学习者为中心、问题为导向的教学方法,需要对项目内容和实施过程进行充分预设计,并通过评价环节不断完善项目。

● 总结

人工智能教育课程应侧重于培养学生的思维能力,而不是仅仅将智能设备的应用作为衡量一节课是不是人工智能课程的标准,否则将在空间和时间上对人工智能教育的推进形成极大阻碍。本文借助xDingAI的“认知服务”扩展功能,描述了两个低成本的人工智能教育课程案例,在这两个案例的实践中,学生不仅对人工智能产生了浓厚的兴趣,更在项目设计的过程中培养了创新意识和实践能力。


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