人工智能教学的准备

陆诗瑜

我国从改革开放之初就开启了信息技术教育，如今的新生代，几乎都是伴随新一代数字化工具成长起来的“数字土著”。所以小学信息技术课程也不能故步自封，只教打字和WPS软件方面的内容。信息技术课本几经更新，在五年级和六年级添加了少儿编程和人工智能方面的内容，教学内容从logo到scratch，变得更加有趣和智能化。人工智能教育重在培养学生的综合素养，希望学生通过学习能够具有用人工智能技术解决问题的意识和善于提出并解决问题的思维方式，能具有创新创造的能力以及为社会进步发展服务的社会责任感。表情识别是人工智能技术的一种，是实现机器智能化最重要的技术之一，所以学生应该了解什么是表情识别和它的应用。

但在我国人工智能技术应用于教学中仍处于探索阶段， 教学过程中存在诸多问题， 比如教师观念陈旧、课程开设不合理、硬件设施缺乏、专业型师资不足等， 这些问题都是教学上不可忽视的环节。不久前我有幸执教了一节《表情识别》的公开课，本文以这节课为例，简要说说在小学信息技术课堂开展人工智能教学需要做哪些准备。

一、硬件准备

工欲善其事必先利其器，我们需要准备好这节课所需要的相关硬件与软件才能顺利开展接下来的课程。这节课对学校的硬件设施要求比较高，需要摄像头和开源硬件。摄像头相当于我们人类的眼睛，是拍摄表情的关键部件，而开源硬件的加入，考验了学生对软件与硬件结合相关知识的掌握程度，使得这节课更富趣味性，也更有挑战性。只有硬件设施完善， 教师的教学手段才能得以施展， 也为学生进行实践操作提供可能， 才能真正体验技术为教学带来的便捷。

二、软件准备

这节课在书本上使用到的软件是xDing，但是通过使用，我发现xDing不能调用摄像头与我们实时互动，只能通过上传单张的照片来识别表情，这样就会使得整堂课变得沉闷而没有活力，学生体验不到人工智能的神奇。所幸项目组的老师很“给力”，寻找到了一款能够开启摄像头与人实时互动的软件，叫作“编程星空”。安装软件的过程也不是一帆风顺的，由于在家试用时安装软件的系统是win10，在这个运行环境下软件是可以正常使用的。而电腦教室里用的系统是win7，在安装完软件后出现了问题，打开软件后软件会时不时崩溃导致无法使用。于是我准备转战在线版本的编程星空，这次打开是顺利的，但是打开后又发现了新问题——在线版本的编程星空无法连接开源硬件。所以只能为电脑重新安装win10系统，再安装编程星空，这次就没有崩溃的现象发生了，硬件也能正常使用，前后用了一个多星期才完成硬件和软件的准备工作。一款好的软件也是一堂课成功的基础，因此我们不必固守书本上推荐的软件，可以自己寻找一些合适的软件，让学生能够更好地掌握知识。

三、教师准备

俗话说：“教师要给学生一滴水，自己要有一桶水。”一个教师如果想教给学生一点知识，那么自己就要掌握许多知识，只有如此，教学才能左右逢源、游刃有余。虽然《表情识别》这节课在书本上已经出现好几年了，但是由于条件的限制，一直没有进行教授，所以这节课对于我来说，也是一个比较新的知识。加上使用的是一款新的软件，所以面对的未知和不确定就更多了，急需不断进行试验和学习，才能掌握相关知识，才能把知识教给学生。

光是学会了知识也不行，还需为课堂编写一个合适的教案，学生才能更好地掌握知识。我的教案是这样的：导入时我开门见山，直接请学生上来对着摄像头做表情让小灯亮起来，让学生体验表情识别的神奇。接下来我设置了四个任务，任务一是让学生将硬件连接起来，这部分内容在之前的课堂学习中学生已经充分掌握了，只要将LED小灯连接的是数字口强调一下，就没有什么大问题了，交给学生自己去连接。第二个任务是添加需要用到的三个扩展，这一步很重要，如果添加错误或者漏掉，那么接下来的操作就无法进行。所以我做了一个教学视频，让学生自己看视频完成添加，这样能够培养学生自主学习的能力。然后再叫一个同学上来演示一遍，其余同学再查漏补缺，完成扩展的添加。任务三是让学生测测软件能够识别多少个表情，这是本堂课最有趣的部分，大部分学生能测试出四五个表情，这让他们十分有成就感并且对表情识别这个技术有更深的感受。最后一个任务，是编写程序识别表情使相应的小灯亮起，让学生体验成功使用人工智能的感觉，激发学生学习人工智能技术的兴趣和热情。教案是教学活动的依据，是保证教学取得成功、提高教学质量的基本条件，所以我们要认真准备教案。

四、学生准备

除了以上三点，学生也需要具备一些知识才能顺利完成这堂课，那就是学习少儿编程方面的知识。任友群等专家表示，少儿编程是AI学习之前必经的台阶，而且是逐级上升的台阶，不可能跳过初级台阶，直奔“空中楼阁”，一下子自动实现“智能”。苏教版小学信息技术教科书在五年级的时候就安排了scratch软件和相关开源硬件的学习，使得学生有了学习人工智能的基础。这节课是学生之前学习过的知识的升级版，所以只要对新软件稍做熟悉，这节课对五年级和六年级的学生来说应该是没有什么问题的。

通过这堂课的教学，我不仅锻炼了自己的专业技能，还对“最好的教育就是在孩子心中播下一颗美好的种子”这句话有了更深刻的认识。学生通过人工智能课堂的学习，可以了解前沿的人工智能知识，体验人工智能技术的便捷，正确看待人工智能技术发展对人类的积极影响，并在心中埋下一颗人工智能的种子，在今后为我国人工智能技术的发展做出贡献。

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