《机器的“听”与“说”》教学设计-2026-2027学年苏科版（新教材）初中信息技术九年级全一册

《机器的“听”与“说”》教学设计-2026-2027学年苏科版（新教材）初中信息技术九年级全一册一、学情分析本节课为第三单元探索2《机器的“看”》后续课时，学生已掌握人工智能感知智能基础逻辑，理解机器依靠传感器模拟人类感官获取信息，日常频繁使用智能音箱、语音输入法、校园语音导览、作文语音批改等语音交互设备，具备充足生活体验。九年级学生能够理解声音转化为数字数据的基础逻辑，但对语音识别、语音合成底层声学特征处理、声纹识别原理较为陌生，抽象声学模型理解存在难度；学生擅长分组情景模拟、人机交互体验活动，适合结合图书馆语音咨询、校园广播助手等校内实景案例拆解技术。同时学生缺乏语音声纹隐私、AI语音伪造风险认知，本课结合教材医疗、校园语音案例补充语音数据安全伦理内容，提升学生综合思辨与风险防范意识。二、教材分析《机器的“听”与“说”》是苏科版（新教材）九年级全一册第三单元《人工智能的本质——我为校园增“智慧”》的探索3，承接上一课机器视觉，完整构建人工智能“视觉+听觉”双感知智能知识体系，为单元末尾综合智慧校园项目实践提供语音交互技术支撑。教材以智慧校园语音交互为主线，全文分为四大核心板块：第一板块校园语音场景图文导入，展示图书馆语音咨询机器人、校园智能广播、课堂语音听写、校园无障碍语音导览四类校内应用；第二板块拆分两大核心语音技术：机器的“听”（语音识别）、机器的“说”（语音合成），分别配套独立工作流程图，逐条讲解技术步骤；第三板块拓展声纹识别技术，对比语音识别与声纹识别功能差异，搭配教材二维对比表格；第四板块拓展阅读《语音数据安全与校园使用准则》，讲解语音隐私、AI语音伪造风险、校园语音设备使用伦理规范。教材编排逻辑为“校园语音场景感知→语音识别原理拆解→语音合成原理拆解→声纹识别补充对比→语音数据安全拓展”，将抽象声学技术转化为校园可落地应用，严格贴合新课标人工智能模块教学要求，是实现校园人机语音交互项目的关键课时。三、核心素养目标1.信息意识：结合教材校园图文案例，区分语音识别、语音合成、声纹识别三类语音技术；感知声音转化数字数据是机器“听、说”的基础，认识语音、声纹数据的使用价值与隐私泄露风险。2.计算思维：能够分别拆解语音识别、语音合成完整工作流程，借助教材表格建模区分三类语音技术功能；针对图书馆、校园广播等场景，逆向匹配适配语音技术，形成场景与AI技术匹配的逻辑推理能力。3.数字化学习与创新：依托课本探究任务，小组合作设计校园图书馆语音咨询机器人完整交互方案；可绘制语音识别+合成联动流程示意图，尝试完善校园语音助手功能思路。4.信息社会责任：知晓人声语音、个人声纹属于独特敏感生物数据，掌握校园语音采集、存储规范；能够辨别AI伪造语音风险，树立规范、安全使用校园语音交互设备的数字伦理意识。四、教学重难点（一）教学重点1.掌握语音识别（机器听）、语音合成（机器说）各自完整工作流程，读懂教材配套流程图。2.区分语音识别、语音合成、声纹识别三类语音技术，熟记校园典型应用场景。3.结合校园实景，匹配对应语音交互技术，理解“听+说”联动实现完整人机对话。（二）教学难点1.理解语音识别中“声音转文字”声学特征提取逻辑、语音合成“文字转自然人声”音色模拟原理。2.区分语音识别与声纹识别核心差异，理解声纹作为个人独有生物特征的特殊性。3.辩证看待AI语音技术便利与伪造语音、声纹泄露带来的安全隐患，建立风险防范意识。五、教学过程（一）衔接旧知情境导入，揭示本课课题教师先回顾上节课机器视觉内容，再投影教材开篇图书馆语音机器人实拍图，开展全班互动问答。

师：上一节课我们学习机器的“看”，依靠摄像头模拟人类视觉感知校园环境，人类除了视觉，还依靠耳朵听声音、嘴巴说话交流。大家翻开课本探索3首页，观察图书馆这款智能机器人，我们对着它说话，它能听懂问题，还能出声回答，这套功能依靠什么人工智能技术？

生：机器能听懂人说话，也能自己发出声音。

师：总结精准，课本开篇第一段直接点明本课主题：人工智能依靠语音交互技术，实现机器的“听”与“说”，模拟人类听觉与语言表达能力。全班齐读核心定义句：语音交互包含两大核心分支，语音识别实现机器听懂人类语言，语音合成实现机器生成人类语音，二者配合完成完整人机语音对话。

师：我们日常使用的语音输入法、导航语音播报，分别对应机器的“听”还是“说”？

生：语音输入法是机器听，导航播报是机器说。

教师板书课题：探索3《机器的“听”与“说”》，明确本课继续围绕“智慧校园”项目，拆解校园各类语音交互技术。

设计意图：衔接前一课机器视觉旧知，形成“视觉—听觉”感知智能知识串联；依托教材图书馆语音机器人实景图创设生活化情境，问答区分“听”“说”基础功能，自然引出两大核心语音技术，贴合线下课堂循序渐进授课逻辑。（二）新知模块一：机器的“听”——语音识别技术（教材课文第1-3自然段精讲）教师板书子标题：一、机器的“听”：语音识别，投影教材语音识别流程图：采集声波→声学特征提取→文字模型比对→输出文字文本。

师：逐句解读教材第二段文字，第一步声波采集，依靠麦克风、收音传感器捕捉人类说话声波，校园语音机器人、课堂听写设备均搭载麦克风采集声音。互动提问：教室嘈杂环境下语音识别准确率下降，是什么原因？

生：环境杂音干扰声波采集，多余声音特征干扰模型比对。

师：第二步声学特征提取，课本标注核心难点：将模拟声波转化为数字信号，提取音调、音色、语速等独有声学特征，过滤杂音，拆分每一段读音单元。人类说话连续无间断，机器需要拆分读音才能识别文字。第三步文字模型比对，提前用海量语音文本数据训练文字模型，将提取的声学特征与字词数据库匹配。第四步输出文字，匹配完成将人声转化为可阅读文字，课堂语音听写设备就是该功能典型应用。

教材校园完整案例分析：学生对着图书馆机器人提问“请问语文课外书在哪一层”，麦克风采集声波→提取人声声学特征→匹配文字模型→输出文字问题，完成机器“听懂”人类语言全过程。

分层师生问答巩固原理：

师：课堂语音听写软件，把我们朗读的课文直接转换成电子文字，用到哪一步核心技术？

生：语音识别，实现机器的“听”，将人声转为文字。

师：如果说话语速过快、发音不标准，语音识别会出现什么问题？

生：声学特征匹配失败，识别出错误文字。

设计意图：逐段精讲教材语音识别定义与流程示意图，阶梯式问答拆解声学特征提取难点；以图书馆语音咨询、课堂听写两类校内场景为案例，把抽象声波数字化逻辑具象化，引导学生勾画课本核心知识点，夯实课堂理论基础。（三）新知模块二：机器的“说”——语音合成技术（教材课文第4-6自然段精讲）教师板书子标题：二、机器的“说”：语音合成，投影教材语音合成流程图：输入文字文本→语言语义分析→音色波形生成→输出模拟人声。

师：阅读课本第四自然段，语音合成是语音识别反向过程，把文字转化为自然流畅的人声，实现机器自主说话。第一步输入文本，图书馆机器人识别文字问题后，调取数据库文字回答内容；第二步语义分析，课本说明算法梳理文字语序、标点、语气，区分陈述句、疑问句，避免朗读生硬；第三步音色波形生成，调取提前训练好人声音色模型，生成对应声波波形，校园广播助手可切换青年、温和、清晰多种音色；第四步播放输出，扬声器播放合成人声，完成机器“说话”。

互动对比提问：语音识别是声音转文字，语音合成是什么转换关系？

生：文字转换为模拟人声。

教材校园案例拓展：校园定时智能广播系统，输入文字通知“下午三点开展校园阅读活动”，经语音合成生成人声广播自动播放，无需教师人工朗读。

小组临时讨论：校园无障碍语音导览设备，需要引导视障学生辨别教学楼、图书馆位置，依靠语音合成实现播报，大家说说它的优势？

设计意图：对比语音识别讲解反向转换逻辑，依托教材流程图拆解语音合成四步流程；选用校园广播、无障碍导览贴合单元智慧校园主线，问答对比区分两类技术转换方向，化解学生容易混淆的知识点。（四）新知模块三：拓展技术——声纹识别（教材课文第7自然段+配套表格）教师板书子标题：三、补充拓展：声纹识别，下发教材三类语音技术对比表格，结合课文内容讲解。

师：课本第七自然段介绍声纹识别，与语音识别有本质区别。语音识别只听懂说话内容，不区分是谁说；声纹识别提取每个人独有的音色、发声特征，用来核验说话人身份，类似语音版指纹。完整对比表格（教材标准框架）：语音技术核心转换逻辑核心功能校园典型应用语音识别声波→文字听懂语言内容课堂语音听写、图书馆语音提问接收语音合成文字→模拟人声生成机器语音播报校园智能广播、无障碍导览播报声纹识别提取专属声学特征核验说话人身份校园宿舍语音门禁、线上作业声纹签到表格完成后分层问答训练综合判断：

师：宿舍语音门禁，说出预设口令才能开门，既要听懂口令内容，还要确认是本校学生，需要搭配哪两种技术？

生：语音识别听懂口令，声纹识别核验身份。

师：校园广播播报活动通知，只需要文字转人声，用到哪项技术？

生：语音合成。

设计意图：借助教材对比表格清晰区分三类语音技术核心差异，解决学生易混淆概念；搭配宿舍门禁、校园广播实景案例，训练学生综合匹配技术的计算思维，落实本课教学重点。（五）课堂探究活动：校园图书馆语音机器人完整方案设计（教材探究任务）教师出示课本探究题目：设计图书馆语音咨询机器人完整交互流程，4人小组结合语音识别、语音合成开展梳理。

小组代表展示后，教师依托教材知识点梳理标准交互流程：1.采集阶段：麦克风采集学生提问声波（语音识别采集）；2.机器“听”：语音识别将人声提问转换为文字；3.数据匹配：检索图书馆藏书数据库，生成文字回答；4.机器“说”：语音合成将文字回答转换为人声；5.输出播报：扬声器播放回答，完成完整人机对话。

拓展提问：若需要限制非本校人员使用机器人借阅查询，可增加哪项技术？

生：增加声纹识别，核验学生身份。

设计意图：采用教材原生校园探究任务，串联“听+说”联动完整流程，实现两类核心语音技术融合应用，锻炼学生数字化创新方案设计能力，呼应单元“为校园增智慧”项目主题。（六）拓展延伸：语音与声纹数据安全伦理（教材文末拓展阅读）带领全班朗读教材拓展板块《校园语音数据使用准则》，开展思辨式师生问答。

师：课本明确，每个人声纹独一无二，属于生物敏感隐私数据，校园录制、存储师生语音、声纹必须提前征得同意。提问：如果有人利用AI语音合成伪造老师声音发布虚假校园通知，会造成哪些不良影响？

生：误导师生，扰乱校园秩序，存在信息安全隐患。

师：课本给出两条校园使用规范，哪位同学朗读并简单解读？

生：第一，校园语音、声纹数据仅用于校内教学、安全管理，禁止对外传输；第二，不随意使用AI语音伪造他人声音，遵守数字行为道德。

教师总结：语音交互技术便利校园管理，但声音、声纹数据具备唯一性，需要严格保护，同时自觉抵制伪造语音、滥用声纹识别的行为。

设计意图：深挖教材拓展伦理板块，补齐信息社会责任素养，让学生辩证认知语音技术的利弊，建立生物数据保护与AI使用规范意识，完善四维素养培育闭环。（七）课堂小结，梳理教材完整知识框架师生依托课文流程图、对比表格梳理本课知识脉络：1.机器的“听”为语音识别：声波采集→特征提取→文字比对→输出文字；2.机器的“说”为语音合成：文字输入→语义分析→波形生成→人声播报；3.声纹识别用于身份核验，和语音识别功能区分明显；4.语音识别与合成联动，可实现图书馆、校园广播完整人机对话；5.人声、声纹属于隐私数据，使用校园语音AI设备需遵守数据安全规范。六、全文