人工智能初体验-5.2探秘人工智能

1、江苏省阜宁中学 王沛人工智能初体验5.2探秘人工智能01项目设计依据02项目教学目标03项目实施策略04项目实施过程目录 本节课内容为高中信息技术（教科版）必修1数据与计算第五单元第2节“探秘人工智能”。在普通高中信息技术课程标准（2017年版）中明确了本节的要求：通过人工智能典型应用案例的剖析，了解智能信息处理的巨大进步和应用潜力，认识人工智能在信息社会中的重要作用。 本节课授课对象为高一学生，多数学生对人工智能这类新技术都有一些了解，并充满着好奇与向往。本节课教学内容为“探秘人工智能”，为此本项目力求让学生多角度来感受、体验人工智能，并初步了解人工智能相关的算法和核心技术。【项目设计依据】

2、1.让学生了解人工智能技术，认识人工智能在信息社会中的重要作用；2.了解人工智能的新进展、新应用，并能适当运用在学习和生活中；3.了解人工智能发展的趋势，能客观认识智能技术对社会生活的影响。教学重点：体验人工智能的典型应用，认识人工智能在信息社会中的重要作用。教学难点：人工智能相关算法、机器学习和神经网络。【项目教学目标】 本节课的内容涵盖了人工智能的概念、机器学习、神经网络、神经元芯片以及智能传感器等诸多知识，考虑到学生的实际认知水平和接受程度，一开始就引入人工智能复杂的算法和工作原理在一定程度上会削弱学生进一步探究的兴趣。因此，在教学内容上适当进行了重组，安排两课时完成教学任务。第1课时主

3、要介绍人工智能的概念、产生、发展以及几种典型应用，让学生对人工智能有一个整体的认识，重在让学生体验和感受人工智能技术的魅力，并初步了解典型的智能算法。第2课时，结合具体实践案例，进一步深入探寻人工智能涉及的核心技术与算法。【项目实施策略】 本项目通过四大任务和八项活动完成教学过程。教学从创设智能的情景开始，自然引出人工智能课题；然后通过几项活动贯穿观看剪辑视频、教师智能工具演示、学生活动、自主探究等环节，一步步让学生认识人工智能，了解当前人工智能技术的先进性，并初步了解人工智能涉及的算法与关键技术，让学生在浓烈的智能氛围中充分体验和感受人工智能技术的魅力。最后通过设问的形式，引发学生对未来人工

4、智能可能会对人类社会发展带来哪些影响进行思考，引导学生客观认识人工智能技术在信息社会中的重要作用，树立正确的科学技术应用观。【项目实施过程】项目教学流程图一、情景导入设计意图：通过一款智能音箱向大家问好，随机与音箱进行日常对话（如天气情况等），营造智能化的环境氛围，激发学生的兴趣，调动学生的好奇心，通过“智能”这一话题自然地引出本节课的主题“人工智能”。智能音箱应用体验二、新知探究活动1：回顾“人机大战”活动要求：（1）观看历史上几次经典“人机大战”（跳棋、象棋、围棋）事件剪辑视频，了解人工智能技术的发展历程。（2）查找资料，从智能水平、不同类型棋的难度等方面分析以上几次人机博弈的区别。（3）

5、学生在提供的人机博弈（五子棋、国际象棋、围棋等）程序中，自选一种棋类与计算机进行对战，体验人机博弈的过程。问题思考：（1）在体验人机对弈的过程中，讨论计算机是如何进行“思考”的。（2）“人机博弈”为什么被认为是人工智能技术？它与生活中使用的其他技术有什么不同？任务一：认识人工智能知识技能：了解人工智能的产生与发展，理解人工智能定义与图灵测试。设计意图：借助经典人机大战事件回顾视频，能快速集中学生的注意力，调动学生学习的兴趣；同时，通过观看视频内容和亲身活动体验后，学生能充分感受到人工智能技术的飞速发展。活动2：走进人工智能活动要求：（1）分组讨论，你认为什么是人工智能？用自己的话来说一说。（2

6、）阅读教材第128页的内容，或通过网络搜索了解人工智能定义和图灵测试。（3）生活中还有哪些人工智能应用？请举例回答，并请选择23个领域，了解人工智能的应用现状，填写教材表5.2.2。设计意图：在直观感受到人工智能技术的快速发展过后，为便于进行深入研究，有必要提供必须先对人工智能的定义和起源有初步的认识。这项活动可以让学生理解人工智能的起源和定义，并了解著名的图灵测试在推动人工智能发展过程中的作用，然后结合对现实生活中学生个人对于人工智能技术理解引出下个任务。图灵测试任务二：体验人工智能知识技能：通过典型实例体验人工智能各种应用技术。活动3：体验“模式识别”活动要求：（1）介绍常见的几种模式识别

7、，比如人脸识别、语音识别、手写识别、指纹识别、虹膜识别等。（2）讨论生活中常见的关于模式识别方面的应用，让学生举例回答。（3）教师用手机或平板演示微信小程序“百度AI体验中心”和“传图识字”OCR（Optical Character Recognition，光学字符识别）识别功能，如图5.2.2，让学生直观体验几种常见的模式识别。（4）学生上网借助人工智能AI体验平台来验证几种模式识别工具效果，并总结分析不同模式识别的应用场合和使用效果。设计意图：对于语音、手写、指纹等识别学生都比较熟悉，容易理解，但关于光学字符识别（OCR）大多学生可能接触不多。教师使用手机或平板电脑和同屏工具，先借助百度A

8、I体验中心迅速演示了常见的几种模式识别，然后重点演示微信小程序传图识字的功能，让学生对光学字符识别等应用有更深入的了解。活动4：体验“机器翻译”活动要求：（1）教师演示“有道翻译官”手机APP各种翻译功能，如图5.2.3。（2）学生选用一款翻译工具（百度翻译、谷歌翻译等）对几段不同类型文字进行中英文互译。（3）讨论机器翻译比人工翻译相比所具有的优势和不足之处。在活动中，让学生思考并分析：（1）机器翻译的特点是什么？（2）机器翻译能否代替人工翻译？设计意图：通过教师演示，借助最新的手机APP，逐个演示文本翻译、语音翻译、拍译等，让学生直观感受机器翻译技术的先进性。学生自己探究后，能发现机器翻译虽

9、然功能强大，使用起来也非常方便，翻译非常地快捷，但它更多的是直译，缺乏情感的表达，对于一些特殊的文体，比如诗歌、古诗词等翻译还存在缺陷，从而对机器翻译有一个相对客观的认识。活动5：体验“智能机器人”活动要求：（1）用幻灯展示几种常见的智能机器人，如扫地机器人、工业机器人、医疗机器人、服务机器人等，并分析它们的特点和使用场合。（2）观看Atlas（阿特拉斯）、ASIMO（阿西莫）等人形机器人宣传短片视频。设计意图：相对人工智能几种常见的应用，智能机器人尤其是人形机器人更易引起学生的兴趣，在学生被一些智能机器人完全吸引后，随即播放一组震撼的人形机器人实况视频，进一步强化学生对人工智能技术的直观体验

10、，让学生充分感受到当前人工智能技术发展迅速，使其对未来人工智能技术有更多想象和思考。任务三：揭秘智能算法知识技能：了解人工智能相关算法，认识人工智能技术中的机器学习、神经网络。活动6：初探关键算法活动要求：（1）回顾任务一的人机对战，分析机器能战胜人类的本质。（2）借助网络搜索和结合教材图5.2.3进一步了解“阿尔法围棋”蕴含的算法和关键技术。（3）体验八数码算法和智能飞机躲避导弹小游戏，了解启发式搜索和机器学习。设计意图：通过收集阅读AlphaGo相关资料，让学生认识到人工智能技术的本质，机器战胜人类是因为它们的“脑”中存储了大量的优秀“算法”。AlphaGo算法中的蒙特卡洛树搜索就是一种智

11、能算法，搜索技术是人工智能的基本技术之一，它主要分为盲目搜索和启发式搜素。通过智能飞机躲避导弹小游戏，让学生近距离体验机器学习，并对于人工智能、机器学习，以及深度学习之间的关系形成初步印象。活动7：认识神经网络活动要求：（1）观看神经网络科普视频。（2）阅读教材第131页关于神经网络材料，进一步了解关于人工神经网络技术以及神经网络技术在人工智能发展进程中的作用地位。（3）了解常见的几种神经网络算法，借助网络搜索“好玩的神经网络”，通过简单实例进一步了解神经网络。设计意图：让学生认识到，神经网络是目前人工智能领域的研究热点之一-，是一种模仿动物神经网络行为特征，进行并行信息处理的算法模型。并初步

12、熟悉目前应用最广泛的BP(BackPropagation)神经网络算法。通过6、7两个活动，让学生充分体会到关于人工智能技术，其算法是核心，数据是基础，本质是计算。任务四：客观认识人工智能对社会发展的影响知识技能：认识人工智能在信息社会中的重要作用。活动8：辨析人工智能对未来社会冲击活动要求：（1）播放科幻电影中机器人背叛人类的片段或者观看各界名家发表的关于人工智能的言论。（2）分组讨论并思考：未来人工智能的发展可能会对社会带来哪些影响？设计意图：在学生充分感受了人工智能的先进性和对于人工智能核心技术有了一定了解之后，引发学生做出一些辩证思考，面对人工智能的发展，我们应该做哪些准备呢？让学生发挥想象，预测人工智能未来趋势，从而促进学生创新思维的培养，同时对人工智能利弊进行讨论。这样既能让学生形成积极、安全使用人工智能技术的观念，也能对人工智能技术应用带来的社会伦理、安全等方面的挑