初识人工智能教学案例

《初识人工智能》教学案例

作者：夏燕萍

单位：无锡市第一中学214031

email：xiayp@126.com

一、案例背景信息

1.模块：高中信息技术必修模块《信息技术基础》

2.年级：高中一年级

3.所用教材章节：中国地图版教材第四单元第四节

4.学时数：2

5.学校状况：我校信息技术课在多媒体网络教室进行。教室内有一台教师机，一台服务器和五十六台学生

机，通过百兆交换机组建成星型局域网。学生可以通过局域网访问教师自主开发的信息技术学习网站，了

解学习内容、获取学习资源、记录学习感受、提交学习成果。教师可以通过大屏幕投影仪创设学习情境，

进行必要的集体讲解和演示操作。

二、教学设计

(-)教学目标

知识与技能

1、理解人工智能技术的含义和研究目的；

2、了解人工智能的发展历程及历史人物；

3、熟悉人工智能的研究领域，如机器证明、模式识别、机器翻译、人机博弈、智能机器人等；

4、能够列举出人工智能技术在社会生产、生活中的一些应用实例。

过程与方法

1、通过学习活动，了解光学字符识别和手写输入识别软件的使用方法；

2、通过具体实践，学会使用金山全文翻译软件进行英汉翻译：

3、在人机博弈的过程中了解机器博弈的原理和方法。

情感态度与价值观

1、激发学生对人工智能学科的浓厚兴趣；

2、认识到人类智能和机器智能之间的区别和联系；

3,通过介绍中国及华裔科学家在人工智能领域的杰出贡献，增强学生的民族自豪感；

4、体会到人工智能技术的应用价值，培养正确的科学技术应用观；

5、学会独立地、辨证地思考问题，提高科学素养。

(-)内容分析

1、本节的地位和作用

本节是中国地图出版社出版的普通高中课程标准实验教科书《信息技术基础》(必修)中的第四单元第四节。

在前•节《尝试开发技巧》中，教材通过分析网页特效程序，简单介绍了程序设计的三种基本结构。本节

在前面的基础上，介绍了人工智能的相关内容，是在信息编程加工基础上的一种提升，能开阔学生的视野，

激发学生对人工智能的兴趣，也为选修模块《人工智能初步》的开设作了有益的铺垫。

2,本节的主要内容

本节的内容包括：人工智能的概念、研究目的和发展历程，人工智能的研究领域(如自然语言处理、模式

识别、人机博弈、智能机器人等)。通过学习这些内容，不仅要让学生掌握有关人工智能的知识性内容，

更重要的是让他们体验人工智能技术给社会生活各方面带来的影响，激发他们对人工智能的学习兴趣。

3、重点、难点分析

教学重点：体验人工智能的独特魅力，了解其应用领域和实用价值。

教学难点：辨证看待人工智能和人类智能的区别和联系，客观认识人工智能技术对社会的影响。

（三）学生分析

在学习本节之前，学生对人工智能的了解可能仅仅是科幻片中的智能机器人，如《人工智能》、《机械公

敌》、《终结者》等电影中的机器人.他们受到科幻片情节的影响，往往认为在未来机器人的智能将会超

越人类智能，成为人类的''机械公敌"。

高一学生已经具有独立的意识和倾向，上课时不喜欢教师过多的讲授，希望有独立思考和探索的时间。而

且，他们有较明显的学习自觉性和一定的自学能力，经过入学后的短期学习，就能适应基于专题学习网站

的自主学习方式。因此，教师可以将学习内容做成教学网站供学生访问，开展教师引领、学生自主的课堂

教学活动。

（四）教学策略设计

1.教学方法设计

依托学习网站展开教学，安排学习实践活动，提供工具软件及其技术支持，介绍拓展内容。教师对人工智

能的含义、人工智能与人类智能的关系等内容进行必要的讲解；对人工智能的发展过程、人工智能领域中

著名的科学家、机器证明等内容提供了拓展资源供学生浏览；在自然语言处理、模式识别、人机博弈这三

个领域安排了实践活动，通过网站安排实践过程，提供软件下载和软件使用的技术支持，教师对关键步骤

进行演示操作。

2.关于教学流程和教学活动的设计思路

从''深蓝"战胜卡斯帕罗夫引入课题，首先介绍人工智能的概念，研究领域、发展历程以及在人工智能发展

中作出杰出贡献的科学家，然后通过对机器证明、模式识别、自然语言处理、人机博弈、智能机器人等各

个研究领域的深入探讨和学习实践，启发学生思考、分析和认识人工智能的应用价值及其对社会生活各方

面的影响。

三、教学过程

步爆教师开动学生;S动资源

分貂1州公司的“深篮”和国际象供世界冠军卡斯帕罗夫演示文

导入的比赛常境，提出问题:“电脑战胜的是一个人，还是整阅读学习网站-“人工智能传奇”稿、网站-

个人类的智能•/祐屐心源

（一）、走近人工智能

1、什幺是人工智能？

2、“人工智能”是如何诞生的？浏览网站-导言，回笞问题：

解释图灵测试，亢•貂田灵、图灵奖和麦卡埸.1、人工智能就是利用计算机来

3、人类智能的实质是什么？模拟或实现人类智能.

通过图解人类由多元智能，将人工智能的研究领域与人类2、英酮字察阿兰•图灵的“图演示文稿

智^进行联系和比较.如：灵测试”首先涉及人工智能，被网站-导

机器证明、符号运算一一数学逻辑智能誉为“人工智能之父达特莫言

自然语言处理一一语1"文字智能斯会议.上.正式提出了“人工智

才甄识别一一自然观蔡智能能

t髀一一视觉空间智能4让计苴机像人择思考，

智能机器人一一某些智能的俎合

黑

4、提问：人_11智能的明允E的？

仁）、人工智能的研究领域浏览网站-实践活动和技术支持演示文稿

课

指导学生浏览"实践活动”、“技术支持”网页网页，依次进行学习实践：网站

时

1、机器证明：介貂芳国科学家在机器证明领域的重要百1、了解壬港.吴立度两位科学

献，如王浩、吴文俊等。家在机需证明领域的杰出贡献；

1、下裁尚书匕弓软件对老师提

新2、模式识别：比类技术的目标是利用计菖机来馍拟人的

供的图片C一名中学生与机器人

课答种识别能力,包括对立字、声寺、国瑕图限A物:和

及丽丝的聊天对话）进行识别，

物体等进行自加识别。

了解识别过程及中英文的识别

⑴光学丁苻识别1UUK及大）：法示识另」方法；演示文摘

效果：

⑵光学条码识别（03R技术）：介貂OBR技术在商业、物网站

2、能挹到超市的OBR条码识别;

流等仃出：中的具体观月；软件：

K下药薮恬手写盘，识别一些

⑶联机手写输入：演示薮恬手写就的使用方法，介绍手尚书七号

才说慎字，力口“人，八，入”：“日，

写识别技术在个人数于助理和手机上的回用；鼓恬手写

日、月”：“春、春泰、秦”

⑷指线识别：办公、金融、社会安全及家庭应用；盘

警；

⑸语音识别：演示ViniowsXP中的语言识别功能，

4、能列举一些指纹识别的实例；

先让学生阅读一酷文字，观察识别效果：数师（课前进行

F、通过对比同学和老!1巾的语音

过谙音识别训练）冉阅读一卷，效果明显好转；

输入效果，深入了解语音识别原

最后介绍语■音识别技衣的原理，揭示效果不同的原因。

理.

3、自然语言处理：机器翻译

演示金山央建软件的使用方法.

讲解并分析第一篇文堂中的翻译弱点：从学习网站下载安装并使用金

a."game"翻译成了“游戏〜应为“戏剧”;多义词的山快译翻译柝篇英文短文（新概

翻译还不唯确；念英语第二册第1课：Aprivate

b.fi<Theydidnotpayanyattention?'翻译成了“他们不conversation和第57课：Can1

支寸任何的注意”，应为“他（显不理会之对常用短语逐heIpyou,madam?）,对比两篇

字进行翻译，结果比较生硬；文章的翻译效果，了解机器翻译

演东文槁

c.it'sroneOTyourbusiness1'翻译成了…匕是没由你的原理，回等问题：

网站

的生意”，应为“不关伤的字'、对可惯用语的翻译入蟾准1.多义运的翻译要联系上下

软件：

确.文；

金山快评

总钵来说，第一篇短文的翻译还是容易理解、比较成功的；2、对常用短语和习惯用语的翻

第二篇组立的翻译则让人卖翩，例如第一句・“ABoms谭功能还要加强：

inbluejeansstoodctthewindowofanexpensive3、对复杂句子的翻译能力有待

sh3p.〃翻谡成“一人女人在牛仔辘中在兮的商店窗户改进；

法立产正确的翻连扣下：“一位拿着牛仔植的的支诂在一这些问题都要李自然语言处理

家高档商苫的掘窗前。”领域的专家来研究和解决.

第提问：比或两篇文章的翻译效果>你门认为机器翻译还需

要解决哪些问题？型谁来解决？

课4、人机博弈：

时分析协联数学兹:克隆罗德的话：一国际象模是人_£智能的

果蝇使用”数码问题”的狸索树解释计算机下超的原

浏览网页，了解析器四界的原

理是:用一个树形图来表示所有可能的棋局，根据某种策

理，下载使用欢乐五子模，对比

新略计算所后可能定法的得分，方数越育代表供局以好，程

人和乱器的优势和弱项：

课序限据分数选择一步“好”棋。这种思考方式称为“后发式演示文稿

1、”算机的优势：运算速度快、

搜萦网站

算法尤秀（算法是人类专冢赋予

教师使用欢乐五子棋，战胜“市级”和"特级”，揭示计软件:

的x不会症劳；弱点是没有全

筲矶的弱点,体现人类智能的丑第-欢乐天孑

局现愈，跃乏应及能力；

提供数据:卡斯帕罗夫思考速度2步/秒，深蓝2亿步/秒，模

2、人的优势是有经验（学习能

浪前天校42亿步/秒.

力X会创造、全局观强；弱点

提问：人机博弈中人和计算机的优势和弱项分别是什么？

是思考速度保、体力有限，

小结:人不是给给i+SH,面是领了人裾竦体■计

尊机硬忏一速度之源的软件一错超本.这两者

5、智能机器人：

5、智能机器人：

从会逃跑的“迪克”机器人引入话题，介绍智能机器人的

应用，智能机器人的系统结构，提出问题“人工智能的未

来是什么？“教师提供正反匿方面的意见，引发学生讨论。

浏览网站-拓展资源部分的“机演示文稿

正方：智能机器人是人类创造出来为人类报务的.人类完

器人”介绍，就教师里供正反两网站-拓

全能够驾驭它，制服它。

方面的意见展开讨论.展资源

反方：随着人工智能的发展，智能机器人会进化成高智商

的丸械群体.它们随时会脱离人类的控制，转化成整个人

类的“机械公敌、

话支持正方观点的同学举手.

课堂总结：表明教师支持正方观点.

1、人类和智能机器的关系：智能机器是人类创造的生产

工具，能够代替人类的一部分智力劳动，三工作程序承

客观认识人工智能的作用，辨证

由人类控制；

看待人T智能和人斗智酢的反漉示文福

2、人类思维包含逻辑、形象、直觉、锁悟等方式，人突

别与联系.

的创造性主要住现在形象、直觉、顿悟等思维中，而人工

智能迄今只会模仿人类的逻辑思维而已，要起上甚至返

人类，还有很漫长的一段过程，现在看来还比较渺茫……

四、教学反思

本课用''深蓝"战胜卡斯帕罗夫的事例引入课题，同时也设置了问题情境''电脑战胜的是一个人，还是整个人

类的智能？”来引起学生的注意。在讲述人工智能就是利用计算机来模拟或实现人类智能之后，就抛出问题：

''什么是人类智能呢？接着，教师介绍了人类智能的最新研究成果一多元智能理论。然后，把人工智能

的研究领域和多元智能的各个方面联系起来介绍给学生。这种别出心裁的类比介绍，不仅使学生初步了解

了人类本身的智能，也使他们比较容易理解人工智能的研究领域，对人工智能和人类智能的联系和区别有

了清楚地认识。

对机器证明领域的介绍基于学生对初中几何证明的理解。通过拓展资源中一道几何定理的机器证明，介绍

了华裔科学家王浩和我国中科院的吴文俊教授在该领域的杰出贡献。这不仅增进了学生对我国人工智能技

术研究水平的了解，也能增强学生的民族自豪感。

模式识别是比较成熟的人工智能技术，教师对该领域的介绍比较全面。通过安排三个实践活动：光学字符

识别、手写识别和语音识别，培养学生对模式识别技术的应用能力。同时，通过教师的补充讲解和学习网

站-拓展资源中的介绍，使学生进一步认识到模式识别技术在社会生产实践中的重要作用，体验技术的实用

价值。

在自然语言处理领域中，教师主要介绍了机器翻译。通过两篇译文的对比，学生可以发现机器翻译优势是

速度快，弱点则比较多，如在多义词、习惯用语和复杂句的翻译方面都有值得改进的地方。而这些问题都

要靠人类专家的不断探索和研究才能解决。

在博弈领域，教师安排学生使用''欢乐五子棋”软件体验人机博弈。教师演示了战胜该软件中''高级"和''特级"

选手的''必胜绝招"，揭示了机器博弈的弱点。最后总结人和计算机下棋时各自的优势和劣势，指出：人不

是输给一台计算机，而是输给了人类的集体智慧（计算机硬件和博弈软件都是人类创造的）。

讲到智能机器人时，教师从会逃跑的''迪克"机器人引入话题，自然而然地谈到了科幻片中智能机器人。于

是提出了关于''人工智能的未来”的思考题，请学生就正、反两种观点展开讨论。最后，教师表明立场并进

行了解释。通过这个环节的讨论，使学生对人工智能的认识更加客观，对人类和人类创造的智能工具之间

的关系也有了辨证的理解。

五、教学资源

本节的教学资源主要是教学演示文稿和学习网站。

学习网站主要包括一张主页和四个栏目：学习导言、实践活动、技术支持和拓展资源。学习导言中简单介

绍了人工智能的起源和发展，人工智能的概念和研究目的，提出学习的问题和任务；实践活动中包括五个

环节：机器证明、模式识别、自然语言处理、人机博弈和智能机器人：技术支持网页针对学生实践活动中

用到的软件进行操作指导，如尚书七号、蒙恬手写盘、金山快译、欢乐五子棋等；拓展资源部分介绍一些

人工智能方面的背景知识和网上搜索到的拓展内容，列表如下：

人工智能传奇（上）

人工智能传奇（中）

人工智能传奇（下）

人工智能领域英雄谱

机器证明简史

我国科学家在机器证明领域的重要贡献

《几