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        立足人工智能教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)
        ——以浙攝版《信息技術(shù)》六年級上冊《文字識別》一課為例

        2023-10-11 05:07:26□莫
        教學(xué)月刊(小學(xué)版) 2023年27期
        關(guān)鍵詞:人工智能信息技術(shù)素養(yǎng)

        □莫 希

        人工智能是什么?浙攝版《信息技術(shù)》六年級上冊教材是這樣定義的:“人工智能(Artificial Intelligence),英文縮寫為AI。它是以機器為載體,模擬、延伸和擴展人類智能的一門科學(xué),研究領(lǐng)域包括機器人、語音識別、圖像識別、自然語言處理、機器學(xué)習(xí)和專家系統(tǒng)等?!比斯ぶ悄茉谌粘I钪幸延袕V泛的應(yīng)用,推動著社會的發(fā)展?!俺踝R人工智能”單元較為系統(tǒng)地介紹了人工智能的基本知識,特別是人工智能的工作原理、相關(guān)技術(shù)等,讓學(xué)生了解如何使用該技術(shù)服務(wù)學(xué)習(xí)和生活,提升信息意識、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力等核心素養(yǎng),幫助學(xué)生創(chuàng)造性地解決問題。

        以浙攝版《信息技術(shù)》六年級上冊第9課《文字識別》為例,教師從熟悉教材、備課打磨到開展實踐教學(xué),既關(guān)注信息技術(shù)課的教學(xué)本質(zhì),又強調(diào)通過各種技術(shù)手段的實踐操作,讓學(xué)生在理解和實踐中習(xí)得知識,提升能力。同時,教師通過課前、課中、課后三個階段構(gòu)建三維立體學(xué)習(xí)體系,有效促進學(xué)生核心素養(yǎng)的提升。

        一、前置學(xué)習(xí),揭開人工智能的神秘面紗

        有效的前置學(xué)習(xí)既可以淡化人工智能的神秘感,拉近學(xué)生與人工智能之間的距離,又可以幫助學(xué)生儲備課內(nèi)學(xué)習(xí)的準(zhǔn)備性知識。

        (一)鏈接網(wǎng)絡(luò),體會作用

        教師在研讀教材的基礎(chǔ)上設(shè)計了教學(xué)預(yù)案,給學(xué)生布置了前置預(yù)習(xí)任務(wù)。

        任務(wù)1:體驗用相關(guān)學(xué)習(xí)軟件批改口算。

        任務(wù)2:體驗用手寫文字的方式在電腦或手機中輸入一首小詩。

        任務(wù)3:在微信中找到相關(guān)識圖類小程序,試一試這類小程序在識別圖中文字的功能。

        任務(wù)1引導(dǎo)學(xué)生通過熟悉的口算批改軟件,在快速批改的過程中體會自動批改的便捷性和優(yōu)越性。任務(wù)2通過手寫文字的識別,讓學(xué)生清晰感受手寫文字的提取特征;任務(wù)3通過微信小程序識別圖中的文字,讓學(xué)生在實際操作中產(chǎn)生對文字識別功能的興趣。

        (二)記錄生活,了解應(yīng)用

        除了電腦網(wǎng)絡(luò)和手機App外,教師還可以引導(dǎo)學(xué)生通過觀察或詢問的方式了解文字識別技術(shù)在生活中的應(yīng)用。

        任務(wù)1:你知道生活中哪些地方用到了文字識別技術(shù)?

        任務(wù)2:你能舉例說說文字識別對我們的生活和學(xué)習(xí)的幫助嗎?

        任務(wù)1指向?qū)ι钪形淖肿R別的應(yīng)用,學(xué)生除了自己探索,也可以詢問家長。任務(wù)2是對教材主題的擴展,有助于學(xué)生明確文字識別的價值和意義,增強學(xué)習(xí)的目的性。

        (三)同伴交流,提高認(rèn)知

        學(xué)生搜集到的資料、信息有限。因此,教師在課前還要給學(xué)生交流、分享的時間。如發(fā)揮學(xué)習(xí)小組的作用,利用課前5分鐘組織學(xué)生互相交流搜集到的資料、信息,由小組長整理記錄,并對較為典型的內(nèi)容進行個別匯報。學(xué)生通過交流,共享信息,豐富自己的知識面,感受文字識別技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

        二、課堂學(xué)習(xí),體驗人工智能的技術(shù)力量

        文字識別技術(shù)源于生活又用于生活,賦予了課堂探索新的意義,引發(fā)了學(xué)生對技術(shù)的探究。教師可以在課堂上培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用技術(shù)的意識,提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

        (一)多媒體演示,感悟技術(shù)

        教師可運用多媒體,再現(xiàn)生活中人工智能的應(yīng)用情景,讓學(xué)生身臨其境,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力。

        在教學(xué)導(dǎo)入環(huán)節(jié),教師利用多媒體播放小區(qū)車閘識別系統(tǒng)識別車輛的視頻,讓學(xué)生在真實的生活情境中帶著問題主動探究文字識別技術(shù)。在交流“文字識別技術(shù)在生活中還有哪些應(yīng)用”時,學(xué)生提出了車票識別、身份證識別、快遞員掃描快遞單號等場景。教師順勢用多媒體呈現(xiàn)圖文、動畫等資料,幫助學(xué)生加深印象。此外,教師還可以利用手機投屏現(xiàn)場批改口算,為之后的自主探究打下基礎(chǔ)。

        (二)平臺操作,體驗過程

        教學(xué)中,教師應(yīng)有效運用學(xué)習(xí)資源,通過具體的活動,引導(dǎo)學(xué)生以問題為導(dǎo)向,參與實踐、分析、思考和判斷。教師可以利用人工智能開放平臺,使學(xué)生獲得親身體驗。

        在教學(xué)“手寫文字識別”這一內(nèi)容時,教師給學(xué)生提供了兩張手寫的閱讀筆記照片,一張字跡工整,一張字跡潦草。學(xué)生用A 軟件的“手寫文字識別”功能對字跡工整的照片進行掃描,發(fā)現(xiàn)識別出來的文字是按行分開顯示的,復(fù)制后需要進行處理。學(xué)生想到了兩種方法:一種是全部復(fù)制,而后在文檔中重新編輯;另一種是一行一行復(fù)制,之后再進行編輯。接著,教師向?qū)W生展示B軟件的文字識別技術(shù),這個軟件識別出來的內(nèi)容是完整的段落,能直接復(fù)制,也能進行在線編輯。學(xué)生在實踐活動中發(fā)現(xiàn),字跡是否清楚、工整影響著識別的準(zhǔn)確率的高低:字跡工整,識別準(zhǔn)確率較高;字跡潦草,識別準(zhǔn)確率較低。由此,學(xué)生對不同軟件的文字識別的速度和準(zhǔn)確率有了討論(如表1)。

        表1

        通過直觀比較,學(xué)生明白在不同的軟件中,文字識別的操作大同小異。由此,學(xué)生對人工智能的開發(fā)和使用有了更深的體悟。

        (三)原理剖析,促進思考

        在信息技術(shù)課堂中,教師往往比較注重學(xué)生在活動中的體驗,忽略了對技術(shù)形成過程的分析。如果只是停留在技術(shù)操作層面,沒有對技術(shù)進行思考,就無法推動深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。

        教材以“手寫數(shù)字”為例,對文字識別的過程進行了細(xì)致分析:一般需要經(jīng)過圖像獲取、圖像預(yù)處理、特征提取、比對識別、文字輸出等過程。如果用傳授式的教學(xué)方式教學(xué)這幾個步驟,教學(xué)效果就會大打折扣。因此,教學(xué)中,教師可以將原理穿插在活動的過程中,以問題的形式揭示其中的奧秘。如在體驗識別學(xué)生的手寫文字時,教師可以現(xiàn)場拍照,把獲取到的照片上傳,并進行識別,這便是“圖像獲取”。照片中不僅有手寫的字,還有紙上的格子等,“圖像預(yù)處理”功能可以消除無關(guān)信息,把文字從整張圖片中分離出來,因此手寫文字部分呈現(xiàn)出了被覆蓋的狀態(tài)。對于文字的識別常用的方法就是特征識別,在進行“特征提取”時,提取的是文字的輪廓、筆畫、結(jié)構(gòu)等,并將它轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù),再把它的特征和特征數(shù)據(jù)庫進行對比,通過“比對識別”找到和這個字最接近的字,最后把它識別出來,完成“文字輸出”。

        這個過程清晰地將復(fù)雜的文字識別進行了分解和簡化。在原理的剖析和思維的碰撞中,學(xué)生的信息意識和技術(shù)思維能力都得到了提升。

        三、拓展學(xué)習(xí),暢想人工智能的無限可能

        核心素養(yǎng)的發(fā)展絕非一朝一夕之功。學(xué)生需要通過自主探索習(xí)得知識與技能,學(xué)會舉一反三,實現(xiàn)學(xué)習(xí)進階。

        (一)任務(wù)延伸,深入運用

        技術(shù)只有融入生活,才能變得真實、豐滿。利用信息化環(huán)境資源,讓學(xué)生帶著拓展任務(wù)到課外進行應(yīng)用,既是對課堂教學(xué)的有效拓展,又是對技術(shù)價值的深化。《文字識別》一課的課后拓展任務(wù)如表2所示。

        表2

        完成拓展任務(wù)的過程中,學(xué)生體會到文字識別技術(shù)能幫助人們解決實際問題,為人們提供技術(shù)支持。這樣的學(xué)習(xí)由課內(nèi)延伸到課外,促使學(xué)生主動尋找解決問題的方法,實現(xiàn)遷移應(yīng)用。

        (二)實踐研究,梳理拓展

        “初識人工智能”單元的教學(xué)涉及文字識別、人臉識別、語音識別、自然語言處理等人工智能技術(shù),有助于幫助學(xué)生建立對人工智能的整體印象。教學(xué)中,教師要將核心素養(yǎng)的培養(yǎng)蘊含在真實的體驗活動之中,注重課內(nèi)課外的結(jié)合。學(xué)生只有經(jīng)歷親身實踐的過程,才能了解這些技術(shù),發(fā)展技術(shù)思維。

        在“初識人工智能”單元的學(xué)習(xí)中,教師可以組織學(xué)生開展綜合性學(xué)習(xí),完成多樣化的實踐性作業(yè),如編制單元學(xué)習(xí)思維導(dǎo)圖,梳理學(xué)習(xí)脈絡(luò),厘清各種技術(shù)間的關(guān)系,比較各種技術(shù)的原理,優(yōu)化邏輯思維。教師也可以帶領(lǐng)學(xué)生制作人工智能技術(shù)小報、撰寫人工智能技術(shù)研究報告,幫助學(xué)生拓寬知識面,增進學(xué)生對科學(xué)技術(shù)的熱愛。同時,教師還可以組織開展人工智能技術(shù)應(yīng)用競賽,比比相同時間內(nèi)哪些學(xué)生能用人工智能技術(shù)解決更多的問題,如查找不知名的植物、用語音朗讀撰寫文章等,由此激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力,增強學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用意識。

        (三)結(jié)合現(xiàn)實,暢想未來

        當(dāng)前,人工智能技術(shù)已從曾經(jīng)的科幻小說中來到了人們的生活中,當(dāng)圍棋機器人AlphaGo擊敗圍棋世界冠軍李世石的那一刻,機器文明就開始了對人類的挑戰(zhàn),這也愈發(fā)堅定了人們研究人工智能的決心。人工智能結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)不斷創(chuàng)新和發(fā)展,在改變?nèi)祟惿畹耐瑫r,也讓更多的技術(shù)幻想成為現(xiàn)實。教師可設(shè)計任務(wù),讓學(xué)生自由暢想,通過繪畫、制作手工作品等方式表達自己對人工智能的暢想。

        葉圣陶說過:“在教育來學(xué)的人的同時,要特別注意引導(dǎo)他們知變、求變、善變,有所改革,有所創(chuàng)新?!苯逃皇菃渭兊闹R傳遞,只有當(dāng)學(xué)生主動探究,有了真實的情感體驗,知識才能轉(zhuǎn)化為他們內(nèi)在的素養(yǎng)。在“初識人工智能”單元的教學(xué)中,教師構(gòu)建了課前、課中和課后三維立體的教學(xué)體系,幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)新知識、實踐新知識、創(chuàng)造新知識,在樂于表達、善于體驗、敢于創(chuàng)造的氛圍中發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng),使教育融情于理、融思于行、入腦入心。

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