公開課詳案張建鋒智能信息處理模式識(shí)別

課題：智能信息處理—模式識(shí)別執(zhí)教者：福州民族中學(xué)張建鋒學(xué)科：信息技術(shù)一、學(xué)情分析（一）學(xué)習(xí)內(nèi)容分析隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，智能信息處理這一前沿技術(shù)會(huì)不斷深入的影響和改變著我們的生活。本課內(nèi)容是上海科技教育出版社的普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)課教科書《信息技術(shù)基礎(chǔ)》（必修）中的第三章第三節(jié)，主要目的是開闊學(xué)生的視野，激發(fā)學(xué)生對(duì)人工智能的興趣讓學(xué)生對(duì)智能工具有一個(gè)初步的體驗(yàn)和了解。本節(jié)內(nèi)容要求學(xué)生在使用信息智能處理工具的過(guò)程中初步體驗(yàn)信息智能處理工具形成感性認(rèn)識(shí)，并可以在今后的生活中對(duì)智能處理工具有一個(gè)主動(dòng)認(rèn)知的能力。根據(jù)課文內(nèi)容以及基于學(xué)生的學(xué)習(xí)思維發(fā)展，選擇了幾種智能處理工具讓他們進(jìn)行體驗(yàn)式的實(shí)踐。本節(jié)課采用了“情境引入→操作體驗(yàn)→了解原理→應(yīng)用展望→教學(xué)小結(jié)”的線索組織內(nèi)容。（二）學(xué)習(xí)對(duì)象分析本節(jié)公開課教學(xué)的對(duì)象為高一的學(xué)生，他們通過(guò)本節(jié)內(nèi)容之前的學(xué)習(xí)，相信其對(duì)《信息技術(shù)基礎(chǔ)》這一技能學(xué)科的學(xué)習(xí)方式和特點(diǎn)有一定的掌握，特別是在進(jìn)入了第三章的學(xué)習(xí)之后，已經(jīng)了解在不同的處理需求下，學(xué)會(huì)正確的使用不同的處理工具來(lái)處理不同的信息。同時(shí)，高一學(xué)生已經(jīng)具備了豐富的計(jì)算機(jī)及智能設(shè)備使用經(jīng)驗(yàn)，相信對(duì)于信息智能處理工具軟件的使用也不會(huì)陌生，例如翻譯軟件、手寫輸入、語(yǔ)音輸入等。因此對(duì)本次教學(xué)中教師所展示的智能處理工具的使用案例提出了更高的要求。二、教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能：1、了解人工智能的概念及研究領(lǐng)域；2、理解模式識(shí)別技術(shù)的工作原理。過(guò)程與方法：通過(guò)觀看相關(guān)花卉識(shí)別演示、OCR、語(yǔ)音新型輸入法、與靈犀語(yǔ)音助手互動(dòng)、體驗(yàn)百度翻譯等實(shí)踐活動(dòng)，體會(huì)智能信息處理的神奇魅力，了解相關(guān)原理。情感態(tài)度與價(jià)值觀：1、在實(shí)踐活動(dòng)中領(lǐng)略智能信息處理的神奇魅力，形成對(duì)人工智能這一前沿技術(shù)的探索愿望；2、在應(yīng)用智能信息處理工具的過(guò)程中體驗(yàn)人工智能這一前沿技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值；認(rèn)識(shí)到人工智能如需要發(fā)展的更為完美，需要更多人為之投入與付出。三、教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：能應(yīng)用和體驗(yàn)智能信息處理工具。難點(diǎn)：理解智能信息處理工具的工作過(guò)程和工作原理。四、教學(xué)方法方法：情境導(dǎo)入、實(shí)踐探究五、教學(xué)過(guò)程環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖教學(xué)引入同學(xué)們，大家好，今天給大家?guī)?lái)的是第三章第三節(jié)《智能信息處理》（P72）內(nèi)容的教學(xué)，這是一節(jié)體驗(yàn)課。引入：視頻播放：利用手機(jī)百度智能助手來(lái)識(shí)別陌生花兒，從而了解花卉的資料及相關(guān)習(xí)性。提示：識(shí)別是人類的智能行為，而現(xiàn)在電子設(shè)備也可以做到識(shí)別一定的事物，如花卉。人工智能的概念引入，“人類開發(fā)智能機(jī)器或智能系統(tǒng)來(lái)模仿、延伸和擴(kuò)展人的智能”觀看視頻，了解人工智能的概念。吸引學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生在輕松愉快的氛圍中進(jìn)入本課的學(xué)習(xí)?；顒?dòng)探究一活動(dòng)探究一：OCR體驗(yàn)觀看視頻：最會(huì)算的神器講解：這個(gè)神器的神奇之處，倒不是會(huì)計(jì)算，而是神奇在能夠識(shí)別數(shù)學(xué)公式，其實(shí)這個(gè)和之前的識(shí)別花卉一樣，是人工智能的模式識(shí)別的一種應(yīng)用。(P73最后一段）OCR又稱光學(xué)字符識(shí)別，是通過(guò)掃描儀或者閱讀器等電子設(shè)備檢測(cè)紙上的字符，根據(jù)檢測(cè)到的暗、亮確定其形狀，然后按字符識(shí)別模式將形狀“翻譯”成計(jì)算機(jī)中的一種字符代碼。常見(jiàn)的中文OCR軟件有漢王文本王、尚書、蒙恬等。觀摩：教師演示使用漢王版識(shí)別印刷版的文字，簡(jiǎn)單介紹下軟件的使用方法，讓學(xué)生觀察在識(shí)別過(guò)程中發(fā)生的問(wèn)題。體驗(yàn)：讓學(xué)生上臺(tái)進(jìn)行操作進(jìn)行打印文字的OCR操作。點(diǎn)評(píng)：學(xué)生的操作步驟有無(wú)問(wèn)題討論：大家認(rèn)為這個(gè)OCR技術(shù)，如何？思考：假如對(duì)手寫的紙質(zhì)材料進(jìn)行OCR，那么識(shí)別的準(zhǔn)確率是會(huì)比較高？還是比較低？為什么？為什么識(shí)別的正確率不高呢？思考OCR的不足。教師驗(yàn)證：OCR對(duì)手寫文字進(jìn)行識(shí)別，正確率低。介紹：OCR在車牌識(shí)別、人民幣冠字號(hào)碼識(shí)別中使用。總結(jié)：OCR技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中可以應(yīng)用在大規(guī)模的紙質(zhì)印刷材料的輸入，車牌的識(shí)別，人民幣冠字識(shí)別等,但目前還不能進(jìn)行非正規(guī)字體的識(shí)別，使用范圍有限。通過(guò)觀看視頻，教師演示，體驗(yàn)OCR給我們帶來(lái)的便利，思考它的不足之處。引入OCR的概念，并讓學(xué)生體驗(yàn)其給我們帶來(lái)的便利，引發(fā)學(xué)生對(duì)人工智能技術(shù)的暢想。概念講解OCR技術(shù)及花卉識(shí)別技術(shù)，其實(shí)是人工智能的一個(gè)研究方向模式識(shí)別的典型應(yīng)用。模式識(shí)別技術(shù)是人工智能的一個(gè)研究方向，是研究如何從繁雜的信息中提取特征，根據(jù)特征識(shí)別不同事物的基本原理。模式識(shí)別的工作流程信息的信息的數(shù)字化數(shù)據(jù)特征的提取與特征庫(kù)進(jìn)行匹配輸出識(shí)別結(jié)果預(yù)處理模式識(shí)別除了在花卉識(shí)別、OCR方面的應(yīng)用，還被廣泛應(yīng)用在指紋識(shí)別、人臉識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別等方面?；仡欁址R(shí)別過(guò)程，理解模式識(shí)別的概念及工作流程通過(guò)講解前面字符識(shí)別技術(shù)的原理，引入模式識(shí)別概念，及工作流程活動(dòng)探究二活動(dòng)探究二：語(yǔ)音識(shí)別語(yǔ)音識(shí)別是模式識(shí)別的又一重要應(yīng)用，它主要的應(yīng)用范圍有語(yǔ)音輸入和語(yǔ)音控制。學(xué)生體驗(yàn)：讓學(xué)生上臺(tái)利用麥克風(fēng)和訊飛輸入法進(jìn)行簡(jiǎn)單的語(yǔ)音輸入（朗誦《春曉》），以及有難度的繞口令輸入。學(xué)生討論：語(yǔ)音輸入的準(zhǔn)確性如何？在現(xiàn)實(shí)生活中是否有廣泛的應(yīng)用價(jià)值？學(xué)生體驗(yàn)：讓學(xué)生上臺(tái)利用麥克風(fēng)和訊飛輸入法進(jìn)行英語(yǔ)語(yǔ)音輸入。學(xué)生思考：當(dāng)語(yǔ)音輸入內(nèi)容由普通話轉(zhuǎn)變成英語(yǔ)了，那在識(shí)別過(guò)程中，改變的是哪一個(gè)步驟？教師引導(dǎo)：當(dāng)識(shí)別過(guò)程中的特征庫(kù)改變了，那就可以實(shí)現(xiàn)不同語(yǔ)種的語(yǔ)音輸入了，同理，只要有各種方言的語(yǔ)音特征庫(kù)，我們就可以讓各方方言都能進(jìn)行語(yǔ)音輸入。擴(kuò)展：既然電子設(shè)備能夠識(shí)別我們的語(yǔ)音，那我們就希望在這個(gè)領(lǐng)域更進(jìn)一步，讓我們能夠使用語(yǔ)音對(duì)設(shè)備進(jìn)行語(yǔ)音控制，這個(gè)應(yīng)用可行么？問(wèn)：比如說(shuō)我們的智能手機(jī)能用語(yǔ)音控制么？同學(xué)們有過(guò)類似的體驗(yàn)么？教師演示將智能手機(jī)展示，放置桌面，將顯示畫面投影出來(lái)，進(jìn)行語(yǔ)音控制操作演示。首先喚醒待機(jī)手機(jī)：口令靈犀靈犀人機(jī)對(duì)話問(wèn)題：今天天氣？從這里到福建省圖書館怎么走？附近有什么好吃的西餐店？咖啡店？請(qǐng)幫我撥打電話….，請(qǐng)發(fā)短信….，請(qǐng)將….電話發(fā)給….牛頓第一定律是什么？請(qǐng)講一個(gè)笑話。請(qǐng)播放播放音樂(lè)、電影、電視劇，朗誦小說(shuō)….明早8點(diǎn)叫醒我。其他….（讓學(xué)生進(jìn)行一定的自由發(fā)揮）學(xué)生討論:在剛才的體驗(yàn)中，成功率已經(jīng)很高了，但是不免存在設(shè)備識(shí)別語(yǔ)音指令出錯(cuò)的情況。如此的技術(shù)是否有應(yīng)用價(jià)值呢？語(yǔ)音控制未來(lái)可以在哪些方面有應(yīng)用？通過(guò)觀看視頻，教師演示，讓學(xué)生感受智能信息處理工具給我們的生活帶來(lái)的便利，并暢想未來(lái)科技。體驗(yàn)智能手機(jī)中的語(yǔ)音輸入、語(yǔ)音控制帶來(lái)的便利性，引入自然語(yǔ)言理解的知識(shí)點(diǎn)?；顒?dòng)探究三在剛才的活動(dòng)中，我們嘗試了對(duì)電子設(shè)備的語(yǔ)音控制，它不僅僅是模式識(shí)別的應(yīng)用，還采用是：“自然語(yǔ)言理解”技術(shù)。自然語(yǔ)言理解也是人工智能的一個(gè)研究方向，主要是研究如何使計(jì)算機(jī)能夠理解和生成自然語(yǔ)言技術(shù)?；顒?dòng)探究三：讓電腦給我們當(dāng)翻譯助手利用百度在線翻譯功能，完成指定短文的在線翻譯。具體要求：先將短文譯成英文，再次翻譯回中文，前后對(duì)照，比對(duì)翻譯的質(zhì)量如何？引導(dǎo)學(xué)生討論：機(jī)器翻譯目前還不完善，譯文的準(zhǔn)確度仍不能令人滿意。簡(jiǎn)單短名的譯文一般不會(huì)有大問(wèn)題，但對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的長(zhǎng)句，譯文的準(zhǔn)確性就略差。結(jié)論：人類還無(wú)法完全依靠機(jī)器翻譯做到良好的交流。引導(dǎo)學(xué)生討論：既然機(jī)器翻譯在很多場(chǎng)合無(wú)法代替人的翻譯，那是否有具體的使用價(jià)值呢？機(jī)器翻譯不能完全代替人的翻譯，但是作為一個(gè)翻譯輔助工具還是有很高的利用價(jià)值的，比如說(shuō)現(xiàn)在很流行的海外購(gòu)物。展示利用百度翻譯來(lái)進(jìn)行登錄美國(guó)亞馬遜購(gòu)物網(wǎng)站進(jìn)行購(gòu)物體驗(yàn)。學(xué)生利用教師提供資料在線翻譯在線翻譯，感受人機(jī)翻譯的區(qū)別。讓學(xué)生體驗(yàn)海淘的魅力。讓學(xué)生感受機(jī)器翻譯為走出國(guó)門提供的便利。課堂小結(jié)剛才我們這節(jié)課介紹了人工智能的主要兩個(gè)研究領(lǐng)域：模式識(shí)別技術(shù)和自然語(yǔ)言理解技術(shù)。其中花卉識(shí)別、OCR、語(yǔ)音輸入、指紋識(shí)別等采用了模式識(shí)別技術(shù)，人機(jī)互動(dòng)、機(jī)器翻譯等采用了自然語(yǔ)言理解技術(shù)。通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，我們或多或少感受到了信息智能處理為我們的生活帶來(lái)的便利，但同時(shí)我們也發(fā)現(xiàn)了一些不盡如人意的地方，科學(xué)