李霞

摘要：人工智能已成為新時代中國的重要發(fā)展戰(zhàn)略，而面向全國青少年普及人工智能教育的相關(guān)課程，更是亟待提上基礎(chǔ)教育的日程。筆者聚焦AI人工智能，結(jié)合《AI在未來小鎮(zhèn)》的教學(xué)過程提出主題式教學(xué)方法。

關(guān)鍵詞：人工智能;AI在未來小鎮(zhèn);主題式教學(xué)

中圖分類號：TP18;G642 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1992-7711（2021）14-073

信息技術(shù)學(xué)科無疑在切入中小學(xué)人工智能領(lǐng)域的學(xué)習(xí)中起到了“基石”的作用。本區(qū)信息技術(shù)學(xué)科發(fā)展也一直致力于推進(jìn)人工智能教育，在區(qū)里的支持下，本校也全面跟上形勢，在初一年級開展了以人工智能為主題的常規(guī)性綜合實(shí)踐課程《AI在未來小鎮(zhèn)》，在這座未來小鎮(zhèn)中，有多個主題層層遞進(jìn)。在學(xué)習(xí)的過程中，筆者也進(jìn)行了思考，如何讓教師授課過程更加有趣，讓學(xué)生更加易于理解和接受，在多個主題的學(xué)習(xí)過程中，強(qiáng)化設(shè)計(jì)理念并創(chuàng)新應(yīng)用，更能體現(xiàn)出教育的活力[1]。

主題1：翻譯大師

主題情境：未來小鎮(zhèn)歡迎世界各國的朋友前來參觀，所以需要為小鎮(zhèn)居民設(shè)計(jì)一款翻譯器。在這個“翻譯大師”主題中，我們要設(shè)計(jì)一款能夠通過語音+文本輸入，經(jīng)過APP翻譯，再以多國語言的語音+文本的方式輸出。具體翻譯器的工作過程如下圖1所示：

作為教師，可以將這個復(fù)雜的主題拆分成幾個環(huán)環(huán)遞進(jìn)的子任務(wù)，加深學(xué)生的理解。

第一階段：理解翻譯的實(shí)質(zhì)

起始課，從文本翻譯至文本。作為起始課的任務(wù)，務(wù)必讓學(xué)生理解翻譯的原理。為了讓學(xué)生更好理解，可由“百度翻譯”導(dǎo)入新課，有了直觀感受，學(xué)生就清楚地知道至少需要三個組件：文本輸入框、按鈕觸發(fā)翻譯、標(biāo)簽顯示譯文。在APP界面設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，按順序添加了三個組件，設(shè)置相應(yīng)屬性后，切到邏輯設(shè)計(jì)進(jìn)行程序的編寫。對于這個簡易的翻譯器，只要在唯一的按鈕中編寫程序，觸發(fā)執(zhí)行：當(dāng)‘翻譯按鈕被點(diǎn)擊，則調(diào)用‘Yandex語言翻譯器請求翻譯，翻譯內(nèi)容來自文本輸入框中的文本，選擇翻譯語種為‘en英語，獲得譯文后傳遞給標(biāo)簽文本顯示結(jié)果。這樣一個易于理解的翻譯程序就完成了。接下來，將其打包后發(fā)送到模擬器（PAD）進(jìn)行調(diào)試，即成功完成起始課的任務(wù)。對于這種單線程的任務(wù)，學(xué)生整體完成度很高。

第二階段：學(xué)習(xí)‘語音識別器組件

接下來，就要引入語音識別的功能了，語音識別需要借助‘語音識別器組件，在起始課完成的APP的基礎(chǔ)上，添加一個按鈕實(shí)現(xiàn)語音識別功能，在語音識別按鈕中編寫程序，觸發(fā)執(zhí)行：當(dāng)‘語音識別按鈕被點(diǎn)擊，則調(diào)用‘語音識別器，將識別結(jié)果返回到文本輸入框中即可。

第三階段：學(xué)習(xí)‘文本語音轉(zhuǎn)換器組件

有了前兩階段的鋪墊，學(xué)生很自然會想到如何實(shí)現(xiàn)將譯文讀出來的功能。要實(shí)現(xiàn)這一功能，則需要借助‘文本語音轉(zhuǎn)換器組件。那么調(diào)用‘文本語音轉(zhuǎn)換器組件的程序語句應(yīng)該添加在哪里呢？在沒有添加語音輸出功能前，正常是‘Yandex語言翻譯器將獲取的譯文給到標(biāo)簽文本顯示出來，那么在文本顯示的同時，再將此譯文通過調(diào)用‘文本語音轉(zhuǎn)換器，念讀出來，實(shí)現(xiàn)功能。

第四階段：引入列表，實(shí)現(xiàn)多國語言翻譯功能

在前三階段拆解任務(wù)完成后，如何實(shí)現(xiàn)多國語言的翻譯？既然涉及多選項(xiàng)的功能，那自然要用到列表組件。首先，在APP界面設(shè)計(jì)中，需要在譯文標(biāo)簽的下方，添加一個‘列表顯示框用于進(jìn)行語種選擇。而在程序編寫中，需要對Screen進(jìn)行一個初始化，創(chuàng)建一個多國國家名的縮寫列表，然后在翻譯按鈕中調(diào)用‘Yandex語言翻譯器時，添加一句‘翻譯語言來自‘語種選擇的‘選中項(xiàng)，當(dāng)‘Yandex語言翻譯器接收到某個國家語種的選項(xiàng)，則以該國語言文本形式輸出，同時，‘文本語音轉(zhuǎn)換器根據(jù)該國譯文，進(jìn)行念讀。

至此，所有功能全部實(shí)現(xiàn)。

第五階段：功能性拓展

知識拓展環(huán)節(jié)，提供給少部分學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)行綜合性發(fā)揮。如何在APP界面添加一個圖像組件來實(shí)現(xiàn)切換語種翻譯的同時，顯示出該國國旗的圖片呢？根據(jù)需求來實(shí)現(xiàn)功能，既然要顯示不同國家國旗，那么需要一個圖像組件，素材庫中提前導(dǎo)入多幅國家國旗，并統(tǒng)一命名格式為‘國家名縮寫.jpg，添加一組程序，當(dāng)進(jìn)行了‘語種選擇后，將‘語種選擇的‘選中項(xiàng)與‘.jpg進(jìn)行‘合并字符串，生成相應(yīng)國旗的圖片名，顯示在‘圖像組件區(qū)域里。這里的功能實(shí)現(xiàn)其實(shí)不難理解，難就難在借助‘合并字符串這一思路，通過‘翻譯語種選擇項(xiàng)來生成相應(yīng)國旗的圖片名，這是一個彎彎繞，能思考出這一點(diǎn)的學(xué)生，就會很有成就感。

經(jīng)過這五輪知識點(diǎn)的層層疊加遞進(jìn)，學(xué)生此時對翻譯器的功能組成已經(jīng)了解透徹。并且，對于各組件的使用場合，實(shí)現(xiàn)效果等均已掌握，這就讓學(xué)生后續(xù)進(jìn)行個性化的創(chuàng)造設(shè)計(jì)提供了可能性。只有真正理解了知識點(diǎn)的功能，才能做到融會貫通。

主題2：掌上繪畫板

主題情境：未來小鎮(zhèn)即將舉辦一場派對，需要張貼大量的海報(bào)，于是動員居民都來設(shè)計(jì)海報(bào)，需要你為小鎮(zhèn)居民設(shè)計(jì)一款能隨手創(chuàng)作的電子繪畫板。

在“掌上繪畫板”主題活動中，最終要實(shí)現(xiàn)的功能是能夠繪畫，畫筆粗細(xì)可調(diào)，畫筆顏色可隨滑動條滑動而變化，另外，還有實(shí)現(xiàn)拍照功能，計(jì)時功能，橡皮擦功能和保存圖畫功能。這些功能集為一體，構(gòu)成一款功能強(qiáng)大的繪圖APP。那么，教師還是要將目標(biāo)分解。

第一階段：弄清楚繪圖原理

‘畫布組件中的繪制原理是利用坐標(biāo)值定位，畫布左上角頂端預(yù)設(shè)為原點(diǎn)（0，0），手指在畫布上的觸屏落點(diǎn)即為當(dāng)前坐標(biāo)（x，y），軟件再自動生成坐標(biāo)（前點(diǎn)x，前點(diǎn)y），即當(dāng)前（x，y）坐標(biāo)的前一落點(diǎn)，然后依據(jù)這兩點(diǎn)，連接成線段，以此類推，繪制出線條（如圖2）。搞清楚原理，才能讓學(xué)生在編寫程序的時候，有理有據(jù)，思路清晰。

第二階段：調(diào)節(jié)畫筆的粗細(xì)和顏色

調(diào)節(jié)畫筆的粗細(xì)可以利用‘滑動條組件，先在其屬性中設(shè)定滑塊的最大和最小范圍值，通過滑塊位置的改變，來反應(yīng)變化的數(shù)值，從而調(diào)節(jié)畫筆的粗細(xì)。同樣道理，畫筆顏色也可以通過RGB三原色的值來改變，那么分別設(shè)置三個滑動條組件，通過對這三個滑塊位置的改變，來對應(yīng)改變RGB三色的數(shù)值，從而達(dá)到改變顏色的效果。這一階段，讓學(xué)生掌握了‘滑動條組件的使用方法，可以應(yīng)用于畫筆粗細(xì)和顏色的調(diào)節(jié)，卻不僅限于此，在后續(xù)的學(xué)習(xí)中可以發(fā)揮更大的作用。

第三階段：照相機(jī)組件和計(jì)時器組件的添加

在能夠達(dá)成最基本的繪圖功能后，為了讓“掌上繪畫板”APP的功能更強(qiáng)大更吸引使用者，勢必需要再引入一些炫技性功能，這也是更能吸引學(xué)生繼續(xù)完善這款A(yù)PP的動力。簡單來說，照相機(jī)組件的功能就是拍照，并將拍到的照片返回給畫布作為其背景圖片，在此背景上仍可繼續(xù)繪畫。而計(jì)時器組件的實(shí)用性就更強(qiáng)一些，不僅可以調(diào)用安裝此款A(yù)PP的手機(jī)中的計(jì)時功能，用來獲取當(dāng)前時間，還可以在固定的某個時間內(nèi)觸發(fā)某個事件，還可以執(zhí)行與時間相關(guān)的各種計(jì)算，例如可以實(shí)現(xiàn)APP界面中背景圖片每1000毫秒切換一次。在這款“掌上繪畫板”APP中，我們可以把計(jì)時器語句寫入‘保存圖片按鈕，將繪制的圖片主題與保存時間通過‘合并字符串重命名為該幅圖畫的名稱，并將其顯示在圖畫底部（如圖3）。

經(jīng)過學(xué)生不斷地完善，“掌上繪畫板”APP終于在版本多次更迭后上市，相信未來小鎮(zhèn)的居民們會很滿意。

在以上《AI在未來小鎮(zhèn)》主題式教學(xué)的過程中，筆者有如下思考：

（1）在新的教育環(huán)境下，教師要靈活地把知識點(diǎn)融入多個主題中，采取邊用邊學(xué)，學(xué)以致用的創(chuàng)新教學(xué)模式。讓學(xué)生在每個階段都能收獲一個階段性的作品，體驗(yàn)創(chuàng)作的成就感，這種教學(xué)方式，更能激發(fā)出學(xué)生對學(xué)習(xí)的渴望，對知識的向往。

（2）一個看似十分龐大的項(xiàng)目，往往會讓人心生畏懼，選擇逃避。那么教師要幫助學(xué)生認(rèn)清本質(zhì)，教會學(xué)生把項(xiàng)目拆解成一個個小的知識點(diǎn)，逐個擊破每一個小點(diǎn)。

（3）當(dāng)學(xué)生掌握了拆解的知識點(diǎn)之后，接下來教師要教會學(xué)生讓這些知識點(diǎn)彼此相交，幫助學(xué)生形成一個互助型的學(xué)習(xí)共同體。這樣，才能得到1+1大于2的效果。

（4）人工智能對教育發(fā)展有著巨大的推進(jìn)力，能為“教與學(xué)”提供智能化、個性化的綜合性學(xué)科資源，推動信息技術(shù)與智能教育的創(chuàng)新和融合，并為構(gòu)建面向智能化時代發(fā)展的教育提供新思想。隨著人工智能開始在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，作為身處一線基礎(chǔ)教育的信息技術(shù)教師，更是站在了智能化教育改革的風(fēng)口浪尖，而以人工智能為主題的常規(guī)性綜合實(shí)踐課程的開展，為教育的改革和發(fā)展提供了很好的示范作用。

（5）AI人工智能的教學(xué)，可以說剛剛起步。不論哪個學(xué)段開設(shè)人工智能課程，都應(yīng)該以核心素養(yǎng)培養(yǎng)作為前提，以算法和編程實(shí)踐為抓手。為滿足多元化教學(xué)的需求，可以考慮針對不同層次的學(xué)生實(shí)施不同難度的編程教學(xué)，讓學(xué)生學(xué)會用編程的思維方式去解決實(shí)際問題，最終讓每個學(xué)生學(xué)會使用和體驗(yàn)日常生活中的人工智能產(chǎn)品，全方位地培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維、創(chuàng)新思維，讓學(xué)習(xí)充滿活力。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉永，胡欽曉.論人工智能教育的未來發(fā)展：基于學(xué)科建設(shè)的視角[J].中國電化教育，2020 .

（作者單位：南京市中華中學(xué)上新河初級中學(xué)，江蘇 南京 210019）