教科版高中信息技术第三章《信息的智能化加工》教学设计.pdf

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1、教科版高中信息技术第三章信息的智能化加工教学设计 【教材分析】 本节课是教科版信息技术基础第三章信息的编程加工和智能化加工 第三节的内容。前面的学习中学生已经明确计算机加工信息的三种形态以及各自 的适用范围， 了解信息的人性化和智能化加工都是建立在编程的基础上。这为知 识的过渡起到了一定的铺垫作用。 信息的智能化加工是指利用人工智能技术加工 信息，是计算机科学的一个发展前沿。 信息的智能化主要特点是让计算机更加自 主地加工， 减少人的参与， 进一步提高信息加工的效率和人性化程度。本课主要 从模式识别、机器翻译、智能机器人、机器博弈等典型的人工智能技术的应用， 让学生体验生活中的人工智能的同时，

2、探究部分智能工具的工作过程。 【学情分析】 对人工智能大部分学生感到既神秘又好奇，既熟悉又陌生，提及人工智能， 学生第一反应是机器人， 因为他们在很多科幻电影、 新闻上都看到过关于机器人 的报道。学生对人工智能的认识大多还停留在表象的、片面的认识上。 因此本节 课在揭开人工智能的神秘面纱感受人工智能的独特魅力的同时，还会让学生在使 用部分智能工具的时候不仅知其然还要知其所以然。 【教学目标】 （一）知识与技能： 1. 理解人工智能的概念与本质； 2. 掌握手写识别和人机对话的工作过程； 3. 了解人工智能技术对生活影响。 （二）过程与方法： 1. 在实践操作中感受人工智能的应用价值； 2. 使

3、用人工智能工具处理信息，体验人工智能的独特魅力。 （三）情感态度价值观： 1. 激发学生了解人工智能技术的兴趣； 2. 发展辩证思维，树立学生客观的科技应用观。 【教学重难点】 （一）教学重点：人工智能技术应用中的手写识别和人机对话 （二）教学难点：1. 人工智能技术应用中的手写识别和人机对话2. 人工 智能的本质 【教学方法】 观摩教学法、启发式教学法、活动探究法以及小组合作学习等 【教学过程】 教学环节教师活动学生活动设计意图 展示热点 引出课题 展示韩国名将李世石与谷歌围 棋计算机 alphago 对弈的图 片。 今年 3 月李世石与 alphago 的人机大战不仅是围棋界的一 次盛会，

4、更是将人工智能带到 了人类社会的聚光灯下。如果 说 97 年国际象棋大师卡斯帕 罗夫和更深的蓝之间的对弈掀 起来人工智能热潮，那么时隔 19 年的这次人机大战对人工 智能的发展则具有里程碑的意 义。提到人工智能，大家会想 到什么？科幻电影或科幻小说 中的机器人？还是距离我们遥 远的高科技 ？人工智能真 的就像大家认为的那样，是一 项距离我们很遥远的高科技 吗？机器人就是人工智能的全 部吗？引入课题 信息的 智能化加工。 学生观看人机 大战图片，在 老师的引导下 想象着影视作 品或科幻小说 中的场景，感 觉到人工智能 好像是离我们 很遥远的高科 技。 通过社会时事 热点以及学生 对科幻电影或 科

5、幻小说的感 受引入同学们 对人工智能的 片面认识，为 后续学习做好 铺垫。 演示观摩 感知智能 观摩活动：使用智能手机的语 音助手功能发短信、打开应用 程序等 观摩体验手机 的智能化应用 不仅让学生感 受到人工智能 其实并不遥 远，它已经渗 透在我们的日 常生活中，同 时还可激发学 生对人工智能 的兴趣。 活动 （一） 手写 识别 活动一： 使用逍遥笔输入法利 用鼠标依次在文本文档中输 入：屾、 5、%、 b 思考： 1、对于书写不规范， 笔画不全 以及连笔输入的汉字能否识 别？ 2、所有的字符、 符号和图形都 可以被识别？ 3、 什么情况下可以考虑使用手 写识别输入文字？ 游戏类比，理解原理

6、： 互动猜字：邀请两位同学在讲 台上玩猜字游戏，甲同学在乙 同学的背后写一个字，乙同学 猜甲同学写的是什么字，其余 同学观察游戏过程。 思考： 猜字游戏有几个环节？ 学生在体验操 作活动一的同 时，思考三个 问题，并将结 果记录在 “ 学生 课堂活动卡 ” 上 观摩甲乙两个 同学的游戏， 并思考该游戏 有几个环节。 乙同学分析自 己整个猜字的 过程。 让学生在具体 实践中感受人 工智能工具 手写输入 工具处理文字 信息的过程， 同时认识到手 写识别技术的 现实意义以及 所存在的问 题。 通过猜字游戏 这个互动环 节，以人猜字 过程类比手写 识别过程， 帮助学生理解 晦涩抽象的原 体验 魅力 理

7、论 升华 猜字游戏中人是如何猜得结果 的？ 过程归纳： 利用类比的方式，引导学生分 析得出手写识别的工作过程。 手写识别是人工智能技术的研 究领域之一，采用了模式识别 技术。模式识别主要是利用计 算机对物体、图像、语音、字 符等进行自动识别。幻灯片展 示模式识别除了手写识别，还 有语音识别、光学字符识别、 指纹识别、眼角膜识别、掌纹 识别和人脸识别等等。 在教师的引导 以及“ 学生课堂 活动卡 ” 的帮助 下分析手写识 别的工作过 程。 认识到手写识 别是模式识别 的一种，模式 识别还包含其 它多种识别技 术。 理。整个过程 学生由知识的 被动接收者转 换为知识的主 动加工者。 进一步扩展学

8、生对模式识别 技术的认识。 活动 （二） 机器 翻译 活动二： 1. 将材料一先自行翻译然后 使用在线翻译工具翻译成英 文。 2. 使用在线翻译工具将材料 二翻译成英文，再由英文翻译 回中文。 思考： 1. 对机器翻译的结果是否满 意？ 2. 在不借助机器翻译的前提 下，你是如何翻译材料一的？ 3. 机器翻译存在什么不足？ 过程归纳： 学生在体验操 作任务二的同 时，思考三个 问题，并将结 果记录在导学 案上。 学生通过活动 二，尤其是材 料二的二次译 文与古诗原文 的对比，体验 到机器翻译的 特点以及存在 材料一的设计 是为了让学生 认识到机器翻 译的过程和人 工翻译的过程 是类似的，了 解

9、机器翻译的 过程。材料二 的设计是为了 让学生通过实 践操作发现机 器翻译存在的 问题，还需要 引导学生分析机器翻译的特点 与人工翻译相似，关键是 确定对应单词和语法结构，但 有时翻译的结果太过程式化、 机械化。 的问题。不断地完善。 活动 （三） 人机 对话 活动三： 设计与机器人朋友小I 的对话 内容，与其对话。 思考： 1.机器人朋友小 I 聪明吗？ 2.你对机器人的回答满意吗？ 3.是否出现答非所问的想象？ 过程归纳： 以“ 爱奇” 为例，简单介绍机器人 是如何和人对话的。在人机对 话中，当我们输入一段话，机 器人首先要理解这段话的意 思，然后根据并利用它所具有 的知识，生成一段文字，

10、给出 回答。 设计与机器人 朋友小 I 的对 话，在和机器 人对话聊天的 过程中，找出 小 I 的聊天破 绽。 在“ 爱奇” 机器 人的范例演示 以及“ 学生课堂 活动卡 ” 的帮助 下分析人际对 话的工作过 程。 在实践中感受 人机对话的智 能信息处理过 程，分析人机 对话的工作原 理。 三个活动的设 计让学生在使 用智能工具的 同时理解其工 作原理，使学 生做到知其然 也知其所以 然。同时为揭 示人工智能的 本质做好铺 垫。 揭示本质 加深认识 引导学生总结人工智能工具处 理信息过程中的共同点：与人 脑处理信息的过程大致相同。 人工智能的本质就是对人脑思 维机理的模拟。而这种对人脑 思维机

11、理的模拟过程并不是机 学生在前面三 个任务活动中 通过分析其工 作过程得出人 工智能的本质 是对人脑 让学生在实践 应用的基础上 认识人工智能 的本质，使得 学生对这一概 念的理解有难 器本身就具有的，而是人赋予 它的。 思维机理的模 拟。 变易，由浅层 记忆到深刻理 解。 应用拓展 全面认知 人工智能技术的其它应用 人工智能技术应用领域广阔， 模式识别、机器翻译和智能机 器人只是人工智能技术的部分 应用。计算机博弈、智能代理 技术、机器证明和数据挖掘等 都属于人工智能技术的应用。 学生听教师介 绍，全面认识 人工智能技术 的应用 由点及面，让 学生认识到人 工智能技术的 应用领域非常 广泛，

12、不仅仅 局限于模式识 别、机器翻译 和智能机器 人。 理性认识 客观对待 当人工智能时代到来时，它将 会给我们的生活带了什么影 响。 观看影片人工智能对人类生 活的影响。由此，我们应该 清醒地认识到人工智能技术的 发展不仅仅是一个技术创新的 问题，同时也对伦理、道德、 法律、文化等带来了冲击，需 要我们辩证地认识， 负责任地、 安全地、健康地开发和使用。 学生观看影片 并在潜意识中 认识到人工智 能将会给对人 类生活的带来 的影响。 提升学生对人 工智能技术的 认识并发展学 生的辩证思 维，树立科学 的科技应用 观。 新课结语 最后， 以谷歌 “ 深度思维 ” 公司创 始人哈萨比斯的观点结束。

13、 思考哈撒比斯 的话 让学生认识到 技术的善恶取 决人 课堂检测幻灯片展示检测题学生答题检测所学知 识，进一步巩 固所学。 信息的智能化加工教学反思 本节课首先从时事热点韩国名将李世石与谷歌围棋计算机之间的“ 人机大 战” 出发，以设问的方式引出同学们对人工智能的普遍认识和看法，引出课题。 其次演示市面上一款随处看见的智能手机的应用，使同学们亲身感受人工智能已 经走进我们的生活， 它就在我们的身边。 然后通过三个活动的实践参与，体验人 工智能技术魅力的同时， 将学生的感性认知通过一系列的体验引导上升到理性分 析，让学生在应用技术的同时， 不仅要知其然更要知其所以然。因此这一部分不 仅成为本节课

14、设计的重点和难点，同时也是本节教学活动的重点和难点。 应该说让学生真正理解手写识别、 机器翻译和人机对话其工作过程并不是一 件容易的事情。我的同事们和我曾经讨论过是否有必要让讲解和分析它们的工作 过程，有部分同事认为根据课程标准出发的话，这部分的内容应该突出在“ 体验” 二字上，至于其内部工作过程内容难度太大，不适合详细讲解； 但也有同事认为 本节课的课题是 信息的智能化加工 重点是加工， 而且是要利用智能工具加工 信息，有必要讲清工具的实现过程也就是其工作过程。经过激烈讨论和再三思考 以及反复尝试， 对于加工工具的使用有必要让学生理解其工作过程，只有这样才 有助于学生在使用工具时进行迁移，才能灵活处理。 为了降低学生对其工作过程的理解难度，三个活动分别采用不同的方式以直 观或者学生的经验为基础出发设计不同的内容去类比或解释工作过程。比如：对 于手写识别的工作过程则是让学生在玩猜字游戏的过程中思考人是如何猜字的， 类比手写识别的过程；机器翻译通过引导学生自己翻译“ 你是谁 ” 需要考虑的问 题，引导学生分析机器翻译的过程和人脑翻译是类似的，关键是确定对应单词和 语法结构；对于人机对话则使用了一个智能程度低级的机器人程序设计从不理解 问题到最终解答的过程，揭示人机对话的工作过程。