小学人工智能教学的初步探索

小学人工智能教学的初步探索
摘录:
那么在课堂上怎样可以让学生能够使用人工智能呢?我到了一个网站,里面有一些关于语音识别类的一些人工智能的应用。老师在这个时候就可以引入人工智能的一个重要概念-模型。这样做使学生对于计算思维,人工智能的算法有了直观的认识,并且有了直接动手和操作的经验,可以说完成了了解和理解的层面,开始进入了掌握层面。
波特率发生器但是,如果电脑室里没有摄像头,或者只有几个摄像头,达不到每个学生一个摄像头,那么这次的关于计算机视觉的人工智能教学就无法完成,或者完成效果不好。这个就是现在人工智能教学的窘境。
关键词:小学;人工智能;教学
一、人工智能的发展对教育的需求
人工智能的涉及数学、经济学、神经科学、心理学、哲学、计算机工程、控制论、语言学、
生物学、认知科学、仿生学等学科,有着十分广泛和极其丰富的研究内容,包括认知建模、知识表示、知识推理、知识工程、机器感知、机器思维、机器学习、机器行为等,需要高层次的研究人才。
人工智能教育就是指为适应智能社会而发展的新型教育形态,其目标是培养具有引领智能社会发展、创新智能科技形态、建构智能社会文化的高素质社会人才。人工智能教育将升级、优化、融合现有的教育系统,并在教育目标、课程体系、教学环境、教学方式、教育评价等全部要素上推进现有教育教学系统的改进。
二、人工智能教育的优势和缺陷
    伴随人工智能的发展,人工智能典型应用,已经走进人们的视野,有些应用甚至广泛渗入人们的日常生活与生产中了。通过大数据研究,可以发现,指纹识别、语言翻译等应用使用过的人数最多,均已超过 50%的比例;
有专项的研究发现绝大多数学生至少体验或使用过1项人工智能应用,有超过57%的学生至少体验过两项应用,这说明目前社会所供给的人工智能应用在生活中已具有相当好的可获得性,这对实施人工智能教育提供了非常好的应用基础。
但是同样的调查数据表明,知道人工智能的大概原理及基本实现方法的学生比例不超过16%,说明大部分学生对人工智能的认知仅停留在名词的了解和基本使用上。
大部分学校在人工智能课程的开设方面仅体现了人工智能应用层面的内容,如程序设计、机器人、创客等,未能体现人工智能的核心内容与核心算法。部分学校以程序设计课程代表人工智能课程,未能体现人工智能的核心算法特征。部分学校以机器人课程代表人工智能课程,以机器人的行动代表人工智能应用,未能体现人工智能的智能特征。部分学校以能实现智能控制的创客作品代表人工智能课程,未能体现人工智能的大数据处理的特征。
三、小学人工智能教育的初步探索
我在小学人工智能教学的过程中发现。学生对于人工智能是非常感兴趣的。但是到底是什么是人工智能学生都搞不清楚。所以我首先从学生的生活入手。在学生的生活中,其实很多地方都是用到了人工智能。那么在课堂上怎样可以让学生能够使用人工智能呢?
我到了一个网站,里面有一些关于语音识别类的一些人工智能的应用。课堂上当学生们打开这个网站以后。学生们可以输入一段话,就可以通过语音识别的模块直接把它变成一
段语音。学生们平时在的使用上,都经常使用语音的输入。所以通过语音识别的模块,可以把语音变成文字。通过平时学生的生活和课堂上面的教学。学生可以体会到语音和文字之间的相互转换。
那么这个转换是怎么样实现的呢?老师在这个时候就可以引入人工智能的一个重要概念-模型。那么语音转成文本或者是文本转成语音都是依靠识别模型完成的,识别模型就是一个比较完善的可以使用的“转化器”。语音有语音识别的模型,文字有文字识别的模型。语音和文字之间的相互转换就是依靠了这两个模块,最后可以成功的完成转换。
这就是在了解层面进行人工智能的教育。
为了让学生能够更深入地理解人工智能。我使用了机器人小车和人工智能小车。机器人小车可以使用声音传感器。在程序上可以设置为两种状态。一种是有声音的情况下,机器人会往前走。第2种是没有声音的情况下,机器人就会停止。这种识别是机器人程序的作用,并不是人工智能的应用。
所以我又使用了可以搭载人工智能识别模块的机器人小车。这种机器人小车搭载了语音识
别的模块,可以按照一些简单的指令进行行走。我在程序里只是设置了简单的4个指令:就是前进、停止、左转、右转。我还保留了两个指令,让学生自己去添加,一个是倒退,一个是加速。那么学生就体会和理解了机器人程序和人工智能程序的不同。
后来我又到了一种人形机械人的设备。这种人形机器人,自带了语音识别的模块,而且还自带了麦克风和喇叭。1台机器人,就可以实现文字转语音,语音转文字。而且可以通过编程,对机器人进行语音的控制。甚至还可以指挥机器人进行跳舞呢,效果非常好。
学生对于人工智能的感受也会更加深刻,而且能够直接编程去使用识别模型来达成人工智能的效果。使学生对于计算思维,人工智能的算法有了直观的认识,并且有了直接动手和操作的经验,可以说完成了了解和理解的层面,开始进入了掌握层面。
四、人工智能教育的窘境
计算机视觉是人工智能AI的核心领域。其实学生在平时的生活中已经感受到了计算机视觉。普遍应用在生活中的人脸识别就是同学们经常遇到的。那么。怎样在教学中让学生能够体会到计算机视觉呢?rvpn
我到了一个网站,是可以识别人类的表情:人类的哭脸,人类的笑脸,有没有戴眼镜,有没有戴帽子,是男性还是女性,都可以识别出来。电脑室的电脑刚好自带有一个摄像头。所以当学生打开了这个网站以后,就可以自己去慢慢使用各种的识别效果,非常有趣,非常好玩,课堂教学的气氛也是非常好,非常热烈。
但是,如果电脑室的电脑没有摄像头呢?我就很难达到相同的教学效果,这就是现在人工智能教育的窘境。
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我在教学中是根据现在疫情的情况,设计了口罩的主题。戴口罩已经成为一个常态,那么我们能不能够是依靠识别模型去识别一个人有没有戴口罩呢?如果有戴口罩就放一个优美的音乐。如果没有戴口罩就会放出警报声。
这样一个识别的模块其实并不难建成,但是老师在备课时就需要去寻相关的网站和软件,还要配备摄像头,为人工智能教学带来了困难。
老师利用摄像头和同学们的口罩,在网站或者软件的支持下,就可以建立一个识别的模型。通过摄像头进行拍照,首先拍戴口罩的照片:不同角度的戴口罩照片拍几张。然后把照片导入模型,经过训练后,很快就可以完成一个口罩的识别模型。
当在程序里使用这个识别模型后,就可以通过摄像头判断一个人是否有戴口罩。符合这个模型的就是戴了口罩,可以放音乐;不符合这个模型的,就是没戴口罩,就放警告声。通过这一个识别模型和识别程序的完成和测试已经最后成功,学生体会到了怎样建立一个新的模型,怎样对模型进行训练,最后怎样调用这个模型来完成识别。学生对于人工智能类别的机器学习和深度学习有了一个非常深刻的认识,可以说初步完成了掌握的层次。
但是,如果电脑室里没有摄像头,或者只有几个摄像头,达不到每个学生一个摄像头,那么这次的关于计算机视觉的人工智能教学就无法完成,或者完成效果不好。这个就是现在人工智能教学的窘境。
免洗内裤我非常想在人工智能的课堂上达到一个垃圾分类的教学效果。一个可以自动开关的垃圾桶和人工智能的识别模型,我们就可以实现垃圾分类的教学效果。非常遗憾,一直没能到相关的设备和软件,无法实现。
还有就是人工智能的自动驾驶小车。这是一个语音控制的小车,同时又可以进行颜的识别。如果再加上图像识别的话,那么小车就可以识别行驶的标志。根据这些标志,这部小车可以完成一个基本的自动驾驶效果。我设想中:这一部人工智能的小车,既可以使用语
音控制小车的行动,小车又可以根据红绿灯完成停止和启动,还可以自动的识别轨迹和标志,完成小车的转弯、减速、加速、停止,甚至是倒车入库。
如果这部自动驾驶的智能小车可以在课堂上提供给学生来完成学习,一定可以使学生对于人工智能进入深层次的理解和熟练掌握的程度,但是,到现在为止,还是无法实现,这就是现在学校人工智能教育的窘迫和窘境。
                                      深圳市靖轩小学  陈漫
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【参考网站和文献】
[1]国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见[DB/OL].[2015-07-01].
[2]国务院.中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要[DB/OL].[2016-03-17].
[3]吴永和,刘博文,马晓玲.构筑“人工智能+教育”的生态系统[J].远程教育杂,2017,35(05)
霓虹灯变压器[4]发改高技.关于印发《“互联网+”人工智能三年行动实施方案》的通知[DB/OL].[2016-05-1
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[5]国务院政府工作报告[DB/OL].[2017-03-16].
[6]国务院.关于印发新一代人工智能发展规划的通知[DB/OL].[2017-07-08].

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