語音識(shí)別技術(shù)第1課時(shí)（教學(xué)設(shè)計(jì)）

2021年安徽省信息技術(shù)優(yōu)質(zhì)課評(píng)選教學(xué)設(shè)計(jì)課題：《7.1語音識(shí)別技術(shù)》所屬學(xué)科：信息技術(shù)日 期：2021.12.20一、項(xiàng)目主題基于語音識(shí)別原理的探究二、項(xiàng)目概述與機(jī)器交流，是人類多少年來夢(mèng)寐以求的事情，而如今語音識(shí)別技術(shù)已經(jīng)使用在生活的各個(gè)方面，可是語音識(shí)別的過程是怎樣的？原理又是什么？通過小愛同學(xué)控制教室燈，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)原理的興趣。從生活中溯本追源，通過配置智能語音開關(guān)，既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，又讓學(xué)生感受知識(shí)來源于生活，最終服務(wù)生活。三、學(xué)情分析本節(jié)課的學(xué)習(xí)對(duì)象是初中八年級(jí)的學(xué)生，學(xué)生動(dòng)手操作的欲望很強(qiáng)，操作能力較七年級(jí)有明顯提高，在本節(jié)課的學(xué)習(xí)過程中，需要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，通過學(xué)生比較容易理解的身邊事物來講清本節(jié)課難以理解的原理。八年級(jí)的學(xué)生已有一定的物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)基礎(chǔ)，對(duì)于語音識(shí)別等傳感器有一定的了解，這些知識(shí)儲(chǔ)備為本節(jié)課的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，也有一些不足，學(xué)生對(duì)于語言識(shí)別理論知識(shí)基礎(chǔ)薄弱，難以理解語音識(shí)別過程。語音識(shí)別相關(guān)應(yīng)用接觸較少，對(duì)各種應(yīng)用的操作技術(shù)有待提高。四、開放性學(xué)習(xí)環(huán)境教學(xué)工具多媒體網(wǎng)絡(luò)教室、天問block開發(fā)軟件、智慧微課錄課軟件。學(xué)習(xí)資源教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)課件視頻項(xiàng)目活動(dòng)手冊(cè)半成品文件111111五、學(xué)習(xí)目標(biāo)（1）通過游戲環(huán)節(jié)，掌握語音識(shí)別技術(shù)的原理，感受語音識(shí)別技術(shù)的獨(dú)特魅力。（2）通過智能語音開關(guān)的配置，體驗(yàn)語音識(shí)別技術(shù)的強(qiáng)大，感受語音識(shí)別技術(shù)給我們生活 帶來的便利。（3）通過培養(yǎng)學(xué)生對(duì)語音識(shí)別技術(shù)的興趣，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)使用高新技術(shù)，并能正確認(rèn)識(shí)語 音識(shí)別技術(shù)帶給生活的影響。（4）通過感受語音識(shí)別技術(shù)的強(qiáng)大的同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，大膽設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng) 作靈感。六、教學(xué)重難點(diǎn)：重點(diǎn)：（1）理解語音識(shí)別的過程；

（2）嘗試配置智能語音開關(guān)的RGB燈。難點(diǎn)：（1）探究語音識(shí)別技術(shù)的原理；

（2）根據(jù)生活需要，正確配置智能語音開關(guān)。七、教學(xué)策略 教學(xué)方法教法：項(xiàng)目教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、討論法

驅(qū)動(dòng)問題：

（1）什么是語音識(shí)別技術(shù)？（2）智能語音開關(guān)是怎么工作的？學(xué)法：自主探究、小組探究、交流合作深度學(xué)習(xí)低階思維的養(yǎng)成：

（1）什么是語音識(shí)別技術(shù)

（2）怎樣配置智能語音開關(guān)

高階思維的養(yǎng)成：

（1）通過智能語音開關(guān)，學(xué)生思考怎樣運(yùn)用語音識(shí)別技術(shù)解決身邊問題 （2）通過頭腦風(fēng)暴，學(xué)生聯(lián)系身邊的語音識(shí)別技術(shù)展望未來2八、教學(xué)過程：教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖課前準(zhǔn)備準(zhǔn)備工作 提前將語音識(shí)別技術(shù)相關(guān)應(yīng)用軟件安裝，賬號(hào)密碼登錄

將全班同學(xué)分成8組，每組6人。小組內(nèi)確定組長提前準(zhǔn)備，節(jié)約上課時(shí)間，保證課堂的連續(xù)性情景導(dǎo)入創(chuàng)設(shè)情境1、走進(jìn)情境：

上課前故意不開燈，請(qǐng)學(xué)生幫忙開后排教室燈，老師用小愛同學(xué)開前排教師燈。2、問題引導(dǎo)：

小愛音箱怎么實(shí)現(xiàn)幫我關(guān)燈的呢？小愛同學(xué)使用了什么技術(shù)？3、項(xiàng)目分析

展示實(shí)現(xiàn)過程視頻，讓學(xué)生分析語音識(shí)別過程。學(xué)生幫忙開燈思考問題學(xué)生結(jié)合課題，共同思考得出語音識(shí)別技術(shù)，嘗試分析語音識(shí)別過程。通過對(duì)比手動(dòng)關(guān)燈不方便和語音控制的便利，引發(fā)智能語音開關(guān)使用的便利性，激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)語音識(shí)別技術(shù)的渴望。明確項(xiàng)目使用的技術(shù)和我們需要的知識(shí)儲(chǔ)備。新課

探究

(一）探究語音識(shí)別原理 播放小愛同學(xué)打開教室燈的過程視頻，剖析語音識(shí)別過程。1、語音頻譜圖

語音識(shí)別是怎樣的一個(gè)過程呢？ 教師展示聲波圖，讓學(xué)生根據(jù)聲波圖還原語音。把聲波圖轉(zhuǎn)換成紅黃相間的語譜圖，再找相同讀音的兩幅圖，會(huì)發(fā)現(xiàn)更快捷和準(zhǔn)確。所以，將聲波圖轉(zhuǎn)換成語音頻譜圖能夠看到聲音更詳細(xì)的信息。觀看語音識(shí)別過程視頻。觀看聲波圖，嘗試找出讀音可能相同的聲波圖。觀看語譜圖，找出讀音可能相同的兩個(gè)字的語音頻譜圖。先展示過程，幫助學(xué)生理清思路，更容易接受晦澀難懂的原理。簡單的測試幫助學(xué)生理解為什么要將聲音轉(zhuǎn)換成語音頻譜圖。32、聲學(xué)模型

語音轉(zhuǎn)換成語譜圖還不夠，還需要聲學(xué)模型和語言模型的支持。 播放科大訊飛研究院副院長李鑫教授關(guān)于聲學(xué)模型講解的視頻。師生總結(jié):聲學(xué)模型的任務(wù)是判斷每幀語音屬于什么音素，把語音轉(zhuǎn)換成類似漢語拼音的樣子。3、語言模型

聲學(xué)模型完成任務(wù)后，需要語言模型來做接力，將拼音轉(zhuǎn)換成文字。用輸入法類比語言模型任務(wù)。師生總結(jié)：語言模型把所有候選集中最大可能性的文字提到第一位，然后顯示出來。4、游戲環(huán)節(jié)

兩組學(xué)生扮演聲學(xué)模型，兩組學(xué)生扮演語言模型，教師說出一段話，由聲學(xué)模型給出拼音，語言模型給出文字，實(shí)現(xiàn)語音轉(zhuǎn)文字的過程。觀看視頻

總結(jié)知識(shí)點(diǎn)聽講

總結(jié)知識(shí)點(diǎn)全班游戲通過教師講解、觀看視頻、測試，幫助學(xué)生掌握重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，為后面智能語音開關(guān)的探究儲(chǔ)備足夠的原理知識(shí)。游戲環(huán)節(jié)增加趣味，幫助學(xué)生更好掌握語音識(shí)別原理新課

探究

(二）探究智能語音開關(guān) 展示我的智能語音開關(guān)，并簡單介紹組成部分。 確定學(xué)生的分組和組長同學(xué)，確保每位同學(xué)都能找到自己的小組。教師演示藍(lán)燈功能的開發(fā)過程。1、小組合作探究

小組合作探究，根據(jù)組內(nèi)討論的方案確定本組要實(shí)現(xiàn)的功能。認(rèn)真聽講參照項(xiàng)目活動(dòng)手冊(cè)，給語音控制模塊編程，實(shí)現(xiàn)藍(lán)燈功能。小組交流合作，嘗試配置綠燈和紅燈。小組合作進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置，讓自己的先演示再操作，讓學(xué)生不僅知其然，還要知其所以然。通過學(xué)生自主探究，小組交流互助，培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)的能力。4 提供項(xiàng)目活動(dòng)手冊(cè)和藍(lán)燈配置秘籍資源，鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手操作，鼓勵(lì)學(xué)生大膽創(chuàng)新。 提示學(xué)生注意語音識(shí)別開發(fā)板上引腳與語音識(shí)別模塊引腳相對(duì)應(yīng)。語音識(shí)別開發(fā)板RGB燈相關(guān)引腳介紹：P1_4藍(lán)燈P1_5紅燈P1_6綠燈我們?cè)O(shè)計(jì)的智能語音開關(guān)能否應(yīng)用到生活中？下節(jié)課會(huì)重點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)生連接發(fā)光二極管和燈泡，看看通過語音識(shí)別技術(shù)配置的智能語音開關(guān)能否成功控制二極管和燈泡，最終運(yùn)用于家庭。2、語音爭霸賽

組長現(xiàn)場演示，全班同學(xué)給最受歡迎的智能語音開關(guān)投票。教師展示最終投票結(jié)果，并適當(dāng)點(diǎn)評(píng)。提問：為什么有時(shí)發(fā)送語音指令識(shí)別時(shí)會(huì)“不準(zhǔn)”？補(bǔ)充語音識(shí)別過程中的干擾因素。3、技術(shù)應(yīng)用、暢想未來

技術(shù)應(yīng)用、推波助瀾

語音識(shí)別技術(shù)已經(jīng)走進(jìn)我們的生活，音箱、遙控器、錄音筆、輸入法都已經(jīng)用上了語音識(shí)別技術(shù)。展示錄音筆的使用，體驗(yàn)語音實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換的強(qiáng)大功能。課堂升華，頭腦風(fēng)暴：

如果你掌握了這項(xiàng)技術(shù)，你最想設(shè)計(jì)什么樣的作品呢？智能語音開關(guān)區(qū)別于其他小組。認(rèn)真聽講、思考。組長展示本小組作品，全班同學(xué)投票。認(rèn)真聽講。全班同學(xué)一起體驗(yàn)錄音筆語音轉(zhuǎn)文字。大膽想象，大膽設(shè)計(jì)。暢想未來生活中會(huì)出現(xiàn)哪些有意義的語音識(shí)別相關(guān)的應(yīng)用通過自主學(xué)習(xí)、自己動(dòng)手制作，解決生活中的實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生知難而進(jìn)的精神。通過展示環(huán)節(jié)，及時(shí)總結(jié)本組作品的不足和別組作品的特點(diǎn)，學(xué)會(huì)欣賞別人、取長補(bǔ)短。學(xué)生在操作中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，加深對(duì)知識(shí)的印象。升華課堂，讓學(xué)生敢于創(chuàng)新、樂于創(chuàng)新，并結(jié)合現(xiàn)實(shí)生活去創(chuàng)新。課堂總結(jié)原理總結(jié) 要想掌握語音識(shí)別技術(shù)，我們需要知道哪些方面的知識(shí)？ 師生一起總結(jié)：語音需要經(jīng)歷語譜圖、聲學(xué)模型、語言模型才能轉(zhuǎn)換成文字。思考總結(jié)及時(shí)將學(xué)生拉回現(xiàn)實(shí)，及時(shí)總結(jié)，牢記知識(shí)重難點(diǎn)。語音合成技術(shù)只有語音識(shí)別技術(shù)，語音識(shí)別設(shè)備能夠聽懂并執(zhí)行我們的指令，卻沒有辦法反饋給我們結(jié)果，想讓設(shè)備和我們正常交流，還需要語音合成技術(shù)，語音合成又是怎么回事呢？讓我們聽聽Siri配音演員的介紹吧。觀看視頻思考總結(jié)培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)廣度和深度。給學(xué)生留下課后討論的話題，激發(fā)學(xué)生在生5知識(shí)拓展未來生活語音合成技術(shù)需要專業(yè)播音錄制語音，隨后語音切片成基礎(chǔ)元件，再根據(jù)實(shí)際需要將語音重新組合。未來語音識(shí)別、語音合成和各種人工智能技術(shù)一定會(huì)更深入我們的生活。我們一起看看未來生活的縮影吧?？萍嫉男浅酱蠛?，人類的詩和遠(yuǎn)方，科技的發(fā)展是為了更好的服務(wù)人類，未來的生活一定是人和自然、人工智能和諧發(fā)展的美好畫面。觀看視頻總結(jié)下課活中探索的欲望，感受知識(shí)來源于生活，又回歸生活。給學(xué)生留下想象空間，讓學(xué)生對(duì)未來生活充滿期待。九、板書設(shè)計(jì)7.1語音識(shí)別技術(shù)

——第1課時(shí) 語音頻譜圖識(shí)別原理 聲學(xué)模型 語言模型技術(shù)應(yīng)用十、教學(xué)反思1、課前反思

本節(jié)課的設(shè)計(jì)靈感來源于每天晚上要起床給孩子關(guān)燈，冬天來了，溫度越來越低，如果能夠安裝一款語音控制開關(guān)就不用起床關(guān)燈了。本節(jié)課的原理部分很難講透，為此特地請(qǐng)教了科大訊飛研究院、安徽師范大學(xué)智能教育研究院副院長王亞飛教授，也反復(fù)研讀觀看了科大訊飛研究院副院長李鑫教授在中國科技大學(xué)2021年科技活動(dòng)周暨第十七屆公眾科學(xué)日（線上）活動(dòng)上關(guān)于語音識(shí)別技術(shù)科普的視頻，兩位副院長給了我很大的啟發(fā)，也讓我對(duì)語音識(shí)別技術(shù)有了更深層次的理解。本節(jié)課最開始選用需要燒錄的ASR語音識(shí)別模塊，由于程序需要長時(shí)間燒錄，整節(jié)課是以智能語音開關(guān)制作——原理講解——展示作品的順序進(jìn)行，課程規(guī)劃不夠合理。第二稿重新選擇了現(xiàn)在的這款天問ASR語音識(shí)別模塊，添加運(yùn)用了訊飛的錄音筆，上課過程中由于學(xué)生操作的設(shè)備、軟件較多，導(dǎo)致課堂進(jìn)度緩慢，課堂效率不高。最后進(jìn)行刪減，形成現(xiàn)在展示的教學(xué)設(shè)計(jì)。上課過程中整節(jié)課變得更加自然流暢，學(xué)生也更容易理解語音識(shí)別的原理。62、課后反思本節(jié)課從生活的實(shí)際需求出發(fā)探討語音識(shí)別技術(shù)的原理，學(xué)生在剛接觸到原理時(shí)有點(diǎn)不知所措，這和學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)接觸較少有一定的關(guān)系，語音識(shí)別