人工智能教學(xué)之體驗(yàn)平臺(tái)的使用

張建彬

【摘 要】2017年至今，全國(guó)各地很多中小學(xué)開設(shè)了人工智能課程。經(jīng)過幾年的探索與實(shí)踐，很多專家和教師認(rèn)為人工智能教學(xué)可以通過“感知體驗(yàn)”“原理探究”“創(chuàng)新實(shí)踐”幾個(gè)環(huán)節(jié)來進(jìn)行，每個(gè)環(huán)節(jié)在教學(xué)過程中起到了不同的作用。對(duì)于剛接觸人工智能的學(xué)生來說，“感知體驗(yàn)”環(huán)節(jié)能夠幫助他們直觀地了解人工智能技術(shù)的典型應(yīng)用與價(jià)值，起到直觀感知、初步了解以及激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的作用。本文將針對(duì)人工智能教學(xué)過程中的“感知體驗(yàn)”環(huán)節(jié)從作用、典型平臺(tái)和教學(xué)案例幾部分進(jìn)行闡述，與老師們就應(yīng)該如何進(jìn)行人工智能課程中“感知體驗(yàn)”環(huán)節(jié)的教學(xué)工作做些探討。

【關(guān)鍵詞】人工智能教學(xué);感知體驗(yàn);體驗(yàn)平臺(tái)

【中圖分類號(hào)】G434? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【論文編號(hào)】1671-7384（2022）02、03-097-05

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》在“人工智能初步”模塊的教學(xué)提示中指出：“在引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、嘗試用人工智能方法解決問題的過程中，讓學(xué)生初步了解和體驗(yàn)人工智能的特點(diǎn)，感受智能技術(shù)對(duì)生活與學(xué)習(xí)帶來的影響，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和探究新技術(shù)、新知識(shí)的積極性，提高他們綜合應(yīng)用信息技術(shù)的能力。”由中國(guó)教育學(xué)會(huì)中小學(xué)信息技術(shù)教育專業(yè)委員會(huì)發(fā)布的《中小學(xué)人工智能課程開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)（試行）》指出：“中小學(xué)人工智能課程的開發(fā)，要選取貼近學(xué)生日常學(xué)習(xí)和生活經(jīng)驗(yàn)的人工智能應(yīng)用情景，讓學(xué)生在環(huán)節(jié)體驗(yàn)和行動(dòng)實(shí)踐的過程中，感受、理解、掌握人工智能的原理、方法和技能;要讓學(xué)生深入感知與體驗(yàn)智能情景，提升人工智能應(yīng)用的敏感度和理解力?！鄙鲜鰞蓚€(gè)標(biāo)準(zhǔn)中提到的一系列要求，均可通過“感知體驗(yàn)”環(huán)節(jié)初步完成。

“感知體驗(yàn)”的作用與價(jià)值

如今，人工智能技術(shù)在生活中被廣泛應(yīng)用，如機(jī)場(chǎng)安檢、酒店入住等場(chǎng)景應(yīng)用了人臉識(shí)別技術(shù)，學(xué)生家里的智能音箱運(yùn)用了智能語音技術(shù)等。生活在智能時(shí)代，學(xué)生應(yīng)該具備利用人工智能應(yīng)用解決身邊問題的能力，如逛植物園時(shí)遇到不認(rèn)識(shí)的花卉可以通過識(shí)花軟件識(shí)別，遇到不認(rèn)識(shí)的單詞時(shí)，可以使用翻譯軟件等。這些用于解決生活中實(shí)際問題的技能，可以通過“感知體驗(yàn)”環(huán)節(jié)來進(jìn)行學(xué)習(xí)。

學(xué)生的生活情境有限，有很多人工智能技術(shù)在他們的生活中不是經(jīng)常應(yīng)用。學(xué)生也可以通過“感知體驗(yàn)”環(huán)節(jié)接觸更多的人工智能技術(shù)，了解它們的作用與價(jià)值，從而開闊視野、提升興趣。學(xué)生還可以對(duì)人工智能技術(shù)的價(jià)值與可能存在的隱患進(jìn)行探討。

體驗(yàn)資源的選擇與使用范圍

體驗(yàn)資源既可以是硬件資源也可以是軟件資源。如果選擇硬件設(shè)備，筆者建議教師盡量選擇貼近學(xué)生生活，在生活中已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，能夠解決真實(shí)問題，且無需花費(fèi)高昂價(jià)格購(gòu)買的產(chǎn)品，如智能音箱、語音翻譯筆等。如果條件允許，教師也可以搭建一間智能家居教室。這樣學(xué)生通過體驗(yàn)，不僅能夠激發(fā)興趣，直觀、快速地感受人工智能的價(jià)值與魅力，還能掌握其使用方法，當(dāng)在日常生活中遇到相關(guān)問題時(shí)能夠使用這些產(chǎn)品來解決，從而具備利用信息技術(shù)解決問題的能力，讓技術(shù)服務(wù)于生活。

如果無法提供硬件資源，教師也可以通過軟件平臺(tái)讓學(xué)生進(jìn)行體驗(yàn)。在選擇軟件資源時(shí)，教師要盡量選擇學(xué)生在日常生活中方便使用的資源，如一些免費(fèi)的App、微信小程序等。這樣學(xué)生不僅能在課堂中進(jìn)行體驗(yàn)，也便于在日常生活中使用。如手機(jī)中的語音識(shí)別、文字拍照識(shí)別等應(yīng)用，既方便又實(shí)用。網(wǎng)絡(luò)中也存在著一些以網(wǎng)頁形式呈現(xiàn)，用于展示與體驗(yàn)相應(yīng)功能的人工智能體驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)硬件要求（如手機(jī)、平板電腦等）相對(duì)較低，便于在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)教室中進(jìn)行操作。

不同體驗(yàn)資源的適用范圍也有所不同。如真實(shí)的硬件產(chǎn)品或一些手機(jī)App、小程序等，除具備體驗(yàn)功能外，還能夠解決實(shí)際問題。但這些產(chǎn)品封裝得較為嚴(yán)密，較難看到其中的執(zhí)行過程，可作為功能體驗(yàn)與實(shí)際應(yīng)用的首選資源。網(wǎng)頁版的平臺(tái)對(duì)軟、硬件要求低，方便操作，部分平臺(tái)還能夠初步展示相應(yīng)原理，但由于其定位于體驗(yàn)，因此解決實(shí)際問題的能力有所欠缺，適用范圍更多地定位于初步體驗(yàn)、感受技術(shù)的功能與效果，以及對(duì)原理進(jìn)行初步探究。

體驗(yàn)平臺(tái)的類型與使用

基于上文中提到的原則，同時(shí)考慮普適性及課前準(zhǔn)備等因素，筆者推薦學(xué)生能夠方便找到，無需安裝特定軟件，具有一定實(shí)用價(jià)值的幾個(gè)免費(fèi)平臺(tái)。

如果在教學(xué)過程中可以使用移動(dòng)教學(xué)終端，筆者推薦使用一些App或者小程序來進(jìn)行體驗(yàn)。這類程序具有操作便捷、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，更重要的是，學(xué)生在進(jìn)行體驗(yàn)和掌握使用方法后，可以直接用于生活之中。如在小程序中進(jìn)行語言翻譯的體驗(yàn)后，出國(guó)旅游時(shí)，便可以直接拿出手機(jī)完成語言翻譯。

1.百度AI體驗(yàn)中心

這個(gè)小程序提供了“圖像技術(shù)”“人臉與人體識(shí)別”“語音技術(shù)”“知識(shí)與語義”等多個(gè)模塊（圖1）。到目前為止，該小程序共有72個(gè)具體應(yīng)用供用戶進(jìn)行體驗(yàn)與使用，還可用于解決手寫文字識(shí)別錄入、制作人像漫畫等日常問題。在微信中搜索“百度AI體驗(yàn)中心”即可找到該小程序，點(diǎn)擊欄目名稱后，可以看到更加具體的應(yīng)用。如想讓學(xué)生體驗(yàn)手寫文字的識(shí)別效果，可以點(diǎn)擊“圖像技術(shù)”欄目下“文字識(shí)別”中的“手寫識(shí)別”，然后點(diǎn)擊下方的“上傳手寫圖片”按鈕，拍攝或從相冊(cè)中選擇一張手寫文字的圖片（圖2），就可以看到手寫識(shí)別的效果。

與“百度AI體驗(yàn)中心”類似的還有“騰訊AI體驗(yàn)中心”“網(wǎng)易AI體驗(yàn)中心”等，它們均包含了內(nèi)容豐富的人工智能體驗(yàn)?zāi)K供用戶體驗(yàn)與使用。除了這些綜合類體驗(yàn)平臺(tái)外，還有一些針對(duì)某一領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)行深入體驗(yàn)的平臺(tái)，可以讓學(xué)生進(jìn)行更為全面的體驗(yàn)，進(jìn)而對(duì)相關(guān)技術(shù)了解得更為深入。

2.訊飛AI體驗(yàn)棧

該小程序更加注重智能語音技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，除了有其他平臺(tái)中常見的“語音識(shí)別”與“語音合成”外，還提供了“語音聽寫”“游戲場(chǎng)景識(shí)別”“醫(yī)療場(chǎng)景識(shí)別”“語音評(píng)測(cè)”“聲音鑒定”“拍照閱讀”等應(yīng)用（圖3），讓學(xué)生進(jìn)行體驗(yàn)的同時(shí)，還可以思考是否需要將智能語音技術(shù)像這樣進(jìn)行細(xì)分，每一個(gè)模塊的應(yīng)用場(chǎng)景和價(jià)值是什么等問題。

如“語音評(píng)測(cè)”功能是利用智能語音技術(shù)幫助用戶進(jìn)行中、英文朗讀的練習(xí)，判斷用戶的發(fā)音是否標(biāo)準(zhǔn)。點(diǎn)擊“語音評(píng)測(cè)”選項(xiàng)，屏幕中央會(huì)出現(xiàn)文字內(nèi)容，用戶按住下方的“授權(quán)錄音”按鈕后即可朗讀，可以進(jìn)行中、英文內(nèi)容的選擇，也可以輕觸屏幕，自由編輯文本內(nèi)容進(jìn)行朗讀。朗讀結(jié)束后，程序會(huì)對(duì)朗讀是否標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)測(cè)，提示哪些詞發(fā)音不標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)功能是對(duì)錄音文件進(jìn)行語音識(shí)別，目前這在大部分體驗(yàn)平臺(tái)中是沒有的。

3.曠視AI體驗(yàn)中心

該小程序更加關(guān)注人臉與人體識(shí)別相關(guān)技術(shù)的研究。因此它的體驗(yàn)平臺(tái)中，人臉與人體識(shí)別的模塊更加豐富，包含“人臉分析”“顏值評(píng)分”“情緒識(shí)別”“人臉對(duì)比”“人臉融合”“膚質(zhì)評(píng)估”“多人臉檢測(cè)”“人體分析”“多人體檢測(cè)”“手勢(shì)識(shí)別”等（圖4）。教師可以利用移動(dòng)設(shè)備具有攝像頭的優(yōu)勢(shì)，讓學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)拍照進(jìn)行體驗(yàn)，提升學(xué)習(xí)樂趣。如在主界面中點(diǎn)擊“人臉融合”，然后上傳兩張照片后即可進(jìn)行人臉融合，還可以點(diǎn)擊“我要曬圖”，將融合后的照片保存、分享，非常有意思（圖5）。

此外，還有很多關(guān)注特定功能的體驗(yàn)小程序，如“AI導(dǎo)診”“AI拍照掃描翻譯”“智能垃圾分類”“聲紋識(shí)別”等。教師們可以根據(jù)教學(xué)需要選擇使用。

4. 阿里視覺智能平臺(tái)

百度、騰訊、阿里巴巴、科大訊飛、曠視科技等公司除了提供微信小程序形式的體驗(yàn)平臺(tái)外，還各自推出了網(wǎng)頁版的人工智能開放平臺(tái)，在很多技術(shù)介紹的模塊中均提供了應(yīng)用體驗(yàn)的內(nèi)容，其中有一些內(nèi)容是小程序中所沒有的。網(wǎng)頁版的優(yōu)勢(shì)在于直接使用計(jì)算機(jī)中的網(wǎng)頁瀏覽器即可進(jìn)行體驗(yàn)，非常方便。很多教材中的實(shí)踐體驗(yàn)環(huán)節(jié)使用的也是這些平臺(tái)。

與小程序相比，網(wǎng)頁版的體驗(yàn)功能并沒有單獨(dú)做成一個(gè)平臺(tái)，而是“隱藏”在AI開放平臺(tái)中，尋找起來稍微有些復(fù)雜。一般情況下，都在各大AI開放平臺(tái)的“開放能力”“技術(shù)能力”或“能力廣場(chǎng)”欄目中。以阿里視覺智能平臺(tái)為例，打開其網(wǎng)頁（https：//vision.aliyun.com），然后點(diǎn)擊“能力廣場(chǎng)”欄目，就可以看到內(nèi)容豐富的具體技術(shù)名稱（圖6）。

點(diǎn)擊具體的技術(shù)名稱后，就可以看到該項(xiàng)技術(shù)的具體內(nèi)容，其中包括功能體驗(yàn)（具體體驗(yàn)操作在此部分進(jìn)行）、相關(guān)代碼、應(yīng)用場(chǎng)景等內(nèi)容。學(xué)生不僅能夠進(jìn)行體驗(yàn)，還能夠利用這些內(nèi)容進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)與思考。如點(diǎn)擊“人臉檢測(cè)與五官定位”即可看到產(chǎn)品體驗(yàn)、相關(guān)代碼和應(yīng)用場(chǎng)景等界面。

目前常用的免費(fèi)人工智能體驗(yàn)平臺(tái)的相關(guān)信息如表1所示。

體驗(yàn)平臺(tái)在教學(xué)中的應(yīng)用

這些體驗(yàn)平臺(tái)雖然內(nèi)容豐富，但出于技術(shù)展示與體驗(yàn)的定位，功能相對(duì)簡(jiǎn)單，我們?cè)诮虒W(xué)過程中該如何使用這些平臺(tái)，以達(dá)成教學(xué)目標(biāo)呢？

首先，我們需要對(duì)教學(xué)過程中的“感知體驗(yàn)”環(huán)節(jié)進(jìn)行精準(zhǔn)定位。通常情況下，“感知體驗(yàn)”環(huán)節(jié)的目的是讓學(xué)生通過體驗(yàn)，了解人工智能技術(shù)相關(guān)應(yīng)用，感受人工智能技術(shù)的價(jià)值，同時(shí)提升學(xué)習(xí)興趣和解決生活中實(shí)際問題的能力。對(duì)于某些內(nèi)容，在該環(huán)節(jié)還能夠讓學(xué)生理解其簡(jiǎn)單流程，便于思維方式的培養(yǎng)。在設(shè)計(jì)體驗(yàn)任務(wù)的過程中，教師最好設(shè)計(jì)與學(xué)生生活相關(guān)的真實(shí)任務(wù)，同時(shí)配以問題讓學(xué)生進(jìn)行思考。下面通過幾個(gè)案例來說明如何利用體驗(yàn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)。

1.文字識(shí)別與翻譯

問題描述：出國(guó)旅游時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到無法看懂指示牌上內(nèi)容的情況，如果遇到這樣的問題，你該怎么辦呢？能否使用人工智能小程序解決這個(gè)問題呢？

問題分析：遇到這樣的問題時(shí)，我們可以對(duì)指示牌進(jìn)行拍照，然后通過文字識(shí)別功能識(shí)別出照片中的文字，然后使用機(jī)器翻譯技術(shù)將識(shí)別出來的外文翻譯成中文。

體驗(yàn)平臺(tái)：可以讓學(xué)生使用文字識(shí)別與機(jī)器翻譯的體驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行體驗(yàn)，嘗試解決問題，并對(duì)應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.文字錄入

問題描述：有幾份紙質(zhì)文章，需要錄入到計(jì)算機(jī)中變?yōu)殡娮影孢M(jìn)行保存，請(qǐng)根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合人工智能體驗(yàn)平臺(tái)，說一說用哪種方式輸入更為合適。

問題分析：在選取紙質(zhì)文字方面，可以選擇簡(jiǎn)短的印刷體、內(nèi)容較長(zhǎng)的印刷體、內(nèi)容較短的手寫體等，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)際情況選擇具體技術(shù)來解決問題。

體驗(yàn)平臺(tái)：本任務(wù)的目的是讓學(xué)生了解目前可以解決文字錄入的方法有哪些，以及每種方法更適合怎樣的情況。如簡(jiǎn)短的文字直接使用鍵盤打字錄入即可，內(nèi)容較長(zhǎng)印刷規(guī)范的紙質(zhì)文章可以使用拍照后進(jìn)行文字識(shí)別的方式進(jìn)行錄入，書寫內(nèi)容潦草，機(jī)器無法識(shí)別的文章，可以通過語音錄入的方式完成。因此，可以使用文字識(shí)別平臺(tái)及語音識(shí)別平臺(tái)來完成該任務(wù)。

3.人臉?biāo)阉?/p>

問題描述：學(xué)校使用電子班牌進(jìn)行人臉識(shí)別簽到，請(qǐng)?bào)w驗(yàn)“人臉?biāo)阉鳌睉?yīng)用，說一說人臉簽到的流程是怎樣的，你還在生活中哪些地方見過“人臉?biāo)阉鳌钡膽?yīng)用。同時(shí)體驗(yàn)“人臉對(duì)比”功能，說一說“人臉?biāo)阉鳌迸c“人臉對(duì)比”的區(qū)別，以及它們可以用在哪些場(chǎng)景、解決什么問題。

問題分析：學(xué)生生活中親身經(jīng)歷的場(chǎng)景有些采用人臉對(duì)比技術(shù)，如機(jī)場(chǎng)、火車站進(jìn)站安檢、酒店入住進(jìn)行人臉識(shí)別等，也有一些應(yīng)用了人臉?biāo)阉骷夹g(shù)，如刷臉簽到、手機(jī)刷臉解鎖等。人臉對(duì)比是人臉?biāo)阉髦械囊粋€(gè)重要環(huán)節(jié)，為了更好地理解這些知識(shí)，需要對(duì)人臉?biāo)阉鞯牧鞒踢M(jìn)行體驗(yàn)。

體驗(yàn)平臺(tái)：可以選擇包含“人臉對(duì)比”及“人臉?biāo)阉鳌惫δ艿钠脚_(tái)進(jìn)行體驗(yàn)。

體驗(yàn)平臺(tái)使用過程中的注意點(diǎn)

本文中介紹的體驗(yàn)平臺(tái)均為免費(fèi)平臺(tái)，它們不是為人工智能教學(xué)專門定制開發(fā)的，因此在使用過程中會(huì)存在一些需要教師們注意的問題。

在內(nèi)容方面，這些平臺(tái)的內(nèi)容未能涉及人工智能課程的全部?jī)?nèi)容。教師們需要根據(jù)具體教學(xué)內(nèi)容，有針對(duì)性地選擇使用。同時(shí)，平臺(tái)中的內(nèi)容可能會(huì)隨時(shí)調(diào)整，需要教師們?cè)谑褂弥霸俅未_認(rèn)。

在技術(shù)方面，小程序平臺(tái)使用微信登錄，每位學(xué)生的賬號(hào)相對(duì)獨(dú)立，暫未發(fā)現(xiàn)問題。只是有些小程序（如聲紋識(shí)別）需要單獨(dú)注冊(cè)賬號(hào)后才能使用。網(wǎng)頁類平臺(tái)的部分內(nèi)容也需要注冊(cè)賬號(hào)，登錄后使用。對(duì)于不需要注冊(cè)、登錄的體驗(yàn)功能，往往對(duì)同一個(gè)IP地址的并發(fā)連接數(shù)進(jìn)行了限制，這就導(dǎo)致對(duì)于同一個(gè)平臺(tái)，先操作的學(xué)生能夠正常體驗(yàn)，后操作的學(xué)生無法操作或出現(xiàn)報(bào)錯(cuò)的情況。遇到這種情況時(shí)，建議多挑選幾個(gè)功能類似，能夠達(dá)成目標(biāo)的平臺(tái)供學(xué)生體驗(yàn)，或在設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，多設(shè)計(jì)幾個(gè)任務(wù)，讓學(xué)生按照不同的順序使用不同平臺(tái)完成，避免同一平臺(tái)同時(shí)使用人數(shù)過多導(dǎo)致無法使用的情況。

在個(gè)人信息安全方面，體驗(yàn)過程中需要學(xué)生上傳照片、音頻等內(nèi)容，教師應(yīng)提醒學(xué)生注重個(gè)人敏感信息的保護(hù)。

希望這些體驗(yàn)平臺(tái)，能夠幫助教師們更加有效地進(jìn)行人工智能教學(xué)，能夠讓學(xué)生喜歡上人工智能，并利用人工智能技術(shù)解決問題。

作者單位：北京師范大學(xué)附屬中學(xué)