立足人工智能教学，培养学生核心素养

莫希

【摘   要】人工智能在日常生活中已有广泛的应用，推动着社会的发展。教师以《文字识别》为例，探索人工智能教学，通过“前置学习，揭开人工智能的神秘面纱；课堂学习，体验人工智能的技术力量；拓展学习，畅想人工智能的无限可能”等策略，构建课前、课中、课后的三维立体学习体系，有效促进学生核心素养的发展。

【关键词】人工智能；核心素养；信息技术；文字识别

人工智能是什么？浙摄版《信息技术》六年级上册教材是这样定义的：“人工智能（Artificial Intelligence），英文缩写为AI。它是以机器为载体，模拟、延伸和扩展人类智能的一门科学，研究领域包括机器人、语音识别、图像识别、自然语言处理、机器学习和专家系统等。”人工智能在日常生活中已有广泛的应用，推动着社会的发展。“初识人工智能”单元较为系统地介绍了人工智能的基本知识，特别是人工智能的工作原理、相关技术等，让学生了解如何使用该技术服务学习和生活，提升信息意识、数字化学习与创新能力等核心素养，帮助学生创造性地解决问题。

以浙摄版《信息技术》六年级上册第9课《文字识别》为例，教师从熟悉教材、备课打磨到开展实践教学，既关注信息技术课的教学本质，又强调通过各种技术手段的实践操作，让学生在理解和实践中习得知识，提升能力。同时，教师通过课前、课中、课后三个阶段构建三维立体学习体系，有效促进学生核心素养的提升。

一、前置学习，揭开人工智能的神秘面纱

有效的前置学习既可以淡化人工智能的神秘感，拉近学生与人工智能之间的距离，又可以帮助学生储备课内学习的准备性知识。

（一）链接网络，体会作用

教师在研读教材的基础上设计了教学预案，给学生布置了前置预习任务。

任务1：体验用相关学习软件批改口算。

任务2：体验用手写文字的方式在电脑或手机中输入一首小诗。

任务3：在微信中找到相关识图类小程序，试一试这类小程序在识别图中文字的功能。

任务1引导学生通过熟悉的口算批改软件，在快速批改的过程中体会自动批改的便捷性和优越性。任务2通过手写文字的识别，让学生清晰感受手写文字的提取特征；任务3通过微信小程序识别图中的文字，让学生在实际操作中产生对文字识别功能的兴趣。

（二）记录生活，了解应用

除了电脑网络和手机App外，教师还可以引导学生通过观察或询问的方式了解文字识别技术在生活中的应用。

任务1：你知道生活中哪些地方用到了文字识别技术？

任务2：你能举例说说文字识别对我们的生活和学习的帮助吗？

任务1指向对生活中文字识别的应用，学生除了自己探索，也可以询问家长。任务2是对教材主题的扩展，有助于学生明确文字识别的价值和意义，增强学习的目的性。

（三）同伴交流，提高认知

学生搜集到的资料、信息有限。因此，教师在课前还要给学生交流、分享的时间。如发挥学习小组的作用，利用课前5分钟组织学生互相交流搜集到的资料、信息，由小组长整理记录，并对较为典型的内容进行个别汇报。学生通过交流，共享信息，丰富自己的知识面，感受文字识别技术的广泛应用。

二、课堂学习，体验人工智能的技术力量

文字识别技术源于生活又用于生活，赋予了课堂探索新的意义，引发了学生对技术的探究。教师可以在课堂上培养学生应用技术的意识，提升学生的核心素养。

（一）多媒体演示，感悟技术

教师可运用多媒体，再现生活中人工智能的應用情景，让学生身临其境，激发学生的学习内驱力。

在教学导入环节，教师利用多媒体播放小区车闸识别系统识别车辆的视频，让学生在真实的生活情境中带着问题主动探究文字识别技术。在交流“文字识别技术在生活中还有哪些应用”时，学生提出了车票识别、身份证识别、快递员扫描快递单号等场景。教师顺势用多媒体呈现图文、动画等资料，帮助学生加深印象。此外，教师还可以利用手机投屏现场批改口算，为之后的自主探究打下基础。

（二）平台操作，体验过程

教学中，教师应有效运用学习资源，通过具体的活动，引导学生以问题为导向，参与实践、分析、思考和判断。教师可以利用人工智能开放平台，使学生获得亲身体验。

在教学“手写文字识别”这一内容时，教师给学生提供了两张手写的阅读笔记照片，一张字迹工整，一张字迹潦草。学生用A软件的“手写文字识别”功能对字迹工整的照片进行扫描，发现识别出来的文字是按行分开显示的，复制后需要进行处理。学生想到了两种方法：一种是全部复制，而后在文档中重新编辑；另一种是一行一行复制，之后再进行编辑。接着，教师向学生展示B软件的文字识别技术，这个软件识别出来的内容是完整的段落，能直接复制，也能进行在线编辑。学生在实践活动中发现，字迹是否清楚、工整影响着识别的准确率的高低：字迹工整，识别准确率较高；字迹潦草，识别准确率较低。由此，学生对不同软件的文字识别的速度和准确率有了讨论（如表1）。

通过直观比较，学生明白在不同的软件中，文字识别的操作大同小异。由此，学生对人工智能的开发和使用有了更深的体悟。

（三）原理剖析，促进思考

在信息技术课堂中，教师往往比较注重学生在活动中的体验，忽略了对技术形成过程的分析。如果只是停留在技术操作层面，没有对技术进行思考，就无法推动深度学习的发生。

教材以“手写数字”为例，对文字识别的过程进行了细致分析：一般需要经过图像获取、图像预处理、特征提取、比对识别、文字输出等过程。如果用传授式的教学方式教学这几个步骤，教学效果就会大打折扣。因此，教学中，教师可以将原理穿插在活动的过程中，以问题的形式揭示其中的奥秘。如在体验识别学生的手写文字时，教师可以现场拍照，把获取到的照片上传，并进行识别，这便是“图像获取”。照片中不仅有手写的字，还有纸上的格子等，“图像预处理”功能可以消除无关信息，把文字从整张图片中分离出来，因此手写文字部分呈现出了被覆盖的状态。对于文字的识别常用的方法就是特征识别，在进行“特征提取”时，提取的是文字的轮廓、笔画、结构等，并将它转化为数据，再把它的特征和特征数据库进行对比，通过“比对识别”找到和这个字最接近的字，最后把它识别出来，完成“文字输出”。

这个过程清晰地将复杂的文字识别进行了分解和简化。在原理的剖析和思维的碰撞中，学生的信息意识和技术思维能力都得到了提升。

三、拓展学习，畅想人工智能的无限可能

核心素养的发展绝非一朝一夕之功。学生需要通过自主探索习得知识与技能，学会举一反三，实现学习进阶。

（一）任务延伸，深入运用

技术只有融入生活，才能变得真实、丰满。利用信息化环境资源，让学生带着拓展任务到课外进行应用，既是对课堂教学的有效拓展，又是对技术价值的深化。《文字识别》一课的课后拓展任务如表2所示。

完成拓展任务的过程中，学生体会到文字识别技术能帮助人们解决实际问题，为人们提供技术支持。这样的学习由课内延伸到课外，促使学生主动寻找解决问题的方法，实现迁移应用。

（二）实践研究，梳理拓展

“初识人工智能”单元的教学涉及文字识别、人脸识别、语音识别、自然语言处理等人工智能技术，有助于帮助学生建立对人工智能的整体印象。教学中，教师要将核心素养的培养蕴含在真实的体验活动之中，注重课内课外的结合。学生只有经历亲身实践的过程，才能了解这些技术，发展技术思维。

在“初识人工智能”单元的学习中，教师可以组织学生开展综合性学习，完成多样化的实践性作业，如编制单元学习思维导图，梳理学习脉络，厘清各种技术间的关系，比较各种技术的原理，优化逻辑思维。教师也可以带领学生制作人工智能技术小报、撰写人工智能技术研究报告，帮助学生拓宽知识面，增进学生对科学技术的热爱。同时，教师还可以组织开展人工智能技术应用竞赛，比比相同时间内哪些学生能用人工智能技术解决更多的问题，如查找不知名的植物、用语音朗读撰写文章等，由此激发学生的创造力，增强学生的技术应用意识。

（三）结合现实，畅想未来

当前，人工智能技术已從曾经的科幻小说中来到了人们的生活中，当围棋机器人AlphaGo击败围棋世界冠军李世石的那一刻，机器文明就开始了对人类的挑战，这也愈发坚定了人们研究人工智能的决心。人工智能结合互联网、大数据、云计算等技术不断创新和发展，在改变人类生活的同时，也让更多的技术幻想成为现实。教师可设计任务，让学生自由畅想，通过绘画、制作手工作品等方式表达自己对人工智能的畅想。

叶圣陶说过：“在教育来学的人的同时，要特别注意引导他们知变、求变、善变，有所改革，有所创新。”教育不是单纯的知识传递，只有当学生主动探究，有了真实的情感体验，知识才能转化为他们内在的素养。在“初识人工智能”单元的教学中，教师构建了课前、课中和课后三维立体的教学体系，帮助学生发现新知识、实践新知识、创造新知识，在乐于表达、善于体验、敢于创造的氛围中发展学生的核心素养，使教育融情于理、融思于行、入脑入心。

参考文献：

［1］浙江省教育厅教研室.小学信息技术教师用书（六年级上）［M］.杭州：浙江摄影出版社，2014.

［2］马震安.网络环境下如何在课堂上激发学生学习兴趣：以“初识人工智能”教学设计为例［J］.中小学信息技术教育，2019（2/3）：81-83.

［3］秦建军，郭艳玫，马福贵.思维素养视角下的中小学人工智能教育［J］.中小学信息技术教育，2019（5）：68-71.