用智能工具处理信息 教学设计

用智能工具处理信息

模块章节:《信息技术基础》必修第四章第二节

一、教材分析

随着信息技术的不断发展,人类自然会涉及到智能信息处理这一前沿技术,它就是人工智能在日常应用中的体现。现在的高中生有必要也有兴趣追求与学习这一前沿技术。本节为高中一年级《信息技术基础》第四章第二节“用智能工具处理信息”内容(粤教版),要求学生在使用智能信息处理工具(借助软件来模拟相关的工具)的过程中,初步体验智能信息处理的过程,并对其形成一个感性的认识。

二、本节设计思想

本节主要就是让学生通过对部分智能信息处理工具的使用,体验其基本工作过程,了解其实际应用价值。通过“什么就是智能工具—>智能工具有何本质特征？->智能工具处理信息的工作过程及原理就是怎样的？(以手写识别、机器翻译等为例重点学习智能工具中的模式识别与自然语言理解技术)->智能工具应用领域有哪些？”这样的问题链进行一步步螺旋式的推进,为进一步深入学习《人工智能》作好铺垫。课堂采用案例教学、游戏教学法等方式,学生通过任务来体验智能信息工具处理信息的奥妙。始终坚持以学生为主体,教师为主导的原则,探究信息智能处理的方式,重点学习智能工具中常见的模式识别技术与自然语言理解技术。通过本节课的学习,使学生能够对人工智能的领域有一个全景性的了解与认识。

三、学情分析

高一学生已经具备了一定的计算机使用经验,但大多数都就是常用工

具软件以及网络应用,对于信息智能处理工具软件的使用,大部分学生都比较少使用,例如翻译软件、手写输入等,因此要创设学以致用的教学情境,注重“启蒙,兴趣培养”,激发她们投入学习。

四、教学目标

知识与技能:

1、能从操作过程中了解智能工具处理信息的基本工作过程及智能工具处理信息的特征;

2、了解模式识别与自然语言理解技术,理解其智能处理信息的过程及特点;

3、认识到智能信息处理这一前沿技术的实际应用价值。

过程与方法:

1、掌握几种智能信息处理工具的使用方法;

2、掌握分析问题、呈现观点与交流思想的方法;

3、掌握网络数字化学习的过程与方法、能娴熟地在网络数字化环境下进行学习及交流。

情感态度与价值观:

1、在实践活动中领略智能信息处理的神奇魅力及人工智能这一前沿技术的实际应用价值,形成对人工智能的探索愿望;

2、增强对国家科技发展的自豪感与责任感,明白发展人工智能的终极目标就是为了追求人类幸福与社会进步,认识到人工智能就是一门综合学科,需要更多人为之投入与付出,明白自己作为一名学生下一步努力的方向。

五、教学重点

能灵活应用常见的智能工具处理信息。

重点突出方法:

通过创设多种多样的案例情景,让学生能根据实际问题,灵活应用不同的智能工具去处理信息,解决问题。

六、教学难点

智能工具的特征及模式识别技术的工作过程及其原理

七、教学方法

问题教学法、案例教学法、游戏教学法、任务驱动教学法等

八、教学过程

1、环节:创设问题情境,引入新课

师:上新课前,请同学先瞧一段视频。(展示一段“百度机器人巧答李克强总理提问”的视频)。

生:哇！(面对机器人的机智表现发出惊叹)

师:好,这里问同学几个问题。我们就是通过什么控制机器人的？

生:程序！

师:对！那它为什么能这么机智聪明呢？它用到了哪些技术呢？

生:(回答不出来,叽叽喳喳地讨论)。

师:这个问题现在不会没有关系。因为这节课我们正就是要研究这个问题。学完后,我们就可以发现“小度”机器人身上用到了什么技术。

本环节通过一段机器人与总理的对话视频来引发学生的兴趣,同时机器人小度也用到了本课重点学习的模式识别与自然语言理解的人工智能技术,所以在此创设问题情境,抛出问题并引发学生思考,从而引出本课新知的学习,同时也达到了激发学生学习兴趣的目的。

2、环节:智能工具处理信息体验

师:首先请同学们体验一下智能工具处理信息的一个案例。

案例:小红在农业银行前台上班为客户办理业务,有个名字叫做“马騳[dú]骉[biāo]”的客户要开一个银行账户,需要电脑录入这个名字账户信息,小红只会拼音输入法,她不知道“騳骉”字的拼音。这下犯难了,心里嘀咕这个有“一群马”的名字该如何录入啊？同学们您们想到什么办法帮小红解决这个难题不？

生:(学生大笑并叽叽喳喳讨论,给出各种解决办法,例如有学生用上网查字典的方法,有学生提出用手写板输入的方法,有学生提出用智能手机手写输入的方法然后再发邮件过去……)

师:好！很多同学提出了用手写输入解决问题。那下面就给时间给同学们帮小红完成这个任务。

本环节,通过创设一个案例,通过其中的问题情境,让学生发散思维去寻求用工具来处理信息的办法,体验用手写输入来处理生僻字的电脑录入,学生对用智能工具来处理信息有了感性的认识后,学生注意到了智能信息处理工具处理的结果就是不太确定的。为学生理解智能信息处理工具的概念,并区分一般的信息处理工具作好前期铺垫。

3、环节:智能工具概念理解

师:我们体验了手写识别输入文字,发现它识别出来的文字可能就是正确的,可能就是不正确的,所以用它来处理信息得出来的结果不就是确定的。这就是智能信息工具的一个很重要特征。那什么就是智能信息工具？它与一般的信息工具有什么区别呢？下面请同学阅读课件,并回答如下问题:window自带的计算器程序以及搜狗手写输入法这两个程序哪个

就是一般的信息处理工具？哪个就是智能信息处理工具？为什么？好,时间交给您们。

智能信息处理工具处理问题通常就是不确定的、非结构的、没有固定算法的,处理的过程就是推理控制的过程,最终得到的结果也就是不太确定的,可能就是正确的,也可能就是不正确的。

模式识别技术,主要就是利用计算机对物体、图像、语音、字符等进行自动识别。它一般包括样本采集、信息的数字化、预处理、数据特征的提取、与标准模式进行比较、分类识别的过程。

这环节,教师不就是直接将智能信息处理工具的概念灌输给学生,而就是通过先案例体验感知,然后通过问题引导,搭建支架,让学生自主学习,完成概念的知识建构,教师设置课堂任务,通过网络作业发布的形式让学生进行头脑风暴讨论,加深对概念的理解,也达到检验学生的知识迁移应用之目的。

4、环节:理解智能手写识别(模式识别)的工作流程

师:同学可能有疑问:手写识别它的工作原理怎样的？接下来我们要深入探讨这个问题。为了更好理解,我们先玩一个游戏(学生听了开始兴奋起来)。

【活动游戏】“心有灵犀,您写我知”。两人一组,相互在背后写字,猜

出对方所写的为何字。注意,为了提高识别的正确率,缩小范围,游戏的候选字为:“手写识别特征匹配”。

师:现在我请两个同学上讲台为我们表演这个游戏。(用程序随机抽取两个学生)大家掌声鼓励。

生:(讲台的两个学生表演游戏,其余学生认真观瞧游戏流程并思考) 师:我们一起来分解这个“心有灵犀”人工识别手写文字的游戏过程。首先,其中一位同学通过手写向另一位同学背面输入文字,这位同学将背面的手写笔画信息读入大脑(相当于计算机的中央处理器CPU),然后进行笔画的识别,并且与字库里面的字的笔画特征进行比较,进行特征匹配,然后把识别出来的最有可能的文字告诉我们(显示文字)。计算机手写识别文字的流程就与这个游戏的过程差不多。

生:(聆听讲解,通过类比迁移理解手写识别文字工作流程)

师:好,下面请同学完成如下的任务,请将电脑手写输入汉字的工作流程环节补充完整。时间交给您们。

该环节通过游戏教学法用类比迁移的方法加深学生理解手写识别文字的工作流程,然后通过让学生完成一个用Flash交互动画制作的补充完整手写识别文字的工作流程作业,检验学生对手写识别工作流程就是否理解。为了更接“地气”,教师在上课时还展示了学生设计的一个手写识别文字的软件—《手写识别精灵》,通过样本采集、信息的数字化、查瞧文字特征库等探究活动,展示模式识别的一般工作流程,加深学生的理解

5、环节:机器翻译

师:我们先来瞧一个案例。

【案例】小明就是学习英语的“困难户”,她很想提高英语水平,她在

网上结识了一名英国的网友Mike,向她请求学习英语的方法。Mike给小明回复的邮件如下:

Dear Xiaoming:

I have received your Email 、I understand the problem about how to improve ability of English you meet、 Now I come up with some suggestions for you , speak more English in class and communicate with your classmates as far as possible、 As you know, when you watch TV,you can choose English TV programs

and pay attention to compere's pronunciation、 Finally,I hope you will make a great progress、

Best Wish for you!

Your friend Mike

October 7th 2017 但小明英语水平较弱,邮件的一些单词与句子不理解,假如您就是小明,在没人求助的情况下,应该如何做？

生:(提出各种解决办法,例如查字典、电脑翻译等)。

师:好！大家能够各显神通,通过电脑翻译,解决了问题。同时,同学也发现了经过来回一趟翻译,竟然与原文不一样了,同时翻译的有些句子不算很通顺,但就是只要我们稍微调整润饰一下就可以了。可见机器翻译已经有了很大的实用价值。

下面请同学们阅读课本,理解机器翻译的工作流程,并完成下面的课堂任务,将机器翻译的工作流程环节补充完整。

自然语言理解主要研究如何使计算机能够理解与生产自然语言的技

术。自然语言理解过程可分为三个层次:此法分析,句法分析,语义分析。

在该环节,也就是通过设置案例情景,发散学生思维,搭建“支架”,让其自主建构,培养学生灵活应用智能信息处理工具来处理信息的能力。

6、环节:解答机器人“小度“的问题

师:模式识别与自然语言理解就是人工智能常用的两种技术,下面我们再回头瞧瞧我们机器人“小度”,她能机智地与人进行沟通,能否结合这节课,瞧瞧它身上使用了哪些技术？(提问学生)

生:用到了模式识别技术与自然语言理解技术。因为“小度”机器人要对人的语音进行识别,所以使用了模式识别技术;要对语言进行理解,并生成对话,这又用了自然语言理解技术。

师:回答得非常好！

这环节,与新课引入的“小度机器人”视频引发的问题首尾呼应,同时也考验了学生对本节课的知识迁移应用的能力。