基于Kittenblock编程培养学生创新能力的教学研究——智能语音识别控制案例

基于Kittenblock编程培养学生创新能力的教学研究

——智能语音识别控制案例

邓正兰

南宁市邕武路学校

摘要：《中国教育现代化 2035》对中小学创新能力、人工智能教育、信息素养培养提出了若干要求，加快信息化教育的变革。虽然从国家层面我们非常重视，但是由于起步较晚，总体来说对于青少年人工智能编程教育的实践与研究还是处于比较初级的阶段。在小学六年级阶段有效开展人工智能的课程，是帮助学生在观察实践学习中，形成创新思维的重要途径。我们组进行了基于 Kittenblock的六年级智能语音控制系统编程教学思考与实践。

关键词：信息技术，编程，Kittenblock,智能语音，创新

智能语音控制节选案例主题

根据从学校后勤部电费情况变化情况发现有五六月份比其他月份多了五千元，课程内容我们将用Kittenblock编程将物联网技术、语音技术、自然语言处理的知识用一个真实项目承载，学生在解决实际问题的项目过程中学习知识，通过小组合作探究等活动，提升创新能力和社会责任感。

此案例为：利用智能语音控制技术帮助师生方便快捷远程关窗、点、风扇，节约水电，维护教室。下面笔者将进行智能语音识别控制的课堂案例思考与实践。

一、信息技术教学培养编程创新能力的引路人——好奇心

孩子们的天性就是充满着好奇心，信息技术课程中有许多奇妙的东西,在信息技术计算机领域中，信息技术的更新速度非常快,能够满足学生的好奇心和求知欲;Kittenblock编程将多种人工智能插件、物联网插件、动画交互、数学图形、机器人仿真、趣味游戏等相互融合，帮助小学生学习编程、体验人工智能。人工智能借助复杂编程知识易读化的有效策略，使其更倾向于小学生的认知。Kittenblock图形化编程世界里充满了智慧与灵感的碰撞、声音与色彩的交响，很容易激发学生创新思维的火花;同时图形化编程更是动手操作性很强的课程，它比以往许多课程都更强调学生的动手操作与实践能力,而动手操作往往又是通往创新大门的重要条件。这些都深深地吸引着小学生的注意力和好奇心,也是信息技术课程特有的特性。

二、培养创新能力——引导观察。

德国著名物理学家爱因斯坦说过:“理论所以能够成立，其根源就在于它同大量单个观察关联着，而理论的‘真理性’也正在此。”

在科研工作者的研究对象中，一定是真真实实存在的并可观察的对象，把事实作为依据形成新理论基础、创设新的技术，而这些新的理论基础、新式技术能否成立、是不是真的有效，还需通过观察到的事实来验证才行。因而，观察在科学创新的动力和源泉中是不可少的，观察也是学生学习编程和培养创新能力的基点。

任务驱动：

观察我们学校一个星期，有哪些班级是放学了没有关灯、风扇、窗户的。观察到别班级没有关灯、风扇、窗户的问题，对此问题如何用编程去快速解决。旨在让学生灵活运用人工智能技术，实现对更多智能语音控制系统进行远程操控，进而提升学生创新思维能力、解决问题能力。

1、精彩的导入，激发学生的学习兴趣。

良好的课堂导入是一节课成功的基础,因此每节课的开始,教师的导入是很关键的,可以调动起学生学习的兴趣，同时也唤起他们的学习热情，图形化编程具有图、音、动画汇集于一体的感官学习的内容，小学生易于学习且感兴趣。

通过展示Kittenblock编程智能语音控制系统案例的视频，引入智能语音控制系统IOT插件的概念。

智能语音识别这类技术广泛应用于日常生活中，智能语音识别技术可实现人机语言的通信功能，随着信息技术的快速发展，智能语音技术已经成为人们获取信息和沟通交流最便捷、最有效的手段之一。由于智能语音技术具备高灵敏度和高效率等优点，被应用到智能家居、医疗保健、语音支付等各大场景，使学生在体会信息技术对人类日常生活深刻影响的同时，感受到文智能语音的强大，从而来激发学生的学习兴趣。

2、精心的设计教学任务，培养创新能力

图形化编程可以让学习者快速地进入编程学习轨道，但这种学

习模式并不只是仅仅使学生对图形化编程学习浅尝辄止。它不但在培养学 习者编程学习意识上优势明显，也能循序渐进地培养学生的创新能力。利用图形化编程工具（以Kittenblock1.8.6为例）进行学习的过程中，知识探索能力和学生学习意识的递进式变化。在教学实施过程中，学生学习思维的发展过程一般会随着若干问题的形成和解决划分为几个不同的阶段。

（1）引出主题：创设问题情境，激发学习兴趣。播放视频，引导学生观察，向学生提问，视频中小明机器人是为何听懂我们说的话呢，引出本课要学习的人工智能技术——语音识别。再次播放视频，创设情境，“下很大的雨，但是我们电脑室的窗户和灯没关，，该怎么办呢？”引发思考。让学生转变为主动学习，从而提升用学生解决实际问题的能力，提升信息技术学科的核心素养。

（2）探究实践：智能控制语音系统。出示学习任务，学生阅读导学卡，利用“听到语音输入”、“tts 文字转语音”积木指令完成语音

识别别播报控制功能。完成的同学，自主尝试编写小猫识别语音播报控制动作的功能。

（3）学得新知：梳理程序流程，对流程图进行优化。根据流程图进行编写程序。待学生差不多完成后展示流程图，梳理程序流程图锻炼学生的编程逻辑思维。

教师提出更高要求：

“那我们可以如何修改可实现窗户的语音识别控制进行远程关闭。”学生会发现修改名称window和增加角色就可以实现语音识别的控制。“但如果还有灯、风扇等也忘记关了呢？”这样的脚本就需要重复上多次，还有其他方法吗？”学生会发现，通过修改面对数量更多的种类时，继续将每种可能性人工罗列出来进行判断的编程思路是繁琐且不合理的，所以我们需要优化程序，面对实际问题进行创新性解决，促使编程者的创新思维和创新能力得以形成和提升。

学生在编写优化程序之前，首先应该具备一定的节约电的意识。于是先请各个小组完成导学单上的“关一关”内容，再邀请小组代表将本组的语音控制系统结果演示出来， 教师根据学生演示的情况，对智能语音控制系统知识进行点评总结，以帮助学生能够加深对节约电及爱护学校的意识，同时也知道智能语音控制的应用。“大家已经会做智能语音控制灯系统了。那接下来如何做智能语音控制风扇呢？”教师出示小组互学任务，引导学生利用列表优化程序，学习者可以有更多的精力去思考如何解决问题，进而提升自身的创新思维和创新能力

，在解决问题的同时培养和提升创新思维和创新能力，作出更多的智能语音控制系统。

（4）. 学生成果展评与分享。

案例基于身边真实问题，通过本案例的实践，增强了学生利用智能技术术服务我们人类的责任感，培养了他们的信息社会责任感。在丰富的体验和探究活动中，调动学生自的学习兴趣，让学生在观察、深度思考、积极探索实践过程中，学到得知识、提升综合素养。实现了教学实践中的情景化、活动化、深度化，以达到培养学生核心素养的最终目标，最大限度地挖掘学生自身的潜能与特长，为他们适应未来社会的竞争打下扎实的基础。

通过对小学生Kittenblock图形化编程人工智能教学，让小学生了解更多人工智能的相关知识，有效激发了学生应用信息技术的兴趣与热情，同时也培养和锻炼了学生的动手操作能力、逻辑思维与创新素养。对于编程课程的教学设计，今后也还需要我们信息技术教师不断地学习、探索和改进。

参考文献：

[1]朱玮.探究小学生信息技术创新能力的培养[J].基础教育,2018.08（下）总第553期

[2]韩思瑶.人工智能初步模块的项目式教学实践—— 以 “AI助力垃圾分类”单元为例[J].新科技与教育,2021(01)

[3]季菲.小学信息技术人工智能课堂践[J].信息技术教学,2021(07)

[4]张筱兰，王保论.智能语音技术在教学中的应用研究[J].现代教育技术，2011（11）