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第1页共7页4.2用智能工具处理信息一、教材地位和作用：本节是有别于前边章节用一般工具处理信息的，是为了让学生了解信息技术中的前沿技术—人工智能，要求学生在使用信息智能处理工具处理信息的过程中，对信息智能处理工具进行初步体验，并初步了解其工作原理，形成感性认识。可以开拓学生视野，提高学生追求和学习人工智能的兴趣。为选修《人工智能初步》课程做好铺垫。二、学情分析：高一学生思维较活跃，而且已经有初步的逻辑分析能力，善于发现和思考问题。经过前面信息技术课程的学习，对一般的信息处理方式方法已经有初步的掌握，但是对让计算机去模拟人脑完成一些任务的认识还是非常有限的。随着计算机及数码终端的普及，在生活中或多或少接触过智能处理工具，有了一定的使用经验，只是欠缺理性提升。在教学中应主要以“开阔视野，兴趣培养”为主。三、教学目标：（一）知识与技能：简单了解智能信息处理工具的工作原理；认识到智能信息处理的实际应用价值；（二）过程与方法：从操作过程中了解智能信息处理工具的基本工作过程；能使用相应的智能信息处理工具完成相应的任务；（三）情感态度价值观：感受信息智能处理的魅力，客观评价信息智能处理给我们学习和生活带来的变化。激发学习探索人工智能知识的热情和愿望，树立为作智能化信息社会的主人而努力的责任感重点：体验信息智能处理工具的应用。感受信息智能处理技术对日常生活的影响，激发学习探索人工智能知识的热情和愿望。难点：理解模式识别和自然语言理解的工作原理四、教学策略与方法：基于教学内容及学生情况，本节采用“引入激趣——活动体验——了解原理——引发思考——应用展望”的线索组织，通过学生的几个探究活动，教师的讲述和学生讨论思考，完成教学目标。具体方法有：案例分析、活动探究、类比联想、分组讨论、讲解五、资源准备：课件、文通慧视小灵鼠软件、汉王（OCR）文字识别软件、在线翻译网站、自然语言处理网站、网络机器人网站、学生文件接收柜六、教学过程：第2页共7页教学环节教师活动学生活动设计意图（一）引入1.播放新闻－“机器人拉小提琴”于上海世博会期间和视频：人机博弈（魔方）2.讨论科幻片《X战警》中，“X教授”只要在实验室门口一站，实验室的门就会自动打开，并且发出声音欢迎教授的到来，而其他人则没法进去唯“X教授”让门自动开意味着什么，其意义如何？“X教授”意味着模式识别和人工智能技术的突破。3.展示并讲解“什么是人工智能（AI）？”人工智能(AI)，利用计算机来模拟或实现人类智能。其实质是人造的智能，主要是对人脑思维机理的模拟。人工智能的研究领域主要有：模式识别，自然语言理解，自动程序设计，智能代理，机器证明，专家系统，人工神经网络等。本节对前两个探究。1.通过视频，感受人工智能的神奇魅力。2.讨论并发言。3.了解人工智能的基本概念。知道人工智能是计算机科学的一个分支，是一门研究运用计算机模拟和延伸人脑功能的综合性学科；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；研究处于信息技术的前沿，它的研究、应用和发展在一定程序上决定着计算机技术的发展方向。通过播放在人工智能领域的重大事件，展示人工智能的神奇魅力，激发学生强烈兴趣，创造浓厚的的学习氛围。让学生对人工智能有一个大体的了解。第3页共7页教学环节教师活动学生活动设计意图（二）活动一：非键盘录入资料1.案例探究，创设活动场景。（1）家中的父母不会打字，最近他们想在网络上寻找生产技术等，请你帮他们想一个好的输入方法。（2）小张的上司突然要求他将一份文件（有近50页）输入计算机，半天之后交给他，以便根据单位情况进行修改，你怎么帮忙处理？（3）多年的普通话人工测试为什么可以改成机考？2.提问：不用键盘怎样快速地录入资料？提示文件接收柜中有相应软件可供采用。如：文通慧视小灵鼠软件可以解决手写输入；汉王（OCR）可配合扫描仪或数码相机进行汉字识别输入；语音录入系统。3.活动探究一：分组选用不同软件各个击破要求：检验各种输入方法识别的正确率。讨论各输入方法的原理及其适用范围。（教师走动观察，视情况而演示和个别指导）4.讨论思考：手写输入的原理（互动游戏：两人一组，一人闭眼伸手，另一人在其手心写字，第一人猜字。然后互换角色进行）1.思考并讨论遇到这种情况应该怎么办。2.了解不同输入法的输入场景，自我摸索这些已安装的软件的运用3.分组选择不同的输入方法进行体验，并检验各种输入方法识别的正确率，讨论各种输入方法的特点及适用场合（填写学生活动记录表）（1）体验手写输入方法的特点，思考如何提高其识别率？手写输入有什么好处？其基本工作方式是什么？手写输入适合什么场合？（2）探讨OCR技术对图片上文字质量有什么要求？存在什么缺陷？哪些场合适用OCR识别？观察并体会语音输入的特点，思考如何提高其识别率？可以应用于哪些方面。（3）观察并体会语音输入的特点，思考如何提高其识别率？可以应用于哪些方面？4、据此推断手写输入软件是如何实现其功能的，学生回答写汉字—信息读入－预处理－笔画识别－特征匹配（特征库）－显示汉字通过现实生活场景再现，设置常用的非键盘输入方法应用，创设活动环境。了解常用的非键盘输入法（手写输入、OCR识别、语音输入），激发学生兴趣。通过对各种非键盘输入方法的体验，了解各种输入方法的特点。并讨论其原理，引入对模式识别的理解。第4页共7页教学环节教师活动学生活动设计意图（三）模式识别讲解模式识别，归纳其一般过程：1.利用计算机对物体、图像、语音、字符等进行自动识别的技术。主要包括声音语言识别、文字识别、指纹识别，声音信息和地震信号分析、照片图片分析，化学模式识别等。学生说说身边的例子。2.一般过程：样本采集，信息的数字化，预处理，数据特征的处理，与标准模式进行比较，分类识别。1．了解模式识别。超市条形码、学校教师指纹识别考勤，图形识别（人脸）等。2.通过前边“手写识别原理”，结合其他输入方法的原理，联想概括出模式识别的一般过程。由前边非键盘输入方法的体验经验及讨论，自然引申概括出“模式识别”的概念及一般过程。使学生对“模式识别”有一个大致了解。（四）活动二：机器翻译1.活动二：用Google在线翻译进行双向翻译（Google在线翻译：）选择翻译如徐志摩《再别康桥》中的名句（1）先自已翻译成英文；（2）用Google在线翻译进行翻译，与自己的翻译进行比较。（3）将Google在线翻译翻译好的英文再次让其翻译成中文，与自己的原句进行比较。（4）考察Google在线翻译的准确性，探讨机器翻译的优缺点。讨论机器翻译适用的场合。2.讨论：翻译系统的简单原理1.多次尝试在线翻译，填写记录表，考察Google在线翻译的准确性，探讨机器翻译的优缺点。讨论机器翻译适用的场合。2.讨论翻译系统的简单原理。通过活动，让学生体验机器翻译的使用方法，并了解其特点。讨论翻译系统的简单原理。第5页共7页教学环节教师活动学生活动设计意图（五）活动三：与在线机器人Alice聊天1.通过访问自然语言处理网站：=f5d922d97e345aa1,用英语与机器人Alice聊天，多次尝试识别其破绽（Alice在回答无情感色彩答案又比较显见问题时，表现出一定的“智能”。而一旦提问关于人类主观情感、感觉等一些具“感情色彩”问题时，经常是“答非所问”。）2.网络聊天机器人的简单原理语言理解－思考－语言生成3.谈谈聊天机器人的应用传统型聊天机器人，并未大规模应用客服型聊天机器人，西方服务型企业的新稻草营销型聊天机器人，大企业精准营销新法宝1.进行多次尝试，体验Alice的智能性，并寻找其“谈话”的破绽。讨论：Alice与人对话的简单原理。（Alice在回答常识性问题时，具备一定的“知识”，这些答案来自对话的“知识库”，但很多问题还是答非所问）2.思考讨论机器人聊天的简单原理。3.谈谈自己所知的聊天机器人应用情况。通过与网络机器人的交流，让学生体验到聊天机器人的智能性，并比较机器人智能与人的不同。（六）自然语言理解自然语言理解：研究如何使计算机能够理解和生成自然语言的技术。自然语言理解过程可分为三个层次：词法分析-句法分析-语义分析自然语言理解是相当困难的。比如：“Alice没有情绪，也没有情感。我们人类的学习，除了记忆之外还有什么？顿悟、灵感、直觉……，这些都是‘智能机器人’所缺乏的，也许他（它）们永远也不会拥有！”简单了解自然语言理解的概念与基本过程。了解到自然语言理解的难度。感受人类在“自然语言识别”方面还有极其漫长的路要走。结合前边两个活动，简单了解到自然语言理解，体会到自然语言理解的难度。教师通过这些点评，可以让学生理解“图灵定义”为什么从“人机对话”角度出发，更好的诠释“人工智能”的内涵。第6页共7页教学环节教师活动学生活动设计意图（七）讨论：智能工具与一般工具的区别讨论：智能工具与一般工具的区别讨论比较：一般工具：有固定的算法；处理过程是重复计算的处理过程；结果是确定的。智能工具：问题不确定、非结构的、没有固定算法；处理过程是推理控制的过程；结果不确定，可能正确，可能不正确。通过上节课学习及本节课的三个活动，学生已经对智能工具与一般工具的特点有了简单了解。通过比较，加深对不同工具特点的了解。（八）信息智能处理的应用价值阅读课本87页，讨论：（1）信息智能处理给我们生活带来了什么变化？（2）智能处理工具的不足之处有哪些？讨论：（1）信息智能处理给我们生活带来了什么变化？○1手写输入和语音输入汉字不再是一般人使用计算机的关卡，语音输入不再是可望而不可即的。○2OCR识别让大批量输入文字成为可能。○3指纹识别、人脸识别、遥感、医学诊断等。○4智能机器人可以帮我们做更多的事。○5其他领域…………（2）智能处理工具的不足之处有哪些？智能处理工具的结果不确定，可能正确，也可能不正确。不能尽如人意。通过讨论，让学生了解到智能工具的应用给我们带来了方便。同时也对智能工具的不足有所了解。（九）小结：谈谈自己本课的收获与知识拓展小结：谈谈自己本课的收获参与计算机博弈：国际象棋、中国象棋、围棋、五子棋、跳棋自学其他研究领域体验了智能工具处理信息的过程，了解了其工作原理及应用价值。信息智能处理的应用改善了我们的学习和生活。与所有新生事物一样，人工智能在被揭开神秘面纱之后，则需要更多人为之投入和付出，希望我们就是这样的新生力量。人工智能在生活中的应用：如银行自动存取款机；全自动洗衣机；无人驾驶的飞机；汽车导航系统……总结本课收获，展望人工智能的未来，培养学生选修《人工智能初步》的兴趣。第7页共7页教学环节教师活动学生活动设计意图（十）课后拓展作业人工智能战争：“人工大脑之父”的雨果教授预言说：“可能20年、30年后人工智能机器就可以和人做朋友了,但50年后,人工智能将成为人类最大的威胁。”谈谈自己对未来人工智能的看法。教师鼓励学生：“机器虽然战胜了人类，但是没有我们，机器依然是机器”。学生的反映是很自豪，这样能增强他们驾驭信息工具的信心。六．教学反思本节是一次学校对外开放周的一次公开课所上，本课没有遵照教材编排顺利进行教学，而是根据学生的情况，重新安排了学习过程，做合理取舍，适当补充，精心设计的三个活动，每个活动完成后，及时概括学习新知识，并通过体验、讨论、交流的形式对智能工具的应用价值进行认识、提升。激发了学生学习探索人工智能技术的热情，比较顺利完成教学目标。由于学生差异，个别学生在自然语言版块中未能很好的体验，还有在语音输入中由于硬软件的不足，只有部分学生得以体验，建议以后该在学生家里尝试。