《初識人工智能》教案

1、初 識 進(jìn) 人 工 智 能 信息的智能化加工教學(xué)設(shè)計(jì) 湖北省黃岡市三里畈高級中學(xué) 何光明【一、設(shè)計(jì)思想】教育部頒發(fā)的普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)指出“人工智能技術(shù)是當(dāng)前信息技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的熱點(diǎn)之一，它在求解策略和處理手段上具有獨(dú)到之處”。并要求學(xué)生“通過部分智能信息工具軟件的使用，體驗(yàn)其基本工作過程，了解其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值”。電腦作為一種智能工具，是人類大腦的延伸?！叭斯ぶ悄堋毕嚓P(guān)知識內(nèi)容，無論是基礎(chǔ)的必修部分還是選修內(nèi)容，都有著非常重要的地位和作用。充分重視這部分內(nèi)容的教學(xué)，可以讓學(xué)生體驗(yàn)信息技術(shù)如何影響和改變我們的生活、學(xué)習(xí)和工作?？梢哉f這部分內(nèi)容是信息技術(shù)教學(xué)的“點(diǎn)睛之筆”。作者基于對課程標(biāo)準(zhǔn)這樣的理

2、解，作此教學(xué)設(shè)計(jì)，經(jīng)新課改實(shí)驗(yàn)，整理成文拋磚引玉，希望得到同仁的指點(diǎn)和斧正。整個(gè)屬于“信息技術(shù)基礎(chǔ)”部分，大約需要1到2課時(shí)。 “走進(jìn)人工智能”這一課，內(nèi)容基于教科版信息技術(shù)基礎(chǔ)第三章第三節(jié)“信息的智能化加工”部分，主要包含兩塊內(nèi)容：揭開人工智能神秘的面紗和利用人工智能技術(shù)加工信息。根據(jù)本節(jié)內(nèi)容和本人的一些思考，結(jié)合高一年紀(jì)學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和認(rèn)知能力，在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)考慮到主要為學(xué)生提供更多體驗(yàn)和了解人工智能技術(shù)的機(jī)會(huì)，同時(shí)能思考和客觀對待人工智能技術(shù)對人類社會(huì)的影響，這樣既豐富了學(xué)生對前沿科技的認(rèn)識，也能培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立而健康的科學(xué)觀和發(fā)展觀?！径?、教學(xué)目標(biāo)】知識與技能目標(biāo)：了解人工智能技術(shù)的發(fā)展

3、和原理；初步接觸人工智能技術(shù)在社會(huì)消費(fèi)、生活中的一些運(yùn)用；過程與方法目標(biāo)：在體驗(yàn)智能信息工具軟件的進(jìn)程中，了解其基本任務(wù)原理，了解其實(shí)踐運(yùn)用價(jià)值，提高對人工智能的認(rèn)識，及其對我們?nèi)粘Ｉ畹挠绊懀磺楦袘B(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo):通過感受人工智能的魅力，拓展到讓機(jī)器為我們解決實(shí)際問題，激發(fā)學(xué)生對人工智能學(xué)科的濃厚興趣。通過對人工智能未來發(fā)展的展望，使學(xué)生看到人工智能廣闊的發(fā)展前景，并對未來社會(huì)產(chǎn)生大膽假想，拓展學(xué)生的思維。 【三、教學(xué)內(nèi)容及重點(diǎn)、難點(diǎn)】教學(xué)內(nèi)容：信息的智能化加工作為信息加工的一種類型，是本章內(nèi)容重要組成部分。本節(jié)主要包括兩個(gè)部分揭開人工智能的神秘面紗和利用人工智能技術(shù)加工信息。教學(xué)重點(diǎn)：對人

4、工智能的初步了解及體驗(yàn)。教學(xué)難點(diǎn)：如何客觀認(rèn)識人工智能技術(shù)的發(fā)展對人類社會(huì)的影響，樹立正確的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用觀?！舅?、教學(xué)媒體選擇】網(wǎng)絡(luò)機(jī)房、多媒體教學(xué)系統(tǒng)、多媒體課件、智能工具軟件（五子棋、金山快譯等）、影片視頻片段?！疚?、教學(xué)過程】（一） 創(chuàng)設(shè)情境導(dǎo)入新課教師活動(dòng)：1播放視頻：電影人工智能的精彩預(yù)告片2提問：你們看明白了嗎？3投影：人工智能的劇情圖片4提問：你們看明白了嗎？5設(shè)疑：通過這堂課的學(xué)習(xí)你將明白提問：1、什么是智能？ 2、什么是人工智能？判斷人工智能的條件是什么？學(xué)生活動(dòng)：觀看視頻閱讀課本、分析思考、回答問題設(shè)計(jì)意圖：引發(fā)學(xué)生的興趣和熱情。給同學(xué)新奇感，順利過渡到新課。老師：計(jì)算機(jī)天

5、生就能聽懂人類的語言嗎？肯定不能，這種能力是人賦予它的，是人工的智能。計(jì)算機(jī)能聽懂人類的語言是模擬了人的聽的智能，什么是人工智能呢？計(jì)算機(jī)是否也可以模擬人其它的智能呢？比如看、說、思考、行為等等。大家是如何理解人工智能的？請用自己的語言來描述人工智能。學(xué)生回答（二）初識人工智能學(xué)生：用自己的語言描述人工智能，產(chǎn)生對人工智能的模糊認(rèn)識。老師：人工智能是對人的智能的模擬，包括聽、說、看、理解、思考、動(dòng)作等的智能。老師：人工智能在實(shí)際生活應(yīng)用中非常廣泛，大家能不能舉舉我們學(xué)習(xí)和生活中的例子？老師提示：比如模擬人看的智能的產(chǎn)品（掃描儀、手寫板等），模擬人聽的智能的產(chǎn)品（能語音識別的手機(jī)等），比如模擬人

6、能思考的產(chǎn)品（人機(jī)對弈等），模擬人行為動(dòng)作的產(chǎn)品（機(jī)器人）（ 教學(xué)BLOG網(wǎng)站給出提示圖）老師引導(dǎo)：人之所以具有智能，是因?yàn)槿四軌蚪邮塬@取信息思考處理信息給出思考的結(jié)果。人工智能實(shí)質(zhì)是對人的思維機(jī)理的模擬。設(shè)計(jì)意圖讓學(xué)生用自己的語言描述，培養(yǎng)學(xué)生的自我學(xué)習(xí)、總結(jié)的能力讓學(xué)生對人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域有簡單的了解（三）合作體驗(yàn)教師活動(dòng)：為了讓大家更好地了解人工智能，我們讓大家親身體驗(yàn)一下人工智能的魅力。將學(xué)生分成四組，每組完成一個(gè)體驗(yàn)任務(wù)，任務(wù)完成后，每組轉(zhuǎn)播一個(gè)同學(xué)的屏幕與其他同學(xué)交流體驗(yàn)的過程和方法。安排如下表：組別任務(wù)文件夾一體驗(yàn)活動(dòng)一活動(dòng)一二體驗(yàn)活動(dòng)二活動(dòng)二三體驗(yàn)活動(dòng)三活動(dòng)三四體驗(yàn)活動(dòng)四活動(dòng)四

7、組內(nèi)成員分工合作，各組之間開展競賽要求：每個(gè)同學(xué)完成各自小組的活動(dòng)后，做后面活動(dòng)問題，把結(jié)果做在老師的新浪BLOG調(diào)查問卷提交完成學(xué)生活動(dòng)：分組活動(dòng)，合作體驗(yàn)設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生實(shí)際體驗(yàn)人工智能體驗(yàn)活動(dòng)一：隨“機(jī)”應(yīng)變與機(jī)器人進(jìn)行交流用英文與“ALICE”進(jìn)行交流，用中文與小i機(jī)器人進(jìn)行交流 （每個(gè)人根據(jù)自己的技術(shù)基礎(chǔ)和興趣靈活選擇）1 在線交流 “ALICE”：/“小i”：/2，本地軟件包 安裝文件“小i機(jī)器人桌面版”: XiaoiRobot_Install.exe或直接運(yùn)行文件：美眉機(jī)器人.swf3 參考信

8、息：與ALICE交流可參考的問題1. Whats your name? 2. Are you a girl? 3. How old are you?4. Where are you from?5. Are you beautiful?6. Whats the color of your eyes? 7. Do you have friends? 8. Do you have parents? 9. Whats the color of your hair? 10.Whats your favorite song?11. Do you feel hurt? 12.Whats the film y

9、ou like most? 13.Can you sing a song? 14.Do you have heart beat?15.What do you like to eat? 16.Do you know what is artificial intelligence?與小i交流可參考的問題1你叫什么名字？2。 你在哪出生？3你今年幾歲了？4。學(xué)習(xí)是什么？5. 什么是人工智能？6.你最擅長回答什么問題？活動(dòng)問題：請同學(xué)們根據(jù)自己的對話分析一下，為什么ALICE或小i機(jī)器人回答問題有時(shí)會(huì)答對，有時(shí)會(huì)答經(jīng)常答非所問，原因可能出現(xiàn)在哪些方面？你認(rèn)為它們通過什么方式來理解我們的語言并作出回答的

10、？設(shè)計(jì)意圖: 與機(jī)器人交流，體驗(yàn)自然語言處理體驗(yàn)活動(dòng)二：“棋”樂無窮與計(jì)算機(jī)博弈搜索并欣賞視頻：1997“更深的藍(lán)”究竟戰(zhàn)勝卡斯帕羅夫計(jì)算機(jī)博弈很早就進(jìn)入了我們的學(xué)習(xí)和生活中，如國際象棋、中國象棋、圍棋、五子棋等，“更深的藍(lán)”則是其中的杰出代表?？ㄋ古亮_夫不行，不代表我不行，lets go!打開“活動(dòng)2”文件夾，找到自己喜愛的棋類，選擇相應(yīng)的子文件夾，運(yùn)行軟件。1打開“五子棋”：2. 打開“中國象棋”，與計(jì)算機(jī)博弈。3. 打開“圍棋”，與計(jì)算機(jī)博弈。4打開“暗棋版軍旗”，與計(jì)算機(jī)博弈?；顒?dòng)問題：人工智能在不同棋類的推理能力有什么特點(diǎn)？設(shè)計(jì)意圖:與計(jì)算機(jī)博弈，體驗(yàn)博弈的樂趣。體驗(yàn)活動(dòng)三：各“試”

11、各“樣”模式識別打開“活動(dòng)3”文件夾，用WORD或記事本或直接打開文件“人工智能.txt”，利用下面的工具軟件完成參考信息的錄入、識別 1使用軟件“慧視小靈鼠”，打開文件慧視小靈鼠.exe實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)手寫錄入2使用搜狗拼音輸入法6.0的手定輸入/ 3把錄入后的文字復(fù)制到“語音合成軟件”下的ZtSound.exe實(shí)現(xiàn)語音朗讀參考信息：電影人工智能精彩對白（分別有英漢兩種語言錄入）David: Is it a game? 大衛(wèi)：這是一個(gè)游戲嗎？ Monica: Yes. 莫尼卡：是的。 Monica: You wont understand the reas

12、ons but I have to leave you here. 莫尼卡：你不會(huì)明白的，但是我不得不把你留在這兒。 David: Is it a game? 大衛(wèi)：這是一個(gè)游戲嗎？ Monica: No. 莫尼卡：不。 David: When will you come back for me? 大衛(wèi)：你什么時(shí)候會(huì)回來？ Monica: Im not, David. Youll have to be here by yourself. 莫尼卡：我不會(huì)回來，大衛(wèi)。你將獨(dú)自留在這兒。 David: Alone? 大衛(wèi)：一個(gè)人？活動(dòng)問題：平時(shí)在日常生活或者影視當(dāng)中見過哪些識別技術(shù)?OCR識別中比較

13、哪種文字識別率更高？為什么？阿拉伯?dāng)?shù)字，英文字母、標(biāo)點(diǎn)符號能識別嗎？影響識別率高低的主要因素是什么？設(shè)計(jì)意圖: 體驗(yàn)圖像識別和文字識別體驗(yàn)活動(dòng)四：“譯”來“譯”出機(jī)器翻譯在下面兩個(gè)地址中任選其一登陸網(wǎng)站，將給出的若干句子進(jìn)行英漢互譯。在翻譯的過程中，嘗試將機(jī)器翻譯成的目標(biāo)語言再作為源語言進(jìn)行翻譯，還可以嘗試輸入一些口語、俗語進(jìn)行翻譯，體會(huì)其翻譯能力。“金山愛詞霸在線翻譯”：/“Baidu在線翻譯”： / “Google在線翻譯”：/也可以下載金山快譯安裝后運(yùn)行進(jìn)行翻譯

14、。漢譯英：(1)人工智能很神奇，也很神秘，我非常希望對它做深入研究。(2)機(jī)器翻譯能幫助我提高英語學(xué)習(xí)成績，對我的幫助很大。(3)你站在橋上看風(fēng)景，看風(fēng)景的人在樓上看你,明月裝飾了你的窗子,你裝飾了別人的夢(4)鋤禾日當(dāng)午，汗滴禾下土。誰知盤中餐，粒粒皆辛苦英譯漢：(1)Tiangong-1 ( Tiangong-1 ) is Chinas first aircraft in September 29, 2011 3, twenty-one sixteen seconds at the Jiuquan satellite launch center, for a total length of

15、 10.4 meters, a maximum diameter of 3.35 meters, from the experimental class and resource class. It marked the launch of China entered the Aerospace China three paces go the strategy of second phase second step. According to the plan, the Shenzhou eight spacecraft, Shenzhou nine, the Shenzhou ten sp

16、acecraft will be in two years in turn with the Tiangong-1 complete no or someone rendezvous docking mission, and the establishment of Chinas first space laboratory. In October 10, 2011, Tencent Tiangong-1 micro-blog issued the first photo of himself.活動(dòng)問題：機(jī)器翻譯與人工翻譯相比有什么區(qū)別？設(shè)計(jì)意圖:體驗(yàn)機(jī)器翻譯（四）交流分享體驗(yàn)活動(dòng) 轉(zhuǎn)播學(xué)生屏

17、幕與其他同學(xué)交流，學(xué)生講解體驗(yàn)過程。1組同學(xué)演示時(shí)提問：有沒有覺得類似于使用QQ與你的朋友聊天，覺得她夠聰明嗎？ 2組同學(xué)演示時(shí)提問：覺得計(jì)算機(jī)聰明嗎，你有沒有取得勝利？3組同學(xué)演示時(shí)補(bǔ)充：文字識別大家都不陌生，它屬于人工智能中模式識別范疇，模式識別類似一個(gè)人，它的存儲(chǔ)信號中沒有的東西它不認(rèn)識，有的東西才認(rèn)識。比如在使用漢字識別軟件進(jìn)行識別時(shí)漢字能識別，英文則不能識別。4組同學(xué)演示時(shí)提問：能不能成為你的翻譯助手，能不能取代英語老師？師：通過剛才的體驗(yàn)，我們感受到人工智能產(chǎn)品的智能程度好像不太相同，如何來判斷它是否具有智能呢？投影：圖靈測試（五）學(xué)習(xí)人工智能研究與應(yīng)用范疇老師：人工智能的研究與應(yīng)

18、用領(lǐng)域非常廣泛，不僅僅只有我們體驗(yàn)過的，人工智能主要分為哪些研究和應(yīng)用領(lǐng)域呢？ 師：請大家用5分鐘時(shí)間參考學(xué)習(xí)網(wǎng)站：老師的新浪Blog中相關(guān)資料，了解人工智能的研究和應(yīng)用領(lǐng)域?？赐旰笪覀円黄饋須w納一下，完成連線匹配。學(xué)生活動(dòng)：學(xué)習(xí)相關(guān)資料，思考完成地在“問卷星”/jq/.aspx高中生初識人工智能課程小調(diào)查。設(shè)計(jì)意圖:采用自學(xué)的方式，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。利用“問卷星”網(wǎng)絡(luò)調(diào)查的方式強(qiáng)化，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識。老師也可以實(shí)時(shí)查看學(xué)生做的效果。師生共同分析/jq/.aspx 的結(jié)果（六）課堂小結(jié)，未來暢想師：通過剛才的活動(dòng)體驗(yàn)與資料學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)對人