基于自然語言處理NLP初中人工智能項目式教學(xué)實踐

摘" 要" 項目式學(xué)習(xí)作為一種教學(xué)方式，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力為核心，可以有效促進(jìn)學(xué)生綜合素養(yǎng)的發(fā)展。目前，項目式教學(xué)在中小學(xué)教育教學(xué)中已有了一定的應(yīng)用，但對項目式教學(xué)的研究和實踐還不夠深入。基于自然語言處理 NLP技術(shù)的項目式教學(xué)具有多學(xué)科融合、任務(wù)驅(qū)動、綜合應(yīng)用等特點，有助于培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。以“向網(wǎng)絡(luò)欺凌 Say No”項目為例，對基于自然語言處理 NLP技術(shù)的初中人工智能項目式教學(xué)實踐進(jìn)行研究，旨在為初中人工智能項目式教學(xué)實踐提供可借鑒的案例與經(jīng)驗，為中小學(xué)開展人工智能教育提供參考。

關(guān)鍵字" 人工智能；自然語言處理；NLP；網(wǎng)絡(luò)欺凌

中圖分類號：G633.67" " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）23-0-05

0" 引言

近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和移動通信技術(shù)的發(fā)展與普及，通過網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)欺凌逐漸成為全球青少年面臨的共同問題。由于青少年對網(wǎng)絡(luò)的依賴性較強，缺乏足夠的心理抵抗能力，因此網(wǎng)絡(luò)欺凌對青少年的影響尤為嚴(yán)重，青少年成為主要受害者。曾發(fā)生多宗青少年因在網(wǎng)上受到羞辱而患上抑郁癥，甚至自殺的事件。因此，在國家大力提倡發(fā)展人工智能的背景下，能不能利用人工智能技術(shù)防止或減少網(wǎng)絡(luò)欺凌現(xiàn)象呢？這是值得探討的問題。本文以“向網(wǎng)絡(luò)欺凌Say No”項目為例，引導(dǎo)學(xué)生通過學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)，在防范網(wǎng)絡(luò)欺凌的同時激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高信息素養(yǎng)和思維能力，為初中人工智能項目式教學(xué)實踐提供可借鑒的案例與經(jīng)驗，為中小學(xué)開展人工智能教育提供參考。

1" 網(wǎng)絡(luò)欺凌的現(xiàn)狀

網(wǎng)絡(luò)欺凌是指個人或群體利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)字技術(shù)對他人進(jìn)行攻擊、侮辱、威脅或騷擾的行為。網(wǎng)絡(luò)欺凌的形式多種多樣，包括言語辱罵、人身攻擊、惡意造謠、惡搞、盜用他人信息等，甚至還有利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)詐騙。隨著互聯(lián)網(wǎng)的日益普及，網(wǎng)絡(luò)欺凌的范圍也越來越廣，且不受時間和地域的限制，可以隨時隨地進(jìn)行。網(wǎng)絡(luò)欺凌對青少年的影響尤為嚴(yán)重，青少年成為主要受害者，因為他們對網(wǎng)絡(luò)的依賴性較強，缺乏足夠的心理抵抗能力。網(wǎng)絡(luò)欺凌對受害者的心理和身體健康造成極大傷害，甚至導(dǎo)致嚴(yán)重后果，如抑郁、自殺等。雖然國家不斷加大力度，嚴(yán)厲打擊這種惡劣的網(wǎng)絡(luò)行為，但由于各平臺的系統(tǒng)和技術(shù)不同，加上部分青少年思想未成熟、沖動、貪玩，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)欺凌現(xiàn)象難以得到有效遏制。面對網(wǎng)絡(luò)欺凌的現(xiàn)狀，除了加強宣傳教育外，還要學(xué)習(xí)和研究網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過人工智能技術(shù)建立完善的網(wǎng)絡(luò)安全體系，凈化網(wǎng)絡(luò)空間，保護(hù)每個人的合法權(quán)益。

2" 自然語言處理NLP概述

自然語言處理（Natural Language Process-ing，NLP）是一種人工智能技術(shù)，用于使計算機能夠理解、解釋和處理人類語言，特別是如何對計算機進(jìn)行編程以處理和分析大量自然語言數(shù)據(jù)。可以簡單理解為實現(xiàn)機器和人類信息交流的技術(shù)。生活中常見的智能音箱、聊天機器人就是通過利用NLP技術(shù)分析處理信息而實現(xiàn)的。常見的自然語言處理技術(shù)如表1所示。

這些技術(shù)都是自然語言處理領(lǐng)域中常見的技術(shù)，它們被廣泛應(yīng)用于文本處理、信息檢索、智能客服、智能對話系統(tǒng)等領(lǐng)域。

3" 基于“向網(wǎng)絡(luò)欺凌Say No”項目實驗開發(fā)與教學(xué)實踐探討

3.1" 項目介紹

“向網(wǎng)絡(luò)欺凌Say No”項目是一個基于人工智能自然語言處理 NLP技術(shù)，以網(wǎng)絡(luò)欺凌事件為研究對象，讓學(xué)生在參與過程中掌握 NLP技術(shù)和人工智能知識的項目?！跋蚓W(wǎng)絡(luò)欺凌 Say No”項目將教育心理學(xué)、人工智能、數(shù)學(xué)、信息技術(shù)等多學(xué)科知識相融合，旨在提高學(xué)生的信息素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和創(chuàng)新意識，讓學(xué)生在參與過程中掌握人工智能的知識與技能，學(xué)會解決問題的方法。

3.2" 項目規(guī)劃與分析

做好項目規(guī)劃是項目教學(xué)的重點之一。教師要引導(dǎo)學(xué)生分析、探討和規(guī)劃“向網(wǎng)絡(luò)欺凌Say No”項目的實現(xiàn)方式。基于初中學(xué)生的學(xué)情分析，學(xué)生基本了解人工智能的發(fā)展、概念、簡單原理。對人工智能的應(yīng)用充滿興趣，具備一定的自主探究能力，但大部分學(xué)生沒有深入了解人工智能技術(shù)的實現(xiàn)過程，加上教學(xué)內(nèi)容是人工智能技術(shù)更深層次的內(nèi)容，對多數(shù)學(xué)生來說有一定難度。因此，教師可通過情境教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)、問題解決、合作學(xué)習(xí)、探究發(fā)現(xiàn)等教學(xué)方法對項目進(jìn)行剖析，言簡意賅地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)項目原理，并制定項目目標(biāo)和繪制實現(xiàn)流程圖。通過讓學(xué)生了解和思考人工智能計算機技術(shù)原理和實現(xiàn)方式，提升學(xué)生的思維能力，逐步形成核心素養(yǎng)[1]。

項目的引入是通過觀看視頻、提問等形式向?qū)W生介紹人工智能在自然語言處理上的應(yīng)用情況及網(wǎng)絡(luò)欺凌的危害情況，然后引導(dǎo)學(xué)生思考如何借用人工智能技術(shù)預(yù)防網(wǎng)絡(luò)欺凌的危害悲劇的發(fā)生。那么教師該如何引導(dǎo)學(xué)生做項目分析和規(guī)劃呢？在實驗教學(xué)中，教師首先讓學(xué)生和計算機以比賽的形式在隨機出現(xiàn)的氣球里找出指定的詞語，作為引導(dǎo)項目切入點。在游戲過程中，啟發(fā)學(xué)生思考計算機做了哪些智能操作、思考計算機是如何快速找出指定的詞語等原理。經(jīng)過教師循序漸進(jìn)的啟發(fā)，學(xué)生理解了游戲的原理。然后，通過借鑒游戲的原理引入“向網(wǎng)絡(luò)欺凌Say No”項目，制定實現(xiàn)項目的方案，如表2所示。

3.3" 基于NLP技術(shù)“向網(wǎng)絡(luò)欺凌Say No”項目的實現(xiàn)思路

3.3.1" 通過建立敏感詞庫，實現(xiàn)敏感詞語的檢測與過濾

要實現(xiàn)人工智能凈化網(wǎng)絡(luò)交流環(huán)境，最簡單直接的方法就是禁止敏感詞語使用。首先要建立敏感詞庫，每當(dāng)用戶發(fā)送文本信息時，利用Jieba技術(shù)對發(fā)送的文本信息進(jìn)行切分，把切分得到的詞語與敏感詞庫進(jìn)行匹配，如果配對成功的，說明有敏感詞語，此時可使用替換、屏蔽等方式處理，也可以通過彈窗提醒用戶所發(fā)的信息存在敏感詞語。配對不成功，說明文本沒有敏感詞語，可以正常發(fā)送。

例如：“這是一個包含敏感詞的文本，比如賭博和色情”。通過Jieba分詞得到分詞：這是/一個/包含/敏感/詞/的/文本/比如/賭博/和/色情。分詞之后這句話共出現(xiàn)11個分詞，再將每個分詞與建立的敏感詞語數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配，最后輸出過濾后的文本。Python實現(xiàn)代碼如圖1所示。

這種詞典匹配法雖然可以準(zhǔn)確地過濾敏感詞語，防止出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)欺凌現(xiàn)象。但在實踐過程中，效果往往不盡如人意，因為用戶很容易通過在敏感詞之間添加字符規(guī)避檢測，因此有必要改進(jìn)算法。

3.3.2" 通過正則表達(dá)式對文本進(jìn)行分析，實現(xiàn)簡化重復(fù)的、無意義的字符或語句發(fā)送

根據(jù)設(shè)計敏感詞庫檢測的漏洞，發(fā)現(xiàn)只要用戶在敏感詞之間添加一些字符就可以規(guī)避檢測。另外經(jīng)常在直播間遇到大量不同長度重復(fù)的、無意義字符或句子，如“GGGGGGGGGGGG”“666666666666”“?。。。。。。?！”等，如果這些重復(fù)信息帶有侮辱、歧視或暴力性質(zhì)，將成為網(wǎng)絡(luò)欺凌的罪魁禍?zhǔn)字?。因此，可以通過正則表達(dá)式設(shè)計程序算法，將一些無意義的、重復(fù)的標(biāo)點符號、英文字母、數(shù)字、漢字或句子智能刪減。正則表達(dá)式原理類似通配符的增強版，用來匹配指定規(guī)則的字符串。Python實現(xiàn)代碼如圖2所示。

通過設(shè)計文本的正則表達(dá)式，把發(fā)送文本信息出現(xiàn)的重復(fù)、無意義的詞語自動刪除，實現(xiàn)凈化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的目的。

3.3.3" 通過可疑敏感詞語分析，防止用戶規(guī)避敏感詞庫的檢測與過濾

前面已經(jīng)通過敏感詞庫和正則表達(dá)式實現(xiàn)了敏感文本的檢測與過濾，但我們的對手往往是狡猾的，他們可能通過其他方式來規(guī)避敏感詞庫的檢測，有些人把敏感詞語用拆字法或換成拼音來表示。例

如：詞語“強奸”，為了規(guī)避檢測，可能被拆分成四個常用字組成——“弓雖女干”，或換成拼音表示——“qiangjian”。通過拆字或換成拼音規(guī)避敏感詞庫的檢測，這也顯示出基于敏感詞庫和正則表達(dá)式有一定的脆弱性和漏洞。因此，首先，要改進(jìn)程序算法，不斷完善規(guī)則，隨網(wǎng)絡(luò)熱點的變化建立多樣化的敏感詞庫，并不斷更新和擴充敏感詞庫，包括常見的規(guī)避詞、近義詞、諧音詞、拆字詞、拼音詞等，以覆蓋更多的規(guī)避情況。其次，可以結(jié)合上下文信息，對文本進(jìn)行情感分析，而非僅僅依靠單個詞匯的匹配。綜合運用以上方法，可以提高敏感詞檢測的準(zhǔn)確性和覆蓋范圍，從而有效防止規(guī)避行為。

3.3.4" 通過機器學(xué)習(xí)，實現(xiàn)對文本進(jìn)行情感分析，提高網(wǎng)絡(luò)欺凌情況的檢測率和準(zhǔn)確率

對于非可疑敏感詞語或語句，上面的三種算法是無法檢測出來的。例如：在線社交平臺可能面臨著一種嚴(yán)重現(xiàn)象，用戶在該平臺通過措辭婉轉(zhuǎn)，規(guī)避一些特定的發(fā)布規(guī)則，發(fā)布大量的負(fù)面評論，給受害者帶來巨大的心理壓力。為了解決這個問題，可以采用機器學(xué)習(xí)技術(shù)來檢測和防止網(wǎng)絡(luò)欺凌行為。通過機器學(xué)習(xí)對用戶發(fā)布的內(nèi)容進(jìn)行分析，訓(xùn)練一個檢測模型來識別帶有侮辱性、惡意、挑釁性或負(fù)面的言論，計算出情感數(shù)值表示語義積極的概率。越接近數(shù)值0，情感表現(xiàn)越消極；越接近數(shù)值1，情感表現(xiàn)越積極[2]。機器學(xué)習(xí)系統(tǒng)自動將這些內(nèi)容標(biāo)記為可能的欺凌行為，從而采取自動隱藏、刪除、警告等措施。機器學(xué)習(xí)系統(tǒng)還可以不斷地進(jìn)行訓(xùn)練和優(yōu)化，以提高對欺凌行為的識別準(zhǔn)確率，并不斷適應(yīng)新的欺凌手段和形式。通過機器學(xué)習(xí)方法，可以更有效地預(yù)防和打擊網(wǎng)絡(luò)欺凌，保護(hù)用戶的安全和權(quán)益，有效減少網(wǎng)絡(luò)欺凌行為的發(fā)生。當(dāng)然算法不是唯一的，教師只以常用的算法為例。還有更多更好的算法，教師可鼓勵學(xué)生去學(xué)習(xí)、研究和思考。

3.4" 項目在初中人工智能課堂中的應(yīng)用成效

以“向網(wǎng)絡(luò)欺凌Say No”項目為載體，圍繞初中人工智能課堂中學(xué)生網(wǎng)絡(luò)欺凌現(xiàn)狀進(jìn)行應(yīng)用成效分析，學(xué)生對自然語言處理 NLP技術(shù)的興趣有了明顯提高。項目式教學(xué)模式可以有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動機，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1）在項目式教學(xué)模式下，學(xué)生能充分利用所學(xué)知識，解決生活中遇到的實際問題，并在此過程中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題。在實踐過程中，學(xué)生能夠主動地去發(fā)現(xiàn)、學(xué)習(xí)新知識，并形成自主探究的意識和能力。

2）學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)欺凌的認(rèn)知和防范能力有了明顯提高，其中“我討厭網(wǎng)絡(luò)欺凌”這一維度的得分明顯高于其他維度的得分?！拔夷芊乐咕W(wǎng)絡(luò)欺凌”維度的得分顯著高于其他維度的得分。出現(xiàn)傷害行為和自殺傾向的學(xué)生明顯減少。

3）項目式教學(xué)模式不僅有利于提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)，還能幫助教師在實際教學(xué)中提升自身能力。在項目式教學(xué)過程中，教師能夠發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)中的優(yōu)勢和不足之處，并及時調(diào)整教學(xué)策略和方法，從而達(dá)到更好的教學(xué)效果。

4" 總結(jié)與開展人工智能實驗教學(xué)建議

4.1" 總結(jié)

人工智能的發(fā)展也帶來了新的挑戰(zhàn)，有很多領(lǐng)域值得我們?nèi)嵺`探索。項目實踐教學(xué)能充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，讓學(xué)生既學(xué)到知識又掌握了學(xué)習(xí)方法。通過項目實踐教學(xué)，讓學(xué)生了解和掌握人工智能自然語言處理技術(shù)和原理，提高學(xué)生的邏輯分析能力、思維能力和創(chuàng)新能力。項目實現(xiàn)過程所遇到的困難、所花的時間和精力、所學(xué)到的知識都將成為學(xué)生成長的基石。

4.2" 開展人工智能實驗教學(xué)建議

根據(jù)《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》，通過學(xué)習(xí)和研究人工智能技術(shù)解決實際問題的過程，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力與綜合能力。初中階段該如何開展人工智能實驗教學(xué)呢？教師可從以下方面開展。

4.2.1" 確定教學(xué)目標(biāo)和合適的教學(xué)內(nèi)容

明確教學(xué)目標(biāo)，包括學(xué)生應(yīng)該掌握的知識、技能和理解程度。根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生的實際水平，選擇合適的人工智能實驗內(nèi)容?？梢园〝?shù)據(jù)處理、計算機視覺、自然語言處理等方面的實驗。

4.2.2" 提供良好的實驗環(huán)境

確保學(xué)生能夠獲得良好的實驗環(huán)境和必要的工具，例如，可以使用Python編程軟件環(huán)境，給學(xué)生提供良好的硬件環(huán)境等。

4.2.3" 引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探索

人工智能實驗教學(xué)應(yīng)該注重學(xué)生的實踐操作，鼓勵學(xué)生在實驗中進(jìn)行探索和創(chuàng)新，可以給予學(xué)生一定的自由度和空間，讓他們嘗試不同的方法和思路，親自動手進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、模型訓(xùn)練等實驗操作，從而加深對人工智能原理的理解[3]。

4.2.4" 結(jié)合案例分析，提供及時反饋和指導(dǎo)

在實驗教學(xué)中引入真實的案例分析，讓學(xué)生了解人工智能在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用，從而增強他們的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生進(jìn)行實驗操作時，及時給予反饋和指導(dǎo)，幫助他們解決遇到的問題，確保實驗教學(xué)的順利進(jìn)行。

4.2.5" 進(jìn)行實驗報告和總結(jié)

要求學(xué)生撰寫實驗報告，總結(jié)實驗過程、結(jié)果和經(jīng)驗，從中獲取更深層次的學(xué)習(xí)收獲。

5" 結(jié)束語

綜上所述，基于自然語言處理 NLP技術(shù)的項目式教學(xué)是一種能夠?qū)⒍鄬W(xué)科知識和人工智能技術(shù)相融合的教學(xué)模式，能培養(yǎng)學(xué)生解決問題能力、創(chuàng)新能力和協(xié)作能力，促進(jìn)學(xué)生綜合素養(yǎng)的發(fā)展。文章通過項目式教學(xué)實踐，在初中人工智能教學(xué)中引入NLP技術(shù)，能夠促進(jìn)學(xué)生多學(xué)科融合、綜合應(yīng)用、任務(wù)驅(qū)動、協(xié)作探究等方面的發(fā)展。人工智能綜合實驗項目教學(xué)有助于增強學(xué)生對人工智能理論知識的理解和掌握，提高學(xué)生的邏輯分析能力、思維能力和解決問題的能力。在教學(xué)中，需要更多地關(guān)注人工智能教學(xué)的個性化和多樣化，以滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。相信通過共同努力，我國人工智能發(fā)展將迎來更加美好的未來。

6" 參考文獻(xiàn)

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