人工智能教育启蒙课《“认识”你的面容》教学设计三年级上册人工智能通用版

人工智能教育启蒙课《“认识”你的面容》教学设计一、课例简介本节课是面向小学三年级学生的人工智能教育启蒙课，从生活中常用的“刷脸支付”引入，主要围绕人脸识别技术的日常应用和简单原理创设了丰富的课堂教学活动，大胆引入智能助手（小度教育智能屏）辅助课堂教学，借助智能和希沃Link，让学生当堂体验“百度AI体验中心”的人脸检测、人脸对比和眼镜识别、情绪识别等，还运用了自行开发“人脸眼镜识别”小程序加深学生对人脸识别理解。同时，本节课还运用许多形象直观、通俗易懂的小视频丰富教学、拓展课堂。通过多种信息技术技术融合的手段设计与优化了课堂的讲解与示范，为学生参与知识理解和建构提供丰富的学习支持。整节课主要以“科普+体验”的方式，让学生在智能助教、百度AI、智能的体验中学习，在生活百科、科普视频、智能应用中启蒙成长，培养学生运用人工智能的知识和技能解决问题的能力。二、单元课程背景人工智能是引领新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力，正深刻改变着人们的生产、生活方式和学习方式。2017年，国务院颁发的《新一代人工智能发展规划》中指出，要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。近年来,国家正在大力推进智能教育，探索泛在、灵活、智能化教学环境的建设和教学模式的构建。人工智能教育已经逐渐融入到国民教育体系中。在高中阶段，颁布的《普通高中信息技术课程标准》中已经明确了人工智能教育的要求和内容。但是，在小学阶段尚处在摸索实践期，且尚未有全国统一的教材和课程。三、单元课程建构在上述的背景下，本节课就围绕着“小学阶段人工智能教育”这个概念主题，从学生日常生活已经接触到的“刷脸支付”入手，围绕人脸识别的技术和应用，设计和开发了一节人工智能教育体验课，第4课《“认识”你的面容》。由此扩展，我们从初步接触人工智能、计算机视觉、计算机听觉、智能生活四个方面，构建了小学中年段（三年级）人工智能教育的单元课程《机器也能“懂得”你》（如图1所示）。目前该课程正在实际的教学中，进行探索和实践。图1小学三年级人工智能教育《机器也能“懂得”你》单元课程体系四、学情分析本节课面向的是小学三年级学生，他们对新鲜事物的好奇心和接受力特别强，思维具有直观、形象的特点。对于人工智能的学习是初次接触，兴趣非常浓厚，脑子里充满了“十万个为什么”，但是生活经验相对薄弱，对人工智能在生活中的实际应用似懂非懂，对很多人工智能的实际应用是感到“惊讶”的。另外，三年级学生刚刚开设信息技术课程，对信息、信息技术、人工智能这些领域的知识还很陌生，对计算机操作也是刚刚开始进行系统学习，适合在看、听、玩、说之类的学习活动基础上逐步加入操作类学习活动，在“玩中学”。教学重点知识与技能①了解人脸识别在生活中的广泛应用。②了解机器“识人”所用的设备和简单过程。过程与方法通过让学生体验百度AI体验中心的各种人脸与人体识别技术，让学生与智能助教（小度智能教育屏）进行语音对话等形式多样、丰富有趣的课堂活动，从而对学生进行多种渠道和多种方式的人工智能启蒙教育。情感态度价值观①培养学生运用人工智能设备解决问题的能力。②培养学生对人工智能的热爱和探索精神。教学难点项目内容解决策略教学重点①懂得机器“识人”所用的设备。②知道人工智能在生活中的一种应用。创设生活化的情景问题导入新课：在餐厅买单时为什么可以刷脸支付？运用形象生动、丰富多彩的短视频，给学生进行直观的讲解，并录制成微课，以满足不同层次学生的需求。课堂上运用百度AI体验中心进行人脸识别的各种体验。引入智能助教（小度智能教育屏）进行教学内容的拓展和学习方法的引导。运用希沃中的课堂活动分组竞争小游戏，巩固课堂所学。教学难点①了解机器“识人”的简单过程。调用学生每天早上刷脸入校的亲身经历，讲讲背后家长提交照片入库的过程，让学生明白人脸识别门禁系统的完整使用流程，帮助学生理解机器识人的简单过程。运用形象生动、丰富多彩的短视频，给学生进行直观的讲解，并录制成微课发到班级钉钉群，以满足不同层次学生的需求。与人类识人的过程“以貌识人”进行类比和迁移，把机器识人定义为“以库识人”，并制作了形象生动的板书进行一一对应地讲解。教学策略主要教学策略科普感知+课堂体验+生活应用技术工具、平台、资源技术工具：、触控一体机、希沃Link授课助手、小度智能教育屏幕平台：百度AI体验平台、希沃备课、钉钉平台资源：自制课件PPT、课程小视频、微课资源、学生照片（当堂拍摄）技术支持的教学设计思路课前，我们利用希沃备课制作好教学课件，用剪影编辑了一些小视频，利用会声会影录制好本节课的微课，上传到钉钉平台班级群的共享文件夹中，并推送到班级，供学生课前预习或者课后复习使用。课中，我们在互动一体机、有网络、希沃授课环境下现场授课，从使用最广泛，最贴近生活的人脸识别导入人工智能教育。课堂上运用上百度AI体验中心进行人脸识别的各种体验，提供丰富的视频学习资源了解人脸识别的简单原理，借助智能助教（小度智能教育屏）进行教学内容的拓展和学习方法的引导，同时也是人工智能生活化的现实应用。从而，对学生进行多种渠道和多种方式的人工智能启蒙教育。授课过程中，利用了班级优化大师对学生课堂学习情况进行了过程性评价。最后，利用课堂评价表，对学生课堂的学习情况进行自我评价和整体课堂教学效果的反馈。课后，学生可以选择性地在钉钉平台观看本课的微课。教师利用钉钉平台的家校本功能，留一个选修作业：你在哪里见过刷脸支付或者人脸识别？请拍照上传。为下节课做好课程资源的准备。教学过程教学环节教师活动学生活动技术、资源、平台、工具设计意图课前准备介绍课堂上的“新朋友”—小度教育智能屏，课堂上遇到不懂的问题可以直接问“小度”同学。让学生提个问题，体验一下“小度”。知道小度教育智能屏的作用，知道其唤醒的口令“小度，小度……”，初步体验“小度”的使用方法和作用。智能设备进课堂，技术赋能教学，人工智能提升信息技术学科。利用智能设备来解决学生实际学习中遇到的问题。设疑导入①给学生讲一个生活中应用刷脸支付的故事。②没电的时候，可以怎样支付呢？（播放课件）回忆生活经验，日常生活中人们可以用微信支付，也可以用人脸支付。人脸支付技术,人面部的生物特点唤醒生活经验，引入课题智能助手2.点题：①小度，小度，什么是人脸识别技术？②小度，小度，“脸”字怎么写？学生聆听小度的讲解，感受智能助手的应用。智能助手，秒懂视频，语文汉字的书写及其笔顺培养学生利用智能助手解决学习中遇到的问题的能力。智能智能体验3.视频感知：观看小视频《人脸识别刷脸支付》，思考为什么可以用“人脸”来付钱？4.百度AI体验：利用投屏，现场展示人脸检测、人脸对比、情绪识别。学生观看视频，思考“人脸”识别的简单原因。学生参与现场百度AI体验。人体面部生物学特征利用九宫格拍照的小技巧通过小视频让学生初步感受人脸支付的实际应用。通过现场拍照，利用AI体验小程序，让学生充分感受人脸识别的广泛应用。原理感知5.机器是用什么来识别一个人的呢？先想想，我们人类是用什么记住一个人的长相呢？学生思考，人类和机器是怎样识别一个人的面容的。人类五官与机器设备进行类比迁移。运用类别法，帮助学生理解“机器识人”的“器官”6.结合校门口的人脸识别门禁系统，讲述机器“认识”人的过程：图像采集→建立人脸库→图像输入→人脸比对→输出结果。学生回忆每次自己刷脸进出校门的情景，思考机器“识人”的过程。生物学人类识记过程与机器识人过程迁移。调用学生刷脸进出校门时情景，帮助学生理解“人脸识别”的原理。智能助教7.小度，小度，什么是二进制？学生聆听小度的讲解，感受智能助手的应用。简单了解计算机里二进制培养学生利用智能助手解决学习中遇到的问题的能力。课堂游戏8.系沃小活动：请一个学生上台玩小游戏，其他同学用任务单完成。学生玩课堂游戏游戏记忆利用玩游戏加深学生对知识的理解课堂小结9.小结：小结机器人识人的简单原理，并与人类识人进行比较。学生比较记忆类比记忆培养学生认识世界从认知自身开始课堂课堂应用10.说一说：你还知道生活中那些地方用到人脸识别技术呢？（师出示图片，让学生说，师讲解一下较为复杂的应用场景。11.人脸识别技术进入校园，我们的未来的课堂学习会是什么样子呢？学生说一说自己身边运用到人工智能人脸识别技术的应用实例。学生观看，了解未来的智慧校园、智慧课堂会是什么样子的。联系实际生活，锻炼学生语言表达能力，在课堂上给学生提供一个“说”的机会在生活中扩展，应用，让学生学会大胆、自信地表达自己。课堂评价12.学习了这节课，你有什么收获？13利用班级优化大师，对学生进行分组评价和个人评价。学生自评学生了解自己的积分自我检测班级优化大师管理学习过程课堂效果反馈对课堂教学的过程进行管理和评价。总结延伸14.眼镜识别小程序体验：运用人脸识别技术，我们还可以自己开发出实用的小程序，例如这个自动识别人群中戴眼镜的人。学生体验利用摄像头拍照，自动检查人群中戴眼镜的同学和人数。运用自行开发的小程序，加深学生对人脸属性识别的理解。进一步巩固学生对人脸识别技术的理解和应用范围的深切感受。15.智能体验：你在哪来见过刷脸支付或者人脸识别？请拍一张照片通过钉钉交给老师。跟爸爸妈妈一起尝试一次刷脸支付。在实际生活中去体验刷脸支付、人脸识别。生活实践与应用让学生把课堂所学，在实际生活中进行运用和体验。教学流程（图）《“认识”你的面容》教学反思——小学中年段人工智能教育课堂体验式教学探索东区雍景园小学宋晓玉本节课是在小学低年级开设人工智能教育课程的一个探索和实践，面对小学三年级的学生，我们的人工智能教育以“科普+体验”的方式，让学生在体验中学习，在科普中成长。充分利用现有的设备和平台，开展人工智能教育。提及人工智能，就觉得很深不可测，无处下手，一定要搭建人工智能实验室或者购买什么智能化设别才能开展人工智能教育吗？人工智能教育真的是那么遥不可及吗？不是的，本人就专门研究如何利用身边现有的设备和平台来开展人工智能教育，所写的论文《在课堂上体验计算机视觉的教学实践探索》已经在《中国信息技术教育》杂志上发表。本节课，就是从这样的设备使用理念出发，利用人人皆有的智能，免费搭载百度AI体验中心、腾讯AI体验中心、科大讯飞AI体验中，借助希沃Link授课助手，把屏幕投影到大屏幕或者一体机上，直接在课堂上进行人脸识别的体验。同样，也可以进行语音技术、图形技术、知识与语义等人工智能的体验。让学生在课堂上获得最真实、最直接的人脸识别体验。本人还研究了，给普通摄像头编写程序，通过百度API接口，调用百度大脑，让普通的摄像头具有“智能”，也可以在课堂上直接体验人脸识别的相关技术——“人脸眼镜识别”小程序。大胆引入人工智能助教——小度智能教育屏，延伸课堂教学。目前市面上人工智能产品已经相当成熟，很多智能产品已经走进家庭生活，例如早教机、智能教育屏、智能音响等。本节课就在课堂上使用了小度智能教育屏，需要连接无线网络，当学生遇到较难的问题，也可以通过语音识别技术与小度智能教育屏对话，以解决课堂上的问题，而这本身也是一种人工智能的切实应用和体验。同时，也向学生传递了一个信号，人工智能也可以用来辅助同学们的学习，当学生遇到解决不了的问题时，问问小度，也许能找到办法或者答案，也是在培养学生利用智能化的背解决问题的能力。运用多种技术手段，实现课堂教学多样化、趣味化。基于学校目前的软硬件条件，我们运用了多钟信息技术技术平台和手段，旨在让老师们充分利好现有的技术和手段，进行课堂教学模式的创新。本节课在课堂上运用上百度AI体验中心进行人脸识别的各种体验，提供丰富的视频学习资源了解人脸识别的简单原理，借助智能助教（小度智能教育屏）进行教学内容的拓展和学习方法的引导，同时也是人工智能生活化的现实应用。在这样多技术融合环境下，创新教学模式，优化课堂教学，从而构建具有可操作性和稳定性且适用于多技术融合环境的教学模式。创建更加真实的学习情境，实现课堂教学多样化、趣味化，提高学生的合作交流、问题解决、实践创新能力。以本节课为切入点，构建整个单元的课程体系。本节课只是人工智能教育研究的一个切入点，但是整体的教学思路基本如此。关于人工智能教育纵向的每一节课，我们先从生活问题入手引出课堂教学内容，通过网站或者平台让学生当堂体验人工智能的技术，再通过丰富的短视频让学生初步感受人工智能技术的简单原理，然后又回归到实际生活的多方应用场景，最后对人工智能走