邢寅玲

摘要：目前，雖然“人工智能初步”已成為高中信息技術(shù)課程選擇性必修模塊4的內(nèi)容，但在實際教學(xué)過程中因為課時、師資以及配套軟硬件資源有限等因素，學(xué)生未能進(jìn)行該內(nèi)容的統(tǒng)一學(xué)習(xí)。因此，筆者以校本課程開發(fā)為契機(jī)，結(jié)合學(xué)校人工智能實驗室設(shè)備，開展針對高一和高二學(xué)生的人工智能項目活動，圍繞學(xué)生在日常學(xué)習(xí)、生活中的真實場景，設(shè)計與實施了一些人工智能項目。本文結(jié)合設(shè)計與制作校園建筑文化智能識別講解小助手案例，介紹了真實問題情境下人工智能項目的設(shè)計與實施過程。

關(guān)鍵詞：真實問題情境人工智能模型訓(xùn)練編程

一、中學(xué)開展人工智能項目活動的意義

人工智能項目活動的開展，適應(yīng)高中生的思維認(rèn)知水平，滿足學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求。它綜合了計算機(jī)、數(shù)學(xué)、生物、美術(shù)、物理等多種學(xué)科的知識，是提升學(xué)生綜合素養(yǎng)的良好平臺，能夠增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)和運(yùn)用人工智能相關(guān)技術(shù)服務(wù)社會發(fā)展的責(zé)任感與使命感，有助于學(xué)生信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的落實。

二、人工智能項目活動目標(biāo)及活動開展模式

根據(jù)《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》關(guān)于“人工智能初步”課程的教學(xué)要求及學(xué)情要求，我們將人工智能項目活動的總目標(biāo)定位為培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用信息技術(shù)解決簡單的實際問題的能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

設(shè)計與制作校園建筑文化智能識別講解小助手的具體活動目標(biāo)為：通過合作、探究了解圖像識別、語言識別技術(shù)的工作原理與流程;通過編程和模型訓(xùn)練，讓“小飛”機(jī)器人實現(xiàn)校園建筑文化圖卡的識別與信息播報，培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作和動手實踐能力，提升綜合運(yùn)用信息技術(shù)解決問題的能力;通過對校園建筑物圖像及其所代表的文化信息的采集，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生對于學(xué)校文化的認(rèn)同感，使其形成正確的價值取向。

在活動開展模式上，主要采用比較穩(wěn)定的五步式，即真實情境問題—探究學(xué)習(xí)新知—思考技術(shù)工作流程—編寫程序?qū)崿F(xiàn)—成果評價交流。五個環(huán)節(jié)承前啟后，環(huán)環(huán)相扣，通過基于真實情境問題下的小組合作、項目學(xué)習(xí)等，利用“小飛”機(jī)器人和人工智能應(yīng)用框架等資源，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主合作探究學(xué)習(xí)，勇于實踐創(chuàng)新，促進(jìn)項目活動目標(biāo)的達(dá)成。

三、人工智能創(chuàng)新應(yīng)用實踐項目活動具體的設(shè)計與實施

（一）以真實情境問題為基礎(chǔ)，激發(fā)學(xué)生的探究興趣

校園建筑文化是學(xué)校文化的重要組成部分，但新入校的師生對校園建筑的文化內(nèi)涵并不了解。如何運(yùn)用人工智能相關(guān)技術(shù)讓師生快速地了解校園建筑的文化深意，讓師生不受時間、地點的限制，了解校園內(nèi)各建筑物的功能和文化信息，促進(jìn)校園文化的傳承？從基于學(xué)生認(rèn)知的真實問題情境出發(fā)，更易于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和思考的積極性與主動性，為后續(xù)活動的順利開展奠定基礎(chǔ)。

（二）以問題求解為核心，進(jìn)行關(guān)鍵環(huán)節(jié)的活動設(shè)計與實施

活動一：分析問題，制定問題求解方案。從結(jié)果出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用逆向思維，思考：小助手需要實現(xiàn)的主要功能有哪些？實現(xiàn)功能需要的技術(shù)與方法是什么？可以通過哪些工具或技術(shù)獲取未知資源？進(jìn)行問題分析后，學(xué)生小組借助愛莫腦圖這一網(wǎng)絡(luò)在線平臺繪制思維導(dǎo)圖。運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)平臺中的一些在線數(shù)字化工具，輔助分析實際問題，提高分析能力，創(chuàng)造性地制定問題求解方案，有利于學(xué)生信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

活動二：制作校園建筑物文化信息圖卡。根據(jù)在校園中采集到的建筑物圖像與名稱，通過百度檢索，獲取建筑物名稱的文化典故或來歷，以及建筑物在校園內(nèi)的具體位置;結(jié)合模型與圖像關(guān)鍵信息之間的聯(lián)系，利用圖像處理軟件加工制作校園建筑文化信息圖卡。

活動三：運(yùn)用科大訊飛AI產(chǎn)品“小飛”機(jī)器人進(jìn)行模型訓(xùn)練，識別圖卡并播報圖卡建筑物蘊(yùn)含的關(guān)鍵信息。以“小飛”機(jī)器人為載體，驗證人工智能技術(shù)中圖像識別、文字識別等核心技術(shù)原理的應(yīng)用，解決校園建筑物識別與講解等現(xiàn)實場景問題，加深對人工智能技術(shù)中圖像識別與文字識別工作原理的理解以及提升運(yùn)用新技術(shù)解決真實問題的能力。

活動四：編寫程序，調(diào)試，驗證“小飛”機(jī)器人小助手識別校園建筑物圖卡的智能性與準(zhǔn)確性。小組共同參與，繪制流程圖，總結(jié)編制計算機(jī)程序解決問題的一般過程，小組成員之間通過協(xié)作、交流與分享，運(yùn)用計算機(jī)編程這一工具提升其分析能力、實踐能力。

活動五：成果展示與交流。小組成員回溯項目實施的過程與方法，構(gòu)建人工智能技術(shù)中圖像識別、語音識別與合成等技術(shù)原理體系，為后續(xù)深入學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)奠定基礎(chǔ);小組匯報交流，分享問題求解方案制定的過程與成果，實現(xiàn)信息共享價值最大化，有利于學(xué)生進(jìn)行自我反思與總結(jié)，促進(jìn)學(xué)生自我成長。

四、人工智能項目活動設(shè)計與實施的總結(jié)和反思

1.基于學(xué)生真實情境的問題求解過程，尊重學(xué)生個體學(xué)習(xí)能力的差異性。教師引導(dǎo)學(xué)生圍繞問題進(jìn)行自主探究、思考，學(xué)習(xí)新知，充分遵循“以學(xué)生為本”的新課程理念，更好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，實現(xiàn)自主學(xué)習(xí)，自主構(gòu)建知識體系，提升解決問題的能力。

2.實時關(guān)注學(xué)生問題求解進(jìn)展，及時反饋評價。人工智能教學(xué)中活動多、時間緊，教師更關(guān)注對學(xué)習(xí)成果的評價，而忽視對學(xué)生個體學(xué)習(xí)過程的評價。在活動實施過程中，教師要注重引導(dǎo)學(xué)生在制定問題求解方案、實踐驗證方案、小組匯報、團(tuán)隊協(xié)作等環(huán)節(jié)中，進(jìn)行科學(xué)有效的自評與互評，建立自我學(xué)習(xí)反饋機(jī)制，形成勇于發(fā)現(xiàn)自我學(xué)習(xí)問題、樂于向身邊同學(xué)取經(jīng)的良好學(xué)習(xí)心理和積極健康的學(xué)習(xí)心態(tài)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的韌性，克服學(xué)習(xí)惰性，提高教學(xué)效率。

3.活動設(shè)計與實施的過程還有待完善。目前開展的人工智能項目活動側(cè)重于了解人工智能技術(shù)的應(yīng)用以及驗證運(yùn)用人工智能相關(guān)技術(shù)解決較為簡單的情境問題，形成運(yùn)用人工智能相關(guān)知識和技能解決簡單問題的能力，注重人工智能相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)的普及。隨著學(xué)生學(xué)習(xí)的深入，后期將加強(qiáng)基于真實情境問題的人工智能個性化功能開發(fā)活動的設(shè)計與實施。

目前，人工智能技術(shù)得到國家的高度重視，合肥市先后啟動了一系列的人工智能相關(guān)項目，尤其是智慧校園建設(shè)，為市區(qū)高中學(xué)校引入人工智能學(xué)科教育提供了必要的軟硬件資源、政策保障。我校充分利用科大訊飛在人工智能領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)資源，開發(fā)高中人工智能項目活動，既能幫助學(xué)生運(yùn)用人工智能技術(shù)創(chuàng)造性地分析問題、解決問題，又能提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)，助力實現(xiàn)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)。

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責(zé)任編輯：唐丹丹E1E90740-0DC0-4343-A25B-1540B459E182