2024年全国青少年人工智能创新实践交流展示活动由中国科协青少年科技中心、中国青少年科技教育工作者协会、上海人工智能实验室和江苏省科学技术协会主办，11月22-24日在江苏南京展览中心举行。本届活动吸引了以及来自全国31个省市的400名中学生、6所高校大学生和中小学科技老师参与。活动面向青少年普及人工智能科技，培养智能创新意识与能力，设置艺术生成、交互设计、工程实践和算法挑战四项创新实践方向。活动不仅提升了青少年对AI的兴趣和技能，也促进了教师的专业成长，展示了AI在生活和教育中的广泛应用。
今天，为大家分享兵团通用技术名师工作室主持人安卓华，在此次青少年人工智能创新实践交流活动中获得全国优秀教学案例《米字颈椎康复操人工智能教学案例》。
一、选题背景与可行性分析
当今，上班族，学生们长时间工作、伏案学习，颈椎问题频发且呈低龄化趋势。米字颈椎康复操作为一种有效的保健方法，如何结合人工智能技术，为学生们带来了全新的学习体验呢？
安卓华老师针对米字操AI辅助训练问题，通过设计大单元项目化教学框架，深入了解颈椎健康知识，学习米字颈椎康复操，并巧妙地将人工智能技术融入米字颈椎操动作识别监督训练过程中。利用电脑、行空板、摄像头，XEDU以及浦育平台等先进设备进行数据采集与模型训练，让学生们在亲身实践中感受人工智能的魅力。
安老师在西部边疆学校执教，人工智能教育资源相对匮乏，学生接触AI技术的机会较少。他设计的米字操 AI 辅助训练教学实践案例，旨在激发了学生对人工智能在健康领域应用的兴趣，更引导他们关注人工智能技术的发展，立志成才。
二、学习对象与技术环境
本项目设计对象是面向本校高一学生，他们大部分对 Python 编程基础薄弱，人工智能探索和计算思维能力相对欠缺。技术环境方面，需要有独显的电脑、行空板、摄像头设备及浦育平台，这些设备支持数据采集、模型训练、推理等关键环节。然而，目前项目还面临着 GPU 算力问题尚未解决的挑战。但这并没有阻挡师生们探索的脚步，此项目在师生的共同努力推进。
三、项目学习目标任务与规划
本项目核心问题聚焦在如何利用人工智能技术优化米字颈椎康复操的学习，以及如何根据学习数据反馈改进学习效果。为了解决这些问题，安卓华老师通过浦育平台进行数据采集和模型训练，评估学习效果并向学生提供个性化建议。明确核心任务为构建基于人脸关键点识别的米字颈椎康复操监督学习系统。从问题分析、方案设计、实验验证和迭代优化等四个方面设计了12个任务，计划10个课时开展教学活动。
四、核心问题分析与课例设计
针对米字操 AI 辅助训练问题，他带领学生们通过查阅资料、探讨现有头部姿态分类的技术，设计出基于人脸检测的机器学习实现思路。确定数据采集指标和频率后，积极开展训练模型，从而实现头部姿态检测与分析。关键技术涵盖：头部运动姿态 AI 识别，包括姿态分类、姿态追踪和姿态评估。
五、关键技术的教学与实践
在教学过程中，安卓华老师首先进行理论知识讲解，包括颈椎健康知识和米字颈椎康复操原理，让学生理解学习内容；然后演示设备操作方法和注意事项，确保学生正确使用设备；接着讲解数据采集指标和方法，帮助学生理解数据分析的意义。在实践操作指导方面，巡回指导学生进行数据采集，解决操作过程中遇到的问题；最后根据平台反馈的学习报告，对学生进行个别指导，纠正不规范的动作。
六、实验验证与优化迭代
学生们经过亲身经历多轮模型训练和参数优化，进行训练数据分析，理解动作准确性、连贯性等关键指标，并找出学习中的问题并制定机器学习改进计划。
七、项目遇到的困难与挑战及未来展望
项目教学案例在实施过程中遇到了一些困难与挑战。设备不足是一个难题，缺乏足够的高配置电脑、摄像头和部署模型的边缘计算终端等设备，无法满足信息技术课堂进行数据采集的需求。训练模型方面，GPU 算力也是个瓶颈问题。为此，尽量安排学生在社团活动时间，或与信息技术课程相结合分组开展活动。
尽管面临诸多挑战，但项目未来展望令人充满期待。多模态融合将头部运动姿态识别与其他模态信息，如语音、手势等融合，实现更全面的人机交互；微型化将头部运动姿态识别技术集成到微型设备中，如智能眼镜、手机、耳机等，实现更便捷的人机交互；个性化定制根据不同年龄人群的个体差异，提供更加个性化的识别方案，提升用户体验。
安卓华老师分享的米字颈椎康复操人工智能教学案例，为学生们学习探索人工智能打开了一扇门。相信在未来，人工智能创新教育实践中将有更多的案例不断涌现，让我们共同期待中技术教师们带来更多精彩的教育创新案例，为青少年人工智能教育的蓬勃发展添砖加瓦。
供稿/张璇 编辑/张璇 审核/安卓华
