宋曉玉

摘要：在小學(xué)階段，人工智能教育重在學(xué)生對人工智能的應(yīng)用和體驗。本文主要探究在信息技術(shù)課堂教學(xué)中，如何利用身邊的計算機、攝像頭和手機開展豐富多樣的智能體驗，讓學(xué)生充分感知人臉識別、人體分析、圖像識別和文字識別等計算機視覺領(lǐng)域的實際應(yīng)用，從而為進一步的人工智能教育做好鋪墊和準(zhǔn)備。

關(guān)鍵詞：計算機視覺;課堂教學(xué);體驗人臉識別;眼鏡識別

中圖分類號：G434 ?文獻標(biāo)識碼：A ?論文編號：1674-2117（2020）21-0063-02

在中小學(xué)階段推進和普及人工智能教育重在學(xué)生對人工智能的應(yīng)用和體驗教學(xué)。本文主要研究在信息技術(shù)課堂教學(xué)中，如何開展豐富多樣的智能體驗，讓學(xué)生充分感知人臉識別、人體分析、圖像識別和文字識別等計算機視覺領(lǐng)域的實際應(yīng)用，從而為進一步的人工智能教育做好鋪墊。

● 從人臉識別的門禁系統(tǒng)實際體驗計算機視覺

在人工智能的計算機視覺領(lǐng)域，研究最為成熟、應(yīng)用最為廣泛的就是人臉識別技術(shù)。很多學(xué)校為保障校園的安全，安裝了具有人臉識別功能的門禁系統(tǒng)，每一位學(xué)生在進入校門時都要“刷臉”。

為了讓學(xué)生更好地體驗人臉識別技術(shù)，課前筆者拍攝了學(xué)生“刷臉”進入校門的視頻和照片，在后臺錄入學(xué)生和家長的照片，建立人臉庫的操作指引，還收集個別學(xué)生因刷臉失敗無法進入校門的例子。課上，則通過調(diào)用學(xué)生“刷臉”的實際經(jīng)驗，展示學(xué)生“刷臉”進入校門的圖片和視頻資料，讓學(xué)生理解人工智能領(lǐng)域的計算機視覺研究的應(yīng)用。同時，在展示學(xué)生和家長前期“錄入照片，建立人臉庫”操作指引時，輔以動畫類的視頻模擬演示，滲透人臉識別的原理，并提出為什么明明錄入了人臉照片，還會有刷臉失敗的情況這一問題？引發(fā)學(xué)生對人臉識別的思考。

● 從AI體驗網(wǎng)站初步感知計算機視覺

在“金字塔”形——感知、認知、創(chuàng)新的人工智能教育課程建設(shè)體系中，感知是人工智能教育最基礎(chǔ)的階段。同時，根據(jù)小學(xué)生認知和學(xué)習(xí)的特點，人工智能教育在小學(xué)階段以體驗和感知為主，要讓學(xué)生充分感受人工智能在生活中的廣泛應(yīng)用，以及它給生活帶來的便利，就要從人工智能的課堂體驗入手。

在學(xué)生對人臉識別有了實際體驗后，筆者借助網(wǎng)絡(luò)上的體驗網(wǎng)站，通過外接攝像頭課堂上拍攝學(xué)生上課的照片，或者上傳本地照片來進行更為豐富的人臉識別、圖像識別和文字識別等計算機視覺的體驗，也能實現(xiàn)語音識別和語音合成的計算機聽覺體驗。課上，教師打開并登錄體驗網(wǎng)站，以體驗圖像識別為例，點擊“開始識別”，用攝像頭拍攝一張學(xué)生學(xué)習(xí)活動的照片，也可以選擇本地照片上傳到體驗網(wǎng)站，很快體驗網(wǎng)站就會給出識別的結(jié)果，顯示出“書畫筆會”“讀書活動”“學(xué)生教室”等。

● 從手機智能程序全面體驗計算機視覺

筆者借助手機上的AI體驗中心，如百度AI體驗中心、騰訊AI體驗等，輔以手機投屏技術(shù)，開展了計算機視覺體驗。以使用百度AI體驗手勢識別為例，課上，筆者先把手機屏幕投影到計算機屏幕上，在手機微信里找到“百度AI體驗中心”，找到人體分析里面的“手勢識別”，點擊上傳手勢圖片，選擇拍照，拍攝學(xué)生比畫出的手勢，使用照片，傳到云端，讓百度大腦來辨別這個手勢的含義。筆者根據(jù)識別結(jié)果粗略地估判人工智能的識別能力，并對“手勢識別”技術(shù)能應(yīng)用的場景，如在智能家居、智能駕駛、人機交互方面的應(yīng)用進行拓展講解，進一步拓展和加深學(xué)生對人工智能應(yīng)用的認識和理解。

● 開發(fā)“識別人臉是否戴眼鏡”的小程序深刻體驗計算機視覺

上述基于AI網(wǎng)站和手機AI體驗平臺的人工智能課堂體驗，都只強調(diào)“體驗”本身，只是讓學(xué)生從感官上認知到了人工智能的樂趣。根據(jù)“金字塔”形的人工智能教育課程建設(shè)體系，感知和認知是教育的手段，創(chuàng)新才是目的。在人工智能的課堂教學(xué)中，應(yīng)該讓學(xué)生在充分感知和認知的基礎(chǔ)上進行智能創(chuàng)作和創(chuàng)新。

例如，筆者所在學(xué)校正在組織學(xué)生進行視力檢查，要統(tǒng)計班級學(xué)生的近視率。筆者聯(lián)系了一位人工智能愛好者，他結(jié)合實際利用Python編程，經(jīng)API接口調(diào)用百度AI的人臉識別應(yīng)用，開發(fā)了一個在計算機上運行的程序，通過普通攝像頭“掃臉”來統(tǒng)計班級戴眼鏡的人數(shù)，從而解決統(tǒng)計班級學(xué)生的近視率的問題，部分實現(xiàn)了利用人工智能來統(tǒng)計班級學(xué)生近視率的應(yīng)用。

課上，在計算機上運行“識別人臉是否戴眼鏡”的程序，點擊打開攝像頭，捕捉學(xué)生畫面，開始識別，即可把人臉框選出來，帶有眼鏡的人臉以紅色框標(biāo)識，窗口上面用文字的形式給出識別的結(jié)果。但是學(xué)生發(fā)現(xiàn)“有些戴眼鏡的學(xué)生沒有被識別出來”，甚至有些學(xué)生，自己用卡紙制作一副眼鏡框戴上或者用兩張圓形的卡片遮擋眼睛，也被系統(tǒng)標(biāo)識為“戴眼鏡”。需要指出的是，這個程序必須在聯(lián)網(wǎng)的情況下才能正常使用。通過這些識別正確或者錯誤的結(jié)果體驗，學(xué)生對人工智能有了全面的了解，認識到雖然人工智能在某些方面非常強大，但是人工智能也不是萬能的。

以上幾種方式，就是筆者在現(xiàn)有條件下，在常規(guī)的課堂教學(xué)中，不依賴于高端的設(shè)備或者產(chǎn)品，進行的人工智能教育體驗的摸索。實踐證明，這幾種體驗人工智能的方式切實可行，學(xué)生不僅在課堂上能跟著教師一起體驗，課下也能自己去體驗，從而為后面進一步學(xué)習(xí)人工智能的機器視覺和機器聽覺做好充分的準(zhǔn)備和鋪墊。

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[3]百度云智學(xué)院在線課程[EB/OL].http：//abcxueyuan.baidu.com/#/home.