冯洁卿

(广东省广州市南沙第一中学 广东广州 511457)

一、人工智能教育要求

2017年7月，国务院印发了《新一代人工智能发展规划》，对未来到2030年，我国人工智能发展的总体思路、战略目标和主要任务、保障措施等方面进行了系统的规划和部署，为推动我国人工智能的长期发展指明了方向。文件要求“实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育”[1]，表明中小学人工智能科普教育的开展成为国家人工智能重大策略的重要组成部分。

二、《中小学综合实践活动课程指导纲要》与高中课程标准的要求

2017年9月25日，教育部印发《中小学综合实践活动课程指导纲要》，强化了课程育人导向，明确提出了价值体认、责任担当、问题解决、创意物化四个方面的课程目标[2]。并对信息技术活动建议中针对7-9年级确定了代码编程活动：“了解程序设计的基本过程和方法；熟悉程序设计语言的用法，掌握常量、变量、函数等基本概念，理解程序的三种基本结构，知道人与计算机解决问题方法的异同，尝试编写、调试程序。激发编程的兴趣，培养逻辑思维能力，进一步理解计算思维的内涵，提高数字化学习与创新素养，增强信息意识和信息社会责任。”

2013年，教育部启动了普通高中课程修订工作，并于2018年1月正式颁布《普通高中课程方案和语文等学科课程标准（2017年版）》。其中《高中信息技术课程标准》中提出，高中信息技术学科核心素养包括：信息意识、计算思维、信息社会责任、数字化学习与创新等四个核心内容。信息意识是指：个体对信息的敏感度和对信息价值的判断力。计算思维是指：个体运用计算机科学领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中所产生的一系列思维活动。数字化学习与创新是指：个体通过评估和选择常见的数字化资源与工具，有效管理学习过程与学习资源而完成学习任务的能力。信息社会责任是指：在信息社会中，个体在文化修养、道德规范和行为自律等方面的综合表现[3]。四个核心要素相互支持，相互渗透，共同促进学生信息素养的提升。

按照《普通高中课程方案（2017年版）》设置的课程结构，高中信息技术课程由必修、选择性必修和选修三类课程组成。在高中信息技术必修和选修模块中，均有安排人工智能的学习内容。其中，“必修模块1：数据与计算”中要求：通过人工智能典型案例的剖析，了解智能信息处理的巨大进步和应用潜力，认识人工智能在信息社会中的重要作用。“选择性必修模块4：人工智能初步”要求：学生应该了解人工智能的发展历程和概念，能描述典型人工智能算法的实现过程，通过搭建简单的人工智能应用模块，亲历设计与实现简单智能系统的基本过程与方法，增强利用智能技术服务人类发展的责任感[3]。

粤教版必修1《数据与计算》中第六章“人工智能及其应用”作为人工智能的第一课，教材以“剖析空调企业智能客服机器人”，利用教科书配套学习资源包提供的虚拟仿真系统，体验某空调生产企业的智能客服机器人所提供的服务，以领域知识智能问答机器人代替人们在搜索引擎上一个一个地查看网页，直接给出准确的回答内容[4]。教材上要求使用Python语言编程实现Jaccard相似度系数算法，以及使用训练模型程序进行知识库模块的构建。整章教材的安排上，展示活动非常专业，学生的可参与度低。项目以python为知识背景，需要学生有一定的python基础，否则无法进行学习。

三、人工智能案例介绍

许多教师在讲授人工智能第一课时，常以体验各种人工智能软件为主，学生的认知水平主要停留在认识某个软件或程序的使用，只单纯地觉得新奇好玩。本课的教学安排不同于以往的经验，教师通过设计活动，让学生参与编程活动了解到体感游戏的核心技术，从而揭开人工智能的神秘面纱。学生对体感游戏并不陌生，摄像头也是普遍的硬件，在许多家庭电脑中也常常配备，因此，本教学案例容易实现。

本案例先让学生列举他所知道的人工智能的例子，由此归纳人工智能的概念和研究领域。接着，由人工智能的几次人机大战指出人工智能的发展历程。在这里跟学生介绍人工智能概念的提出背景，以及什么是图灵测试。接下来，介绍生活中常常使用的人工智能技术。主要有百度导航、形色植物识别、全能扫描王文字识别、同声翻译超级版的语言翻译、小爱同学智能播报，最后使用微软小冰对学校校门照片写诗的效果跟同学们提前完成的诗歌做对比。通过这些展示活动，学生对生活中的人工智能技术有了非常深刻的体验。

接下来，介绍使用图形化编程软件并配合电脑的摄像头就可以制作一款简单的体感互动游戏。

最后，引导学生思考，对于人工智能，我们需要思考的内容以及人工智能的使用规范。人工智能安全与伦理方向的内容，抢答人工智能的价值与风险，介绍维护安全的方法及相关法律法规。

本课中展示了手机上的相关智能软件，如“百度地图”导航、QQ、“小冰”聊天等。所以，在教学过程中，教师可使用同屏器把手机屏幕实时传输到投影器上，让学生真实地参与展示活动，学生会有极大的兴趣。使用图形化编程软件和摄像头能制作一款简单的体感游戏，让学生知道人工智能技术并不是高不可攀的，让学生知道人工智能技术的实现方法，由此缩短学生与人工智能技术间的距离。

四、人工智能课程模式设想

我们的社会正处在人工智能快速发展的时代，学校开展人工智能课程，能让学生学习人工智能的理念、知识和方法，可为以后的生活、就业和能力做好准备。学习人工智能，我认为可以分为AI体验与感知、AI技术与应用、AI创客与创新三个阶段。

在初级阶段“AI体验与感知”，以计算思维培养为重点，以感知和体验人工智能为辅。教师可以让学生体验各种智能APP和调用各大平台API，如百度AI开放平台、腾讯AI开放平台、科大讯飞体验中心等，学生可以在线体验动植物识别、人脸识别、文字识别、语音识别等常见的人工智能应用。

在中级阶段“AI互动与应用”，以高级计算思维培养为重点，以初步理解人工智能实现知识体系为辅助。教师可以使用基于图形化开发的编程平台，如Mind+、Kittenblock、慧编程、Mixly等图形化编程软件，让学生学习语言识别、语言合成、文字翻译、AI图像识别，配合摄像头就可以开展人脸识别、人脸对比、常用物体识别、手势识别、人体关键点识别等活动。另外，还可以加入如micro:bit、光环板、掌控板、arduino、树莓派等硬件，开展更多功能丰富的人工智能项目。

在高级阶段“AI创造与创新”，以项目式人工智能技术为重点，培养创造与革新能力。这阶段主要进行基于python编程的数据处理、各种扩展包的应用、学习TensorFlow等技术，完成语音识别与合成、计算机视觉、人机交互、传感与控制等技术。

五、结束语

人工智能课程旨在让学生掌握人工智能的基本知识，使学生具备人工智能时代所必备的知识和素养，课程的设计应与生活应用相结合，使学生能够运用人工智能知识解决生活与学习中的实际问题。