和學(xué)生一起設(shè)計智能近視防控儀

　　在人工智能技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，將人工智能課程在中小學(xué)階段落地顯得尤為重要。在《信息科技》八年級上冊《人工智能與智慧社會》單元教學(xué)中，筆者通過與學(xué)生實際生活密切相關(guān)的“設(shè)計智能近視防控儀”項目來組織課程內(nèi)容，幫助學(xué)生深入了解和學(xué)習人工智能，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究興趣，培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力。
　　
　　在課堂初始，筆者通過“剪刀石頭布”的手勢游戲和微課學(xué)習，讓學(xué)生通過觀察和模仿手勢，體驗人類圖像識別的過程：獲取圖像、分析特征、搜索記憶、結(jié)果反饋。這一活動不僅讓學(xué)生體會到圖像識別的基本概念，也為后續(xù)的技術(shù)學(xué)習打下基礎(chǔ)。
　　
　　在理解了圖像識別的基本原理后，學(xué)生進入“剪刀石頭布”模型訓(xùn)練的實踐環(huán)節(jié)。學(xué)生先以小組為單位，圍繞“根據(jù)剛才的手勢，圖片應(yīng)該分為幾類，它的標簽應(yīng)該是什么”的問題討論，并確定分幾類和分類的標簽名稱。完成分類后，每個小組在數(shù)字化平臺創(chuàng)建類別，通過攝像頭添加圖像樣本、訓(xùn)練模型。筆者在這里埋了一個伏筆，讓學(xué)生自己決定每個分類需要多少個圖片。最后在驗證觀察各個小組模型的可信度時，筆者提出疑問：“為什么可信度會有不同，是什么原因造成的呢？”引導(dǎo)學(xué)生討論得出大數(shù)據(jù)的重要性。
　　
　　在學(xué)生學(xué)習了如何訓(xùn)練一個圖像分類模型，通過模型解決實際的圖像識別問題后，筆者提出了新問題：設(shè)計一款提醒坐姿的設(shè)備，并指導(dǎo)學(xué)生類比前一任務(wù)的過程，討論所需的圖片數(shù)據(jù)集個數(shù)、分類以及標簽名稱，并在平臺上完成類別創(chuàng)建、樣本添加和模型訓(xùn)練。
　　
　　“大家有沒有發(fā)現(xiàn)，模型訓(xùn)練的時間長了？”學(xué)生完成任務(wù)后，筆者引出算力的問題，告訴學(xué)生人工智能不但要有數(shù)據(jù)支撐，還要有算力的支撐。驗證模型時，筆者采用了小組交叉驗證，通過各組對比與評價讓學(xué)生思考就提高識別準確率，如何優(yōu)化自己的模型。
　　
　　課程的最后，學(xué)生通過小組討論學(xué)習收獲時，紛紛提到人工智能技術(shù)為人的生活服務(wù)才是有益的技術(shù)。通過本節(jié)課的學(xué)習，學(xué)生掌握了圖像識別技術(shù)的基本理論和實踐技能，也培養(yǎng)了批判性思維和倫理意識，這正是數(shù)字時代，中小學(xué)人工智能教育需要發(fā)揮的重要作用和意義。
　　
　　（作者單位系山東省淄博市臨淄區(qū)第八中學(xué)）