教科版高中信息技术第三章《信息的智能化加工》教学设计.doc

教科版高中信息技术第三章信息的智能化加工教学设计【教材分析】本节课是教科版信息技术基础第三章信息的编程加工和智能化加工第三节的内容。前面的学习中学生已经明确计算机加工信息的三种形态以及各自的适用范围，了解信息的人性化和智能化加工都是建立在编程的基础上。这为知识的过渡起到了一定的铺垫作用。信息的智能化加工是指利用人工智能技术加工信息，是计算机科学的一个发展前沿。信息的智能化主要特点是让计算机更加自主地加工，减少人的参与，进一步提高信息加工的效率和人性化程度。本课主要从模式识别、机器翻译、智能机器人、机器博弈等典型的人工智能技术的应用，让学生体验生活中的人工智能的同时，探究部分智能工具的工作过程。【学情分析】对人工智能大部分学生感到既神秘又好奇，既熟悉又陌生，提及人工智能，学生第一反应是机器人，因为他们在很多科幻电影、新闻上都看到过关于机器人的报道。学生对人工智能的认识大多还停留在表象的、片面的认识上。因此本节课在揭开人工智能的神秘面纱感受人工智能的独特魅力的同时，还会让学生在使用部分智能工具的时候不仅知其然还要知其所以然。【教学目标】（一）知识与技能：1. 理解人工智能的概念与本质；2. 掌握手写识别和人机对话的工作过程；3. 了解人工智能技术对生活影响。（二）过程与方法：1. 在实践操作中感受人工智能的应用价值；2. 使用人工智能工具处理信息，体验人工智能的独特魅力。（三）情感态度价值观：1. 激发学生了解人工智能技术的兴趣；2. 发展辩证思维，树立学生客观的科技应用观。【教学重难点】（一）教学重点：人工智能技术应用中的手写识别和人机对话（二）教学难点：1. 人工智能技术应用中的手写识别和人机对话 2. 人工智能的本质【教学方法】观摩教学法、启发式教学法、活动探究法以及小组合作学习等【教学过程】教学环节教师活动学生活动设计意图展示热点引出课题展示韩国名将李世石与谷歌围棋计算机alphago对弈的图片。今年3月李世石与alphago的人机大战不仅是围棋界的一次盛会，更是将人工智能带到了人类社会的聚光灯下。如果说97年国际象棋大师卡斯帕罗夫和更深的蓝之间的对弈掀起来人工智能热潮，那么时隔19年的这次人机大战对人工智能的发展则具有里程碑的意义。提到人工智能，大家会想到什么？科幻电影或科幻小说中的机器人？还是距离我们遥远的高科技？人工智能真的就像大家认为的那样，是一项距离我们很遥远的高科技吗？机器人就是人工智能的全部吗？引入课题信息的智能化加工。学生观看人机大战图片，在老师的引导下想象着影视作品或科幻小说中的场景，感觉到人工智能好像是离我们很遥远的高科技。通过社会时事热点以及学生对科幻电影或科幻小说的感受引入同学们对人工智能的片面认识，为后续学习做好铺垫。演示观摩感知智能观摩活动：使用智能手机的语音助手功能发短信、打开应用程序等观摩体验手机的智能化应用不仅让学生感受到人工智能其实并不遥远，它已经渗透在我们的日常生活中，同时还可激发学生对人工智能的兴趣。体验魅力理论升华活动（一）手写识别活动一：使用逍遥笔输入法利用鼠标依次在文本文档中输入：屾、5、%、b思考：1、对于书写不规范，笔画不全以及连笔输入的汉字能否识别？2、所有的字符、符号和图形都可以被识别？3、什么情况下可以考虑使用手写识别输入文字？游戏类比，理解原理：互动猜字：邀请两位同学在讲台上玩猜字游戏，甲同学在乙同学的背后写一个字，乙同学猜甲同学写的是什么字，其余同学观察游戏过程。思考：猜字游戏有几个环节？猜字游戏中人是如何猜得结果的？过程归纳：利用类比的方式，引导学生分析得出手写识别的工作过程。手写识别是人工智能技术的研究领域之一，采用了模式识别技术。模式识别主要是利用计算机对物体、图像、语音、字符等进行自动识别。幻灯片展示模式识别除了手写识别，还有语音识别、光学字符识别、指纹识别、眼角膜识别、掌纹识别和人脸识别等等。学生在体验操作活动一的同时，思考三个问题，并将结果记录在“学生课堂活动卡”上观摩甲乙两个同学的游戏，并思考该游戏有几个环节。乙同学分析自己整个猜字的过程。在教师的引导以及“学生课堂活动卡”的帮助下分析手写识别的工作过程。认识到手写识别是模式识别的一种，模式识别还包含其它多种识别技术。让学生在具体实践中感受人工智能工具手写输入工具处理文字信息的过程，同时认识到手写识别技术的现实意义以及所存在的问题。通过猜字游戏这个互动环节，以人猜字过程类比手写识别过程，帮助学生理解晦涩抽象的原理。整个过程学生由知识的被动接收者转换为知识的主动加工者。进一步扩展学生对模式识别技术的认识。活动（二）机器翻译活动二：1. 将材料一先自行翻译然后使用在线翻译工具翻译成英文。2. 使用在线翻译工具将材料二翻译成英文，再由英文翻译回中文。思考：1. 对机器翻译的结果是否满意？2. 在不借助机器翻译的前提下，你是如何翻译材料一的？3. 机器翻译存在什么不足？过程归纳：引导学生分析机器翻译的特点与人工翻译相似，关键是确定对应单词和语法结构，但有时翻译的结果太过程式化、机械化。学生在体验操作任务二的同时，思考三个问题，并将结果记录在导学案上。学生通过活动二，尤其是材料二的二次译文与古诗原文的对比，体验到机器翻译的特点以及存在的问题。材料一的设计是为了让学生认识到机器翻译的过程和人工翻译的过程是类似的，了解机器翻译的过程。材料二的设计是为了让学生通过实践操作发现机器翻译存在的问题，还需要不断地完善。活动（三）人机对话活动三：设计与机器人朋友小I的对话内容，与其对话。思考：1.机器人朋友小I聪明吗？2.你对机器人的回答满意吗？3.是否出现答非所问的想象？过程归纳：以“爱奇”为例，简单介绍机器人是如何和人对话的。在人机对话中，当我们输入一段话，机器人首先要理解这段话的意思，然后根据并利用它所具有的知识，生成一段文字，给出回答。设计与机器人朋友小I的对话，在和机器人对话聊天的过程中，找出小I的聊天破绽。在“爱奇”机器人的范例演示以及“学生课堂活动卡”的帮助下分析人际对话的工作过程。在实践中感受人机对话的智能信息处理过程，分析人机对话的工作原理。三个活动的设计让学生在使用智能工具的同时理解其工作原理，使学生做到知其然也知其所以然。同时为揭示人工智能的本质做好铺垫。揭示本质加深认识引导学生总结人工智能工具处理信息过程中的共同点：与人脑处理信息的过程大致相同。人工智能的本质就是对人脑思维机理的模拟。而这种对人脑思维机理的模拟过程并不是机器本身就具有的，而是人赋予它的。学生在前面三个任务活动中通过分析其工作过程得出人工智能的本质是对人脑思维机理的模拟。让学生在实践应用的基础上认识人工智能的本质，使得学生对这一概念的理解有难变易，由浅层记忆到深刻理解。应用拓展全面认知人工智能技术的其它应用人工智能技术应用领域广阔，模式识别、机器翻译和智能机器人只是人工智能技术的部分应用。计算机博弈、智能代理技术、机器证明和数据挖掘等都属于人工智能技术的应用。学生听教师介绍，全面认识人工智能技术的应用由点及面，让学生认识到人工智能技术的应用领域非常广泛，不仅仅局限于模式识别、机器翻译和智能机器人。理性认识客观对待当人工智能时代到来时，它将会给我们的生活带了什么影响。观看影片人工智能对人类生活的影响。由此，我们应该清醒地认识到人工智能技术的发展不仅仅是一个技术创新的问题，同时也对伦理、道德、法律、文化等带来了冲击，需要我们辩证地认识，负责任地、安全地、健康地开发和使用。学生观看影片并在潜意识中认识到人工智能将会给对人类生活的带来的影响。提升学生对人工智能技术的认识并发展学生的辩证思维，树立科学的科技应用观。新课结语最后，以谷歌“深度思维”公司创始人哈萨比斯的观点结束。思考哈撒比斯的话让学生认识到技术的善恶取决人课堂检测幻灯片展示检测题学生答题检测所学知识，进一步巩固所学。信息的智能化加工教学反思本节课首先从时事热点韩国名将李世石与谷歌围棋计算机之间的“人机大战”出发，以设问的方式引出同学们对人工智能的普遍认识和看法，引出课题。其次演示市面上一款随处看见的智能手机的应用，使同学们亲身感受人工智能已经走进我们的生活，它就在我们的身边。然后通过三个活动的实践参与，体验人工智能技术魅力的同时，将学生的感性认知通过一系列的体验引导上升到理性分析，让学生在应用技术的同时，不仅要知其然更要知其所以然。因此这一部分不仅成为本节课设计的重点和难点，同时也是本节教学活动的重点和难点。应该说让学生真正理解手写识别、机器翻译和人机对话其工作过程并不是一件容易的事情。我的同事们和我曾经讨论过是否有必要让讲解和分析它们的工作过程，有部分同事认为根据课程标准出发的话，这部分的内容应该突出在“体验”二字上，至于其内部工作过程内容难度太大，不适合详细讲解；但也有同事认为本节课的课题是信息的智能化加工重点是加工，而且是要利用智能工具加工信息，有必要讲清工具的实现过程也就是其工作过程。经过激烈讨论和再三思考以及反复尝试，对于加工工具的使用有必要让学生理解其工作过程，只有这样才有助于学生在使用工具时进行迁移，才能灵活处理。为了降低学生对其工作过程的理解难度，三个活动分别采用不同的方式以直观或者学生的经验为基础出发设计不同的内容去类比或解释工作过程。比如：对于手写识别的工作过程则是让学生在玩猜字游戏的过程中思考人是如何猜字的，类比手写识别的过程；机器翻译通过引导学生自己翻译“你是谁”需要考虑的问题，引导学生分析机器翻译的过程和人脑翻译是类似的，关键是确定对应单词和语法结构；对于人机对话则使用了一个智能程度低级的机器人程序设计从不理解问题到最终解答的过程，揭示人机对话的工作过程。学生参与完三个任务后，回归人工智能本质，思考到底什么是人工智能，有了之前的三个任务，学生对于这一问题的解答就显而易见，稍加引导，便可记忆深刻，无需死记硬背。再次基础上总结人工智能各方面的应用，以及人工智能对人类生活的影响。本节课的设计整体上来讲是比较连贯，结构清晰，内容丰富，重难点突出。但不可否认的是就像评委刘其政老师所说的那样本节课仍然有很多需要改进的地方，比如