小学信息技术人工智能教学案例
——《慧编程人工智能语音控制—小小火箭试验场》
青岛崇德小学 刘洪鹏
随着科技的发展、社会的进步，小学信息技术在高年级阶段应该向学生展现人工智能、物联网等前沿科技带给生活的变化，培养学生理解、建构和应用信息技术知识、技能的能力。另外，在信息时代，学生有必要掌握编程知识，将脑海中的创意通过编程语言快速、轻松地实现。图形化编程直观、简单、易读，具有容易学习上手的特点，虽然其程序语言简洁但是可以完成很多复杂的任务，解决科学计算、创意作品、机器学习等复杂问题。
本课以火箭发射、回收为主线，利用语音交互模块与广播命令的结合，实现角的语音控制。同时，本节课还用到了“运动”、“随机数”等知识，对学生来讲，这是节综合性比较强的一课，有利于锻炼学生思维整合能力。
教学设计如下：
流程与
目标
学生学习内容
教师活动
学生活动
课堂导入
激发学生学习兴趣
1.火箭携带北斗卫星发射视频。
2.了解本节课奖励规则。
师：视频中展示的是什么？
长征火箭完成了很多了不起的成就，比如北斗三号组网、嫦娥五号升空等，但是运载火箭一旦使命后就会分离、解体，消失在了人们的视线中。如今，为了节约成本中国科学家们抓紧研究可回收火箭技术。这堂课，让我们成立火箭模拟实验室，用编程知识实现火箭的回收吧。
观看火箭发射视频，了解本节课编程围绕火箭发射、回收展开。小学创意编程学什么
任务一：火箭升空
任务要求：下达“发射”消息后，火箭升空。
1.广播——消息机制。
2.利用广播指令实现“小战士广播发射后，火箭升空”。
3.掌握“广播”和“广播并等待”的不同之处。
  让我们先来看看这节课的小主人公——气宇轩昂的“小战士”。
  （播放视频）
这个短片中有几个角？ 角间有什么联系呢？
生：小军人发出“发射”指令，火箭收到指令升空。
现实生活中，火箭依靠无线电通讯接受命令，那么在编程中火箭是怎样收到小军人的指令的呢？
生：广播
    看来大家课下做过功课，在我们编程中，有“广播——消息”机制，可以帮助我们实现这种功能。（板书）
    大家一下“广播”在哪里。
    看看和广播有关的积木命令有哪些？
两个广播指令，一个接受指令。
询问学生：如果广播“发射”新消息，应该如何实现？
学生尝试点击“新消息”自己输入。
    思路分析：在刚才展示的程序中，谁广播指令，谁接收指令呢？
带着你的思考，完成任务一：
学生操作。
哪位同学展示一下你的作品，并且说说你的设计思路。
学生展示，分析脚本。
思考示例程序如何实现
出“广播”所在的模块，和广播有关的命令积木。
理解“广播——消息”机制，要有广播消息的角也要有接受的角。
自主探究，完成任务一。
任务二：火箭回收
任务要求：小军人发送“降落”消息，火箭收到消息后返回。
结合广播命令，实现火箭的回收。
过渡：火箭经过大家的努力飞上了天空，那么如何实现火箭的回收呢？思考一下，谁来说说？
我们可以给他广播新的指令，例如“降落”，火箭收到消息后回到初始的位置。
下面大家自主探究，完成任务二：
学生操作。
作品展示。
思考如何实现火箭的回收。
自主探究完成任务二。
任务三：火箭的语音控制
任务要求：
利用语音交互模块，实现火箭升空降落的语音控制。
利用广播命令和语音交互（普通话识别）模块，实现火箭升空、降落的语音控制。
火箭在我们的试验场里完成了可回收试验，但是发射和降落我们用到了当绿旗被点击和当按下空格键，其实火箭发射是智能性很高的，我们的程序还可以改进，能否结合上节课的语音交互模块，完成发射和降落的语音控制呢？
让我们看看达成效果（播放视频）
小组讨论一下，然后完成任务。
学生操作。
    时间到，那个小组展示一下你们是怎样设计的？（展示程序、学生说说编程思路）
    师：当绿旗被点击，识别普通话，然后广播语音识别结果，这样是不是简化了程序。给你们小组加上奖励贴。
小组讨论：如何结合上节课的语音交互模块，完成发射和降落的语音控制。
完成任务三。
任务四：火箭降落至特定范围
任务要求：
利用随机数命令，设置火箭降落范围。（X:-150——X：80）
1.通过微视频了解什么是随机数。
2.小组合作完成任务四：利用随机数命令，设置火箭降落范围。
2.发挥想象力，创意作品。
在实际操作中，火箭能不能准确回收到起落架上？
往往火箭回收需要划定一片安全区域，火箭会降落在这片区域的任意位置。程序背景有一片黄褐区域，这就是安全区（X：-150——X：80）。如何让火箭降落在这片区域，这就给大家出了一个难题。
我们先看一段微视频。（什么是随机数）
    看完微视频是不是有了自己的想法，小组先讨论一下，然后完成任务四。
    学生操作
    时间到。哪个小组展示一下你们组的作品？
    同学们将Y坐标和随机数结合实现了火箭升空进入特定轨道范围。没有做完的继续完成任务，做完的同学发挥想象力，丰富故事内容，完善一下自己的作品吧！
做完的小组可以邀请别的小组参观一下你们的火箭发射试验场！
观看微视频，了解什么是随机数。
小组讨论如何完成任务四。
发挥想象力，创意作品。
交流总结
课堂评价
交流分享
愉快的编程时间总是过得很快，这堂课你学到了什么？
学生发言。
  师：这堂课，经过大家共同的努力我们实现了火箭的发射与回收、火箭的语音控制和将火箭送入特定轨道。学会了广播-消息机制、掌握了语音交互模块与广播指令的结合，了解了什么是随机数。大家都是小小科学家。现在科技的发展速度就如同火箭一般，只有努力学习，不断追赶才会走在世界科技的前沿！
表述本节课学习内容。
本节课是图形化编程教学课，同时添加了人工智能服务扩展中的语音交互模块，实现了火箭的语音控制，让学生体会到了人工智能编程带来的兴趣与魔力。本课按照“火箭升空”、“火箭降落”、“语音控制”、“降落至安全范围”组织教学。这是为了让编程更贴近于生活实际。这不仅会吸引学生的兴趣，还能将学习任务具化到学生的头脑中。
这是一堂综合性比较强的编程课，需要学生运用之前学的“动作”、“语音交互”等模块中的命令，同时还要学习“广播”、“随机数”等新知识，要求学生有一定的编程基础。
本课通过实现火箭的语音控制，培养学生的编程和创新思维。编程思维并不是单纯的编程技巧与方法，而是一种高效解决问题的思维方式、是一个“理解问题——出路径——解决问题”的思维过程。
程序截图：