基于“思维迭代”的人工智能教学实践

1、基于“思维迭代”的人工智能教学实践初识人工智能是人工智能模块的起始课，其目的是让学生：通过学习了解人工智能的基本概念和发展历程，感受计算机科学发展对生活的影响;同时通过对人工智能代表性情境的体验，感知人工智能技术的特点;结合开源硬件，实现简单的人工智能系统;了解智能应用对未来生活带来的影响，辩证看待人工智能技术。学科核心素养分析信息技术核心素养要求学生：关注生活中的信息技术现象，寻求恰当的方式获取与处理信息，具备信息意识;借助硬件编程，体验“人脸识别”简单人工智能实现过程，培养计算思维;通过对人工智能的分类，感知人工智能给社会和生活带来的影响，客观对待人工智能，形成AI时代信息社会责任。人工智

2、能教学的落地为了更好地在本课中落实信息技术核心素养，笔者备课时围绕学生的体验、理解、决策等认知活动，结合教学目标将教学内容抽象成一个个具体的问题，针对性地组织教学活动。本课的核心教学问题及对应的教学活动如下：人工智能的概念对照人脑的思考活动，类比总结。人工智能的发展史呈现计算机发展与人工智能的发展史，分析归纳。人工智能的本质计算学生体验人工智能现象。人工智能的简单实现硬件模拟人脸识别。人工智能的理智思考辩论人工智能的利与弊。通过谈话法、演绎法、体验法等教学方法层层推进，以核心教学问题为明线，以“身边的AI-AI的历史-AI的现在-AI的未来”为暗线，引导学生认识身边的人工智能，初步了解人工智能

3、的本质，体验人工智能为生活带来的便捷与乐趣，思考人工智能的未来。活动一：猜年龄首先，让学生猜一猜老师的年龄，说一说是根据什么猜出来的。接下来，利用微信中的“百度AI体验中心”小程序中的人脸与人体识别，识别老师的年龄。然后，分析人类猜年龄的过程：输入（眼睛）大脑思考输出（嘴巴）;分析机器猜年龄的过程：输入（图像）机器算法输出（文字）。将机器思考的模式和人类的思考方式进行类比，让学生总结什么是人工智能，紧接着通过视频来呈现人工智能。激活经验，列举生活中的人工智能情境：刷脸进站、刷脸支付、刷脸取快递等。教学分析：人工智能是研究、开发，用于模拟、延伸、扩展人类智能的理论、方法及应用系统的一门技术科学。

4、然而落实到教学中，用深奥的文字去阐述给学生听，似乎有点难。通过类比人脑的思考活动，形象地引入人工智能的基本概念。通过视频，把抽象的信息呈现出来，变成和学生生活相关联的内容，唤醒信息意识，调动学生的积极性。活动二：初体验1）揭秘图灵测试教师组织学生讨论并设计一个实验来验证计算机有智能，交流汇报。出示图灵测试：图灵说设置两个黑房间，一个里面放机器，一个里面放人。你用键盘和两个房间对话，随便聊什么，如果你分不出来哪个房间是人，哪个房间是机器，就说明这台机器通过了图灵测试，具有了智能。（语音朗读）紧接着介绍计算机之父、人工智能之父图灵。2）对比发展史，引发迁移请学生带着问题阅读课本：人工智能概念何时何

5、地提出？中国人工智能学会何时何地成立？哪一年中国把智能控制和智能自动化等项目列入国家科技攀登计划？哪一年人工智能成为中国国家战略？然后，通过动画对比计算机的发展史和互联网的发展，学生小组讨论，交流汇报，对比认知，更好地理解人工智能发展史，进一步明确人工智能发展与计算机科学发展的关系。3）体验程序，发现本质学生分组利用iPad体验人工智能情境：讯飞语记、百度AI体验小程序、形色APP。每组一台iPad，根据活动单上的提示，进行体验。体验结束后，每组派代表汇报结果。（思考问题：讯飞语记APP是如何把我们的语音转换成文字的；百度AI体验小程序是如何知道你的年龄和表情的；形色APP是如何识别出植物的）

6、学生体验结束后，以小组为单位进行汇报。教师引领学生探索各种人工智能情境背后的原理。学生通过语音识别体验及汇报，理解人工智能的工作过程及原理。人脸识别小程序再次印证人工智能需要大数据作为支撑。形色APP能不断学习，扩大数据库，修正自己的错误。学生明白人工智能之所以功能强大，是因为其背后有强大的计算能力以及海量的数据做支撑。4）编程演示，模拟建构教师展示人工智能编程过程，让学生更深入了解人工智能的工作过程。计算机通过摄像头获得人脸图像，通过程序计算并以语音形式输出人脸的颜值、性别、表情，在软件平台的支持下，学生亲历人工智能的实现。教学分析：体验伊始，让学生自行设计实验来说明机器有智能。与图灵测试进

7、行比较,进一步诠释了人工智能之父图灵理念的前瞻性。人工智能的发展离不开计算机的发展，通过时间线的对比，引导学生自主建立两者之间的关系。分组体验人工智能的代表性情境，探究现象背后的原因，理解人工智能的本质是计算、基础是数据。编程演示，一方面带着学生体验人工智能的实现过程，消除对人工智能的陌生感，另一方面感受算法之美，为后面的表情识别做铺垫。活动三：人工智能再判断讨论交流人工智能给生活带来的利与弊。教师提出问题：人工智能即将取代哪些人的工作，为什么？（学生讨论）。教师总结：目前人工智能只能解决简单重复不需要思考的问题。人工智能不能实现真正的推理和解决问题，没有自主意识，我们还处在弱人工智能时代。未来，随着脑科学的突破，我们有可能迎来强人工智能时代，那时的机器有知觉，有自我意识，可以独立思考问题并制订最优方案。教学分析：人工智能在给现实生活带来便利的同时，也给某些行业带来了冲击。通过两个问题，引发学生深入的思考，辨证地看待人工智能给生活带来的影响。针对学生的顾虑给予正面的引导，树立正确的价值观。教学反思人工智能是一