体验、感悟兴趣、成功——“信息的智能化加工”教学设计

2010年小学信息技术教育、教学研究论文评比体验、感悟，兴趣、成功-信息的智能化加工教学设计 【摘要】对江苏省高中信息技术（江苏科学出版社）教材中的第三章第三节“信息的智能化加工”的教学内容进行分析，并根据本校高一学生信息技术实际情况，对教学内容进行优化组合，教学中以“启蒙、兴趣培养”为主，通过让学生使用智能信息处理工具，让学生体验其工作过程，了解其实际应用价值，客观认识人工智能对社会的影响，培养正确的科学技术应用观。【关健字】教学设计 智能化加工 教材分析 第一部分 教学准备1、教材分析初识人工智能这节课属于高中信息技术基础第三章“信息的编程加工和智能化加工”这一章最后一节，是对前几章“信息与信息技术”、“信息获取”的深入和补充。而本节课通过让学生使用智能信息处理工具，体验其工作过程，了解其实际应用价值，并形成感性认识。同时在实践中体会人工智能目前的研究水平和不足之处。本节课有两个内容：揭开人工智能神秘的面纱、利用人工智能技术加工信息。这节课作为今后的选修课程“人工智能”的一个启蒙和衔接。2、学情分析通过前一阶段的学习和实践活动，学生已初步掌握了获取网络信息的策略和技巧、信息表达的基本方法，但大多数学生对于翻译软件、手写板输入等信息智能工具软件的缺乏使用经验，所以教学中还是以“启蒙、兴趣培养”为主。让学生通过实际使用，体验人工智能目前研究水平和不足。3、教学目标（1）知识与技能了解人工智能的基本概念（图灵测试）；了解当前人工智能的主要应用领域；知道智能信息处理工具的基本工作过程；体验人工智能的现状和应用价值以及它的局限性。（2）过程与方法通过因特网，亲历与人工智能机器人的自然语言对话；了解人机博弈问题；学会借助双向翻译工具解决英汉互译；体验OCR中英文识别，尝试用“输入板”进行文字识别。 （3）情感态度与价值观通过一系列的活动，感受信息智能处理的效果，享受智能工具为我们提供的服务，能客观评价信息智能处理给学习和生活带来的变化，激发起学生学习人工智能领域知识的兴趣，能正确对待电子游戏，展望人工智能发展的未来。4、教学重、难点（1）教学重点：体验人工智能的无穷魅力，了解其应用价值；信息智能处理的方式。（2）教学难点：如何提升学生对人工智能的认识，并且发展他们的辩证思维，客观认识人工智能技术对社会的影响，培养正确的科学技术应用观；人工智能的局限和发展趋势。5、教学策略设计本节课的教学主题是用部分智能工具处理信息，让学生体验其工作过程，了解其实际应用价值，客观认识人工智能对社会的影响，培养正确的科学技术应用观。这节课作为今后的选修课程“人工智能”的一个启蒙和衔接，教学内容不宜过深、过多，重在体验、感悟，激发兴趣。本节课采用了“情境引入教师演示活动实践小组讨论教师小结教师总结”的线索来组织教学，通过3个探究活动，教师讲述和学生实践思考，来共同完成教学目标。序号教师演示时间学生实践时间1机器人聊天3五子棋52五子棋5在线翻译53在线翻译5鼠标输入法54鼠标输入法56、教学准备软件：慧视小灵鼠(用鼠标手写输入法)软件、Mini OCR汉字识别软件、翻译软件、五子棋、中国象棋。资源：自然语言处理网站、在线翻译网站资源、教学内容演示文稿、专题网页。教学环境要求：多媒体机房、控制软件、IIS web发布、投影仪、具备上网条件。第二部分 教学过程导入新课展示电影机械公敌的一段内容，这是美国科幻小说家阿西莫夫构想中的未来机器人，影片中充分展示人工智能技术的魅力。本堂课我们一起来学习人工智能技术及利用它来加工信息。讲授新课作自我介绍，人与人的面对面交流，另外我们可利用网络进行交流。交流是人类的专利，学生是否和机器人进行交流过？现场演示一下和机器人聊天的过程。教师演示活动一：与人工智能机器人进行英文自然语言对话。和机器人Alice聊天 网址http:/www.alicebot.org 提出交流的三个问题。1.How old are you? 2. Are you a girl? 3. Are you beautiful? 我们如何来判定Alice具有人工智能？英国科学家阿兰图灵1936年提出“图灵测试”，被誉为“人工智能之父”。图灵测试人通过特殊的方式,在不知情的情况下，和机器进行问答，如果在相当长的时间内，分辨不出与他交流的对象是人还是机器，那么，就可以认为这台机器是能思维的。一、人工智能的发展什么是人工智能？人工智能，利用计算机来模拟或实现人类智能。人工智能研究如何用计算机去模拟、延伸和扩展人的智能；如何把计算机用得更聪明等。1956年，美国的一批来自数学、心理学、神经学、信息论和计算机科学等方面的专家学者，在达特莫斯大学召开了一次研讨会，约翰.麦卡锡正式提出了“人工智能”。人工智能是一门综合性的交叉学科和边缘学科。人工智能研究涉及到计算机科学、脑科学、神经生理学、心理学、语言学、逻辑学等学科领域。下面我们来感受工智能的魅力。二、体验人工智能1、人机对弈学生实践活动一人机对弈-五子棋 专题网站下载讨论思考：我们跟谁在下棋？ 计算机 人 集体的智慧 硬件和软件、人学生自主阅读活动：P121页 解决人工智能的实质是什么？思考问题：“深蓝”计算机为什么能够战胜卡斯珀罗夫？“深蓝”战胜了什么？1996年国际象棋大师卡斯帕罗夫第一次与“深蓝”计算机对阵，以三胜两平一负获胜。1997年，卡斯帕罗夫与改进后的“深蓝”第二次对阵，以2.5:3.5的总比分败北。32个大脑(微处理器) ；存储了一百多万局棋谱，可以看12步棋，每秒钟可计算2亿次，下一步棋可从10120中选出一个最佳方案。人不是输给计算机，而是输给了人类的集体智慧。计算机硬件速度之源，博弈软件智能之本，这两者都是人类创造的。2、访问智能网站机器翻译是利用计算机把一种自然语言转变成另一种自然语言的过程。常用软件：金山快译、译星、万能对译等。教师演示的学生实践活动二：利用在线翻译网站进行中英文翻译（1）登陆在线翻译：爱词霸_在线翻译Google翻译Yahoo在线翻译 （2）练习英文翻译成中文（3）把翻译过来的中文再译成英文。讨论思考：与原来的中文是否有区别？为什么？怎样提高翻译质量？【Text1:A private conversation】Last week I went to the theatre. I had a very good seat. The play was very interesting. I did not enjoy it. A young man and a young woman were sitting behind me. They were talking loudly. I got very angry. 本段文章句子比较短小，以单句为主，因此机器翻译正确率还比较高。【Text2:Can I help you, madam?】 A woman in blue jeans stood at the window of an expensive shop. Though she hesitated for a moment, she finally went in and asked to see a dress that was in the window. The assistant who served her did not like the way she was dressed. 本段句子较长，以复句为主，所以机器翻译的结果几乎无法阅读。机器翻译是一门科学，也是一门艺术。跟民族的文化、历史等相关，机器翻译离实用还有很大的距离。除了智能翻译以外还有智能聊天，有在线机器人聊天、用软件和机器人聊天，如用MSN和QQ聊天机器人聊天，它是人工智能的一个应用领域。3、模式识别OCR(Optical Character Recognition)（人工智能技术的应用）模式识别技术的目标是利用计算机来模拟人的各种识别能力，包括对文字、声音、图形、图像、人物和物体等进行自动识别。模式识别主要包括语音、图像和文字识别技术。图象识别技术主要利用计算机，采用数字技术方法，对系统前端获取的图象按照特定目的进行相应处理。举例：指纹识别、人脸识别、条码识别、动态对象识别和手写识别等。语音识别就是让计算机能“听懂”人说话，将人说出的话转换成计算机文本。如IBM公司的Via Voice、语音输入王。 4、联机手写输入（演示手写识别软件）PDA是一种袖珍型电子记事本，它提供一个小型书写板和一支电子笔，可以将一些重要的数据写入PDA。如“汉王笔”，鼠标输入法。学生实践活动三：模式识别中的文字识别下载“手写输入”软件体验手写输入识别。专题网站下载【识别原理和规律】机器认字的原理同我们查字典的方法很相似。机器中有一本“字典”，机器认字时把要认识的字跟字典中的所有标准字符逐一比较，跟待识字符相同或最相似的标准字符，就是所需要的待识字符。 拓展机器人同学通过什么途径了解机器人？ 你知道什么是机器人吗？定义：可以根据感觉到的信息，进行独立识别、推理、并做出判断和决定，不用人的参与就可以完成一些复杂的工作。 机器人应用领域,作用如何?机器不能完全代替人，我们不能完全依赖机器，一方面我们要自力、自强、自信；同时也要热爱科学，积极探索、发展、创新，让机器成为人类的得力助手和合作伙伴，用人类自己创造的智慧，更好地为人类服务。展望未来机器人技术的应用，观看电影机械公敌的一段视频。思考讨论：你认为未来的人工智能产品会不会超过人类，甚至于与人类为敌？表明观点：1、人类和智慧机器的关系：智能机器人是人类创造的生产工具，能够代替人类的一部分智力劳动，其工作程序最总由人类控制；2、人类思维包括逻辑、形象、直觉、顿悟等方式，人类的创造性主要体现在形象、直觉、顿悟等思维中，而人工智能迄今只会模仿人类的逻辑思维而已，要赶上甚至超过人类，还有很漫长的一段过程，现在看来还比较渺茫。教学总结本节课同学们体验了人工智能的应用，人工智能每一个阶段的进步离不开科学家的努力，今后要利用自己身边的可以获取的智能工具来处理信息，为之后的“人工智能”选修课奠定基础。课后实践1.在因特网上搜索一个中国象棋2000对弈软件，与其对弈，比一比谁的棋艺更高。2.写一篇关于“人工智能”的学习体会，放入电子学习档案袋中以定稿方式发布。第三部分 教学反思1. 教材是教学的基本素材在教学活动设计中，我充分利用教材提供的案例来进行设计，并根据教学的需要搜集了一些有关本课的一些素材，建立了一个专题学习网站，让学生充分体验，产生兴趣。同时基于教材又不限于教材，我在专题网页上展示了有关人工智能的链接和相关内容，让学生通过网络来获取自已需要的信息。 2. 活动是学生自主学习的一个窗口活动的多与少，要根据学生情况来进行分析，如果要把课堂任务全部完成的话有一定的难度，所以本课中我在第一，第二个任务中只要学生完成一个任务就可以了。实践的过程是学生将所学知识转化为能力的过程。信息技术课堂更重视学生动手实践能力的培养，学生从不会“学”到“会学”，从“会学”到“会用”，实现了从“知识”到“能力”，从“能力”到“素质”的转变。当学生积极主动地参与到教学活动之中以后，就要继续保持良好的教学氛围，使学生的这种主动参与行为体现在每一节课上，使之形成习惯，并稳定发展。3.创建良好地课堂教学环境积极构建健康学习环境，采用不同的教学策略和方法，给予更多的任务时间，涉及问题，分享每个人的思想，实施有效教学。承认学生客观存在的差异性，让每个人获得成功的喜悦。4.教师是课堂教学的引领者教师能力的高低在本课中特别能够体现。作为一名信息技术专任教师更是如此，本课内容对我来讲也一个新的领域，为了上好这堂课，我查询了很多网站和资料，但上下来发现拥有的知识还是不够，看来当好一名合格的信息技术老师要不断学习，才能让课堂涣发光彩。5课堂落脚点在学生本堂课下来，学生普遍持欢迎态度，具体表现在师生互动和对一些关键知识点掌握。但课程中有些环节和活动控制稍差，如学生沉浸在“人机大战”的“五子棋”环节中，不少学生的表现自控力不够，不利于下一环节开展，减弱对“人工智能”其他方面应用的接受能力。总之，信息技术已经成为社会生活的一部分，更加重要的是信息技术已经成为现代教育的一个重要主题。我们要在信息技术课堂之中，努力培养学生获取信息、分析信息、传输信息的能力，培养他们主动参与的意识、方法和习惯，使他们适应信息时代的需要，成为有用之材。【参考网站】1、中国人工智能网：http:/www.chinaai.org/2、中国机器人网：3、中科院自动化研究所模式识别国家重点实验室 http:/nlpr-第 5 页 共 5 页