信息的智能化加工教学设计-教学研究 - 常州市武进区礼嘉高级中学

信息的智能化加工教学设计

课题名称	3.3信息的智能化加工
教师姓名	虞赛春		授课班级	高一（5）班		课时		1
教学内容分析	本节课是教育科学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）中的第三章第三节的教学内容：信息的智能化加工。人工智能(Artificial Intelligence，AI)，是计算机科学的一个分支，是一门涉及数学、计算机科学、控制论、信息学、心理学、哲学等学科的交叉和边缘学科。在信息加工的知识体系中占有不可或缺的地位。教材中把信息加工安排在第三章是在学生了解了信息与信息技术（第一章），学会了信息获取（第二章）之后，是整个信息活动的重要章节之一。信息的智能化加工作为信息加工的第二种方式，处于信息技术前沿，它的研究、应用和发展在一定程度上决定着计算机技术的发展方向，有许多成果已经进入我们的生活、学习、工作中，并对人类的发展产生了重要影响。学习本节就是为了让学生体验信息加工的过程，提高对信息技术环境下信息加工的认识，以便更好地加以利用。
学情分析	人工智能技术是当前信息技术应用发展的热点之一。大部分学生刚刚十六、七岁，都比较喜欢看一些科幻影片，对电影中的人工智能都有一种神秘感和好奇心，对其中的机理不甚了解，故望而却步，认为离自己太遥远。有些学生在生活中也接触到有关人工智能的实际应用，如智能手机的使用。通过展示日常生活中的应用实例，带领学生去认识、体验人工智能技术。通过简要剖析个中奥秘，让学生打破“人工智能”的神秘感，引领学生进入该领域。通过第二章信息获取的学习，学生已经掌握了一些搜索技巧，能够较熟练地从因特网上获取信息。所以这节课可以充分利用机房网络环境，发挥学生的主动性，以任务驱动的形式，让学生结合人工智能的相关知识开展网络搜索，借助网络，培养学生的自主探究能力。
教学目标	知识与技能	1、理解人工智能的含义、人工智能学科的历史 2、熟悉人工智能的相关研究领域，知道其发展现状能够列举人工智能技术在社会生产、生活中的一些应用实例。 3、体验人工智能技术给人类带来的便利，认识到人工智能对人类学习、生活的影响。
	过程与方法	通过观看演示和实际操作等各种途径体验信息的智能化加工的基本工作过程，客观地认识人工智能技术，了解其实际应用价值。
	情感态度与价值观	1、分析人工智能相关应用领域的优点与不足，发展辩证思维，培养正确的科学技术应用观。 2、通过感受人工智能的独特魅力，增强对信息技术发展前景的向往和对未来生活的追求。
教学重点	通过体验信息的智能化加工的过程，理解人工智能的含义，了解人工智能的应用价值。
教学难点	提升学生对人工智能的认识，发展对技术的辩证思维
教学策略的选择与设计	在课堂教学中，改变传统方式，变 “带着知识走向学生”为“带着学生走向知识”；加强对学生学习方法的指导，授之以 “渔” 。任务驱动教学法设置问题，引导解决，使学生在探究式学习的过程中了解信息的智能化加工概念，体验智能化加工的应用，培养学生的自主探究能力。 1、自主探究法通过任务的给出，引导学生积极探索，发挥主观能动性，进行自主探究，提高学生解决实际问题的能力。 2、合作学习法以小组为单位完成任务，培养学生的主动参与精神与合作意识。 3、竞争学习法以小组为单位组间竞争，培养学生的竞争意识。充分调动每位同学的积极性，提高课堂关注度、参与性。
教学环境资源准备	微机教室学生机能访问因特网准备好学生名单以便课堂记录员做好记录
教学过程	教师活动				学生活动		设计意图
课前准备	1、分组，根据机房的座位分布分成9个小组，并确定好组长。 2、学生活动资料的下发				学生明确分组及检查资料		通过小组合作，充分调动每位同学的积极性，提高课堂关注度、参与性。
创设情境引入课题	播放两段视频：哈工大机器人跳舞及本田ASIMO机器人。师：请问大家从两段视频中看到了什么？生：机器人。师：请思考一下这些机器人具有思维能力吗？生：有或没有师：有思维能力，但这些思维能力是被思维，被“反应”，而我们人类是主动思维。这种人工思维能力叫做人工智能。引出今天的课题：信息的智能化加工				观看视频，领略机器人带来的乐趣与作用。		通过视频唤起学生强烈的好奇心和求知欲，激发学生探究人工智能的兴趣，使学生带着好奇心进入本课的学习。
明确概念	师：首先，让我们一起掀起“你”的盖头来。谁的盖头？AI。 (Artificial Intelligence) 也就是人工智能。顾名思义，人工智能就是人造的智能，它主要是对人脑思维机理的模拟。人工智能作为一门学科，是计算机科学的一个分支。它不仅涉及到计算机科学，还涉及到脑科学、神经生理学、心理学、语言学、逻辑学、认知科学、行为科学、生命科学、数学、信息论、控制论、系统论等许多学科领域。是一门综合性的交叉学科。当今社会，常见的人工智能技术的应用除了智能机器人，还有模式识别、计算机博弈、人机对话、机器翻译、智能代理、专家系统、机器证明、数据挖掘等。今天我们就一起来体验、应用人工智能，感受它给我们生活带来的变化以及人工智能的未来发展。				掌握人工智能的含义，明确人工智能是一门综合性的交叉学科，涉及许多学科领域的知识。		明确人工智能的概念。为后续的人工智能的应用做好准备。
模式识别	1、观看美国科幻片《第六日》片段，； 2、老师用手机演示语音识别、条形码识别； 3、活动1：手写输入、图片识别。（1）利用搜狗输入法打出图片中的生僻字。（2）利用百度识图http://stu.baidu.com，认认这两张图片分别是谁是哪里？				观看视频与演示并通过活动了解体验各种模式识别。		让学生领略、感受、体验指纹识别、语音识别、条形码识别、手写输入、图片识别给我们的生活带来的便利。
图灵测试，人机对话体验	师：在人工智能技术发展历史上，我们不得不提到一个人：图灵。他被称为人工智能之父。他首次提出了人工智能的概念，并设计出著名的“图灵测试”。为了纪念这位伟大的科学家将计算机界的最高奖定名为“图灵奖”。什么是“图灵测试”？测试机器是不是具备人类智能的方法。如果有机器能够通过图灵测试，那它就是一个完全意义上的智能机，和人没有区别了。可以通过下面的示意图给大家说明一下。为了更好地理解图灵测试，下面我们一起通过下面的实践来体验一下图灵测试。活动2：人机对话（1）访问http://{域名已经过期}，与小i聊天，看看它能不能成为你的朋友。（请将你与小i聊天的对话内容粘贴到此处）（2）在与小i交流的过程中，有没有发现其谈话的“破绽”呢？你觉得小i是人还是机器呢？你通过什么样的策略来判断它是人还是机器的呢？生：展示对话得出结论：小i是机器。师：请思考：为什么机器人小i可以和人对话？机器人和真正的人在聊天时有何不同表现？举个例子，同样一句话：你好，你吃了吗？连问10遍，预想一下机器和人分别会有什么反应？生：一个真正的人，你烦不烦啊？你怎么搞的，我不是说过了吗？情绪会越来越明显。一台机器可能十遍的回答都是一样的。师：为什么机器会有这样的反应，他到底是怎么和人对话的呢？我们可以来猜测一下Alice的工作流程 1、存储了一个问答知识库，一个庞大的数据库，可能覆盖我们平时大部分的聊天内容，可能有专门的问题库与答案库 2、小i接收到对方的提问，先抓取关键词，然后调用问题库 3、根据关键词分析的结果到答案库中调取相应的语句 4、作出回应				了解人工智能技术的发展历史，认识图灵，并理解图灵测试的规则。通过与小i的人机对话体验图灵测试。思考为什么机器人小i可以和人对话，机器人和真正的人在聊天时有何不同表现。		使学生了解人工智能的历史，通过人机对话体验智能机器人的工作原理。归纳总结图灵测试的对话策略。引导学生思考机器与人思维方式的不同。
计算机博弈	活动3：五子棋游戏 1、打开五子棋游戏，建议选择初级模式，跟计算机博弈，记住博弈次数及输赢比例，分析为什么输。 2、打开书本P50，了解“更深的蓝”。
机器翻译及其应用	师：请在家帮我把“机器翻译能帮助我提高英语学习成绩，对我的帮助很大。”这句话翻译成英语。再翻译我们小时候就学过的诗句《春晓》：春眠不觉晓，处处闻啼鸟。夜来风雨声，花落知多少？活动4：机器翻译（MT）利用百度在线翻译http://fanyi.baidu.com将以下文字译成英文，然后再把译文翻译成中文看看变化。机器翻译Machine Translation 是利用计算机把一种自然语言转变为另一种自然语言的过程。 l 翻译软件：金山快译、译星、万能对译等 l 在线翻译：如百度翻译、Google翻译、有道翻译、中国翻译网等机器翻译到底是什么原理呢？我们首先得有一个原文和译文对应的词，每一种语言的语法各不相同，所以可能还有个语法库（原文译文语法都要有） 1、有一个语法库、词库 2、输入原文，机器调用语法库，自动识别语法 3、然后调用存储的词库，逐个识别字词，自动进行对应翻译因此机器多为直译，逐字翻译，所以可能出现翻译不准确，语句不通的情况还有的时候我们会有一词多义的情况，或者同一句话在不同时间、地点、场合会有不同的含义。这个机器翻译往往就做不到了。这些都是MT的不足之处。				理解并应用机器翻译：选择一种机器翻译工具，完成相应的翻译任务并将结果粘贴到学案中的指定位置。思考：机器翻译的原理、机器翻译的优点与不足		通过两段文字的翻译，在了解机器翻译原理的基础上体验机器翻译的优点（辅助生活学习）与不足（翻译不够完善，多为直译，语句不通畅等）明确对于机器翻译的应用：不管是专门的翻译软件还是在线翻译，它能够帮助我们提高工作和学习效率，但它只是我们辅助学习的工具，我们不能完全依靠它。
课堂小结	学生小结，今天我们对人工智能技术进行了体验，了解了模式识别，应用了机器翻译，与智能机器人聊了天等。				对照课本P53了解人工智能的其他方面应用：如：智能代理、专家系统、机器证明、数据挖掘等。		归纳总结人工智能技术的典型应用。引导学生回顾本课的内容，反思本课内容，并结合课题内容提出问题。
思想提升对人工智能的思辨	师：（由学生的问题引出对人工智能的思辨）人工智能技术已经悄悄地进入了我们的日常生活，为我们的生活带来了很多意想不到的方便和惊喜。于是出现了这样两种观点： 1、人工智能技术实在太厉害了，以后我们的很多事情都可以交给机器去做，我们人就很轻松了。 2、有人担心，随着人工智能技术的进一步发展，会不会有一天，当人类的智力对于计算机已无法望其项背时，人类会不会转而成为计算机的附庸？学生分组讨论学生就以上两种观点发表自己的看法。师：总结提炼学生的回答。首先人工智能并不是万能的，有一定的局限性。我们不能完全依赖机器。其次，人工智能技术的应用给我们带来便利的同时，对我们社会的伦理、法律、道德、文化等也带来了冲击，这就需要我们辩证的认识，负责任地、安全、健康的开发和使用。				学生分组讨论，针对两种关于人工智能技术的两种观点阐述自己的看法。		分析人工智能相关应用领域的优点与不足，发展学生的辩证思维，培养正确的科学技术应用观。引导学生辩证的认识，负责任地、安全、健康的开发和使用人工智能技术。