教学案例《信息的智能化加工》剖析

1 信息的智能化加工信息的智能化加工 一 教学内容分析 教材选用 信息技术 必修 教育科学出版社 第三章 信息的编程加工和智能化加工 的第三 节 信息的智能化加工 课文引言说明了人工智能技术的应用其实离我们并不遥远 就在我们身边 本 节内容分为两部分 首先引用 人机大战 的材料是对第二节思想的一个继承 揭示出机器的智能其实 是由人通过编程赋予的 接着介绍几种典型的人工智能技术的应用 让学生了解其实际应用价值 提升 学生对人工智能的认识 并且发展他们的辩证思维 二 教学对象分析 在前几节课中 学生从总体上了解信息加工的基本知识 体验了自动化 编程实现 信息加工的完 整 过程 知道利用计算机解决问题的步骤 学生也在第一章的 信息技术的发展趋势 一节中已初步了解 人工智能技术中的智能代理技术 从教学过程中发现学生对该部分的知识是很感兴趣的 大部分学生在 日常生活 学习中或许接触过人工智能 但缺乏系统认识 并且还未意识到信息的智能化加工的重要性 和应用价值 三 教学目标 知识与技能 知识与技能 1 能说出人工智能的概念 2 能使用常见的人工智能技术软件对信息进行加工 过程与方法 过程与方法 1 通过 训练 机器人 吸引学生的学习兴趣 了解人工智能的本质 2 能根据应用的需求 选择合适的人工智能技术对信息进行加工 情感态度与价值观 情感态度与价值观 1 能体验人工智能技术在加工信息中的优势与局限 2 能对人工智能技术进行客观的分析和评价 了解实用价值 树立正确的科学技术应用观 四 教学重点及难点 重点重点 体验人工智能技术 思考其实际应用价值 难点难点 客观地认识人工智能技术 培养正确的科学技术应用观 五 教学方法和教学策略 教学方法 教学方法 任务驱动 问题驱动 自主学习 教学策略 教学策略 利用计算机进行信息加工有三种主要形态 自动化 智能化 人性化 学生在了解了基于程序 设计的自动化信息加工后 再进一步学习基于人工智能技术的智能化信息加工 其所解决的问题是 如何让计算机更加自主地加工信息 减少人的参与 进一步提高信息加工的效率和人性化程度 鉴 于智能化加工信息的地位 在结合课本内容以体验和思辨的原则下 贴近学生实际 笔者采取多种 教学手段力求学生对知识有深刻的认识 2 第一 对人工智能概念的认识和 人机大战 材料的处理 人工智能的概念只有简单的一句话 如何很好的理解并体会人工智能是如何工作的 是难点 课本 人机大战 的材料很经典 但笔者 认为所提供的数据对于学生还是抽象 不好理解 因此 笔者采用一个名叫 爱奇 机器人的小程 序来取代 学生在体验 训练 机器人的同时 也容易达到教学目标 第二 对讲授智能软件的处理 首先 在数量上不能太多 课堂时间有限 应有选择地重点讲 解其中一两个 其次 与学生学习生活有联系的 具有代表性 最后 在智能化加工过程中对信息 作前后对比 体现其变化 所以 笔者采用了手写识别和机器翻译两款智能化加工软件 学生在完 成一系列任务后 通过问题的讨论 从而认识人工智能技术的优势与局限性 第三 如何引导学生客观认识人工智能技术对社会的影响 对于这个问题 笔者通过 Google 数 字图书侵权事例的介绍 让学生在讨论中得到答案 从中发展他们的思辨能力 使学生树立正确的 科学技术应用观 第四 视频的运用 本节课播放了两段视频 智能机器人倒水和高速高清晰度的图书扫描仪 一方面利用影像传达一些课堂上无法展示的技术 另一方面体现教学素材的多样化 并有效提高课 堂学习气氛 六 教学媒体选择 多媒体广播网络教学系统 投影仪 麦克风 演示文稿 视频 互联网 七 教学过程 教学教学 环节环节 教师活动教师活动学生活动学生活动设计意图设计意图 新课 引入 老师播放一段伴奏音乐 提问 大家知道这首歌的名字吗 假如你听到一首旋律 很优美的歌曲 但是不知道是谁唱的 又不知道 歌名和歌词 你有什么方法可以找到呢 今天老师向大家介绍一种新的搜索音乐的方法 如何进行歌曲识别 打开网站 麦克风哼唱一首歌的旋律 10 秒左右 片刻 该网站就搜索到这首歌的名字 注 如网站出 现问题 则播放准备好的视频代替 提问 通常是输入歌的名字 歌词或歌手名去 搜索歌曲 为什么这个网站可以利用声音搜索呢 学生认真听 并根据平时 的经验回答可能的做法 学生观察老师的操作 学生思考 回答 通过介绍一个 新的搜索音乐 方法 让学生 走进人工智能 的世界 从而 激发学生的学 习兴趣 3 原理 该网站使用声音识别技术 提取录制声 音中的特征 再与网站中的歌曲进行匹配 配 合声音波形图讲解 引入课题 声音识别技术属于人工智能技术 今天我们一起来学习和体验人工智能技术的应用 新课 学习 人工 智能 概念 及实 质 说一说 你平时接触过人工智能吗 有什么例子 人工智能概念 人造的智能 主要是对人脑思维机理的模拟 教 师举例说明人如何将智能赋予给机器人 如下图 学生认真听 思考 回答 问题 通过对 爱奇 虚拟机器人的 介绍 并逐步 引导学生观察 如何将智能赋 予给机器人 让学生理解人 工智能的概念 和实质 注 AiQi 爱 奇人工智能程 序 感谢网友 智灵设计师 提供程序 任务 一 将智 能赋 予机 器人 提示学生通过老师给出的例子完成任务一 小结 刚才大家 训练 的是一个简单的虚拟 的智能机器人 而平时我们所说的智能机器人 实体 比它复杂上万倍 但它们的原理基本是 类似的 机器人是根据感觉到的信息 进行独立 识别 推理 并作出判断和决策 播放一段机器人倒水的视频 学生上机完成任务一 题 目附在后面 学生仔细观看 学生体验将智 能赋予给机器 人任务 并通 过观看一段视 频 加深对人 工智能的认识 4 提问学生 视频中机器人的哪个动作与我们平时 做的有所不同 如下图 是谁造成的 在观看的过程中 有部分 学生已经发现这个问题 学生回答 是人在设计机 器人时忽略而造成的 新课 学习 几种 典型 的人 工智 能技 术的 应用 想一想 找办法 1 键盘输入有困难的人 要在计算机输入文字 有哪些方法 2 如何将一段文字进行中英文互译 若想将中 文译成德语 日语呢 简单介绍人工智能技术在日常生活中的重要应用 1 模式识别 包括手写识别 语音识别 指纹 识别 人脸识别等 请一位学生上台示范语音 识别 2 机器翻译 两种不同语言的相互翻译 中文 翻译软件 在线翻译 认真听 回答问题 一位学生上台示范语音识 别 其他学生观察 对典型的人工 智能技术的应 用作简单介绍 让学生对该技 术有全面的了 解 任务 二 体验 利用 人工 智能 技术 加工 信息 教师布置任务二 并思考以下问题 问题 1 在使用手写输入法输入生僻字时 智能技术 加工前的信息是什么 加工后的信息又是什么 2 你认为机器翻译的优点在哪里 局限性在什 么地方 例如 氹你开心 的 氹 字 在信息加工前 是笔画和笔画对应的位置 经过智能化加工后 就变成我们需要的文字 如下图 学生上机完成任务二 题 目附在后面 对提出问题进行讨论 回 答 学生通过利用 人工智能技术 对信息进行加 工的体验活动 进一步体会其 加工信息的机 理 了解其实 际应用价值 5 如果只有笔画而没有笔画对应的位置 就不能识 别出这个文字 如下图 讨论 人工 智能 技术 带来 的问 题 播放视频 高速和高清晰度的图书扫描仪 通过具体事例 客观地认识人 工智能技术 6 问学生 视频中的技术好还是不好 为什么 并结合下面提供的新闻材料 回答问题 新闻链接 Google 数字图书馆 2009 年 10 月 13 日 央视 朝闻天下 栏目报 道称 谷歌数字图书馆涉嫌大范围侵权中文图书 从中国文字著作权协会获悉 570 位权利人 17922 部作品在未经授权已被谷歌扫描上网 谷 歌公司将面临中国权利人的侵权指控 说一说 1 Google 的行为合法吗 2 从事件中看出 是技术本身出了问题吗 是 谁的错 学生思考 讨论 回答问 题 归纳 总结 1 人工智能的概念 2 人工智能技术的两面性 3 简要介绍人工智能技术其它应用领域 鼓励 学生参与人工智能技术的发展 学生认真听 回答 巩固知识 鼓 励学生作进一 步探索 八 教学评价设计 过程性评价 对课堂上学生参与讨论和发言进行及时评价 并根据实际情况进行引导和帮助 九 教学反思 整节课进展得很顺利 在各个环节中学生都达到教学目标 课堂上选取的资源对学生来说很有吸 引力 满足了他们的好奇心 所以 课堂学习气氛十分轻松 活跃 现对课堂作简单总结如下 1 学生的积极性得到充分体现 能参与各环节的讨论 并表达自己的见解 在教学的过程中 教师 对学生进行的过程性评价及时恰当 及时发现学生的闪光点 例如 有一位学生将中文翻译成英 文的结果用来 训练 爱奇机器人 使之变成一个能翻译的机器人 这个要求教师是没有作要求 的 而这位学生利用所学的知识融合在一起 将技术运用在解决问题上 这不正是素质教育所提 倡的吗 所以 在课堂上笔者立刻表扬这位学生 及时给予肯定 并鼓励其他学生进行这方面的 探究 2 本节课的亮点之一是 训练 爱奇机器人 本环节避免了教师直白地介绍有关知识 而是让学生 参与到机器人的 训练 中 在此过程中 更能让学生懂得机器人的好坏取决于 训练 的意图 好坏这样一个道理 从而明白人在其中起决定性的作用 3 本节课的亮点之二是在结尾部分对人工智能技术作辩证的讨论 学生在体验了人工智能技术的方 便和惊喜后 通过对 Google 数字图书侵权的例子展开讨论 学生都积极发表自己的意见 对人 工智能技术有客观的认识 7 附录 学生任务 任务一 将智能赋予机器人任务一 将智能赋予机器人 打开 AiQi 爱奇 人工智能程序 文件夹 运行程序 按下面要求完成 要求 按下面格式输入 看机器人如何回答你的问题 例 1 1 记住圆圆是熊猫 2 记住熊猫吃竹子 3 圆圆吃竹子吗 4 圆圆不吃竹子吗 5 圆圆吃什么 6 圆圆吃肉吗 问 机器人会回答这个问题吗 例 2 1 如果我今天不努力学习那么明天就努力找工作 2 不努力学习 任务二 体验手写识别和机器翻译任务二 体验手写识别和机器翻译 手写识别手写识别 1 下面表格的生僻字你会读吗 看如何输入这些文字 2 尝试使用搜狗手写输入法 输入下面的生僻字 生僻字生僻字输入生僻字输入生僻字生僻字的拼音生僻字的拼音 机器翻译机器翻译 要求 1 进入 Google 在线翻译 2 将要翻译的文本输入在左边的文本框 并选择文本的语言类别 在右边的文本框选择你要翻译成哪种 语言 3 利用机器翻译 对下列文本进行中 英文互译 将翻译后的文本粘贴在对应的方格上 并与专业的翻 译比较 看看翻译效果如何 8 需翻译的文本需翻译的文本机器翻译机器翻译人工专业翻译人工专业翻译 人工智能 Artificial Intelligence 计算机博弈 Computer Game how old are you 你几岁了 how are you 你好 计算机博弈也是人工智 能技术的一个应用领域 可以说它很早就进入了 我们的学习和生活中 Computer game is an application field of artifici