《用智能工具处理信息》教学设计

张娟

教材分析

本课是广东教育出版社出版的《信息技术基础（必修）》中第四章第二节的内容，主要是开阔学生的视野，激发学生对人工智能的兴趣，让学生对智能工具有一个初步体验和了解，也为选修模块“人工智能初步”的开设作铺垫。本节内容要求学生在使用信息智能处理工具的过程中，初步体验信息智能处理工具，对其形成感性认识，并在生活中对智能处理工具有主动认知的能力。教师根据学生的兴趣、爱好，选择了几种智能处理工具让他们进行体验式实践。本节采用“情境导入—探究新知—任务体验—交流分享—解答疑惑—查找区别—应用展望—巩固练习—教学小结”的环节组织教学内容。

学生分析

本课的教学对象为高一学生，通过前面章节的学习，学生对学习信息技术的方法和特点有了一定的掌握。学生已经学会使用不同的处理工具来处理信息，已经具备一定的计算机使用经验，但大多数都是常用的工具软件以及网络应用软件，对信息智能处理工具的使用并不熟悉，所以在教学中笔者引用了生活中常见的信息智能处理工具，让学生可以在学习中更贴近生活，让学生体验后，再进行知识的讲解，在教学中注重学生的兴趣培养。

教学目标

知识与技能目标：能从操作的过程中了解智能信息处理工具的基本功能，会使用常见的几种智能信息处理工具。

过程与方法目标：通过观看视频、体验游戏、操作手写板、使用翻译软件、与QQ机器人聊天等活动，体验人工智能的魅力及其工作过程、工作原理。

情感态度与价值观目标：①认识到智能工具在实际生活中的应用价值。②能在应用和体验智能信息处理工具的过程中，形成对信息技术前沿技术探索的强烈要求。③培养探究能力、类比推理能力，激发探索人工智能的兴趣和热情。

教学重点、难点

重点：体验智能信息处理工具的应用。

难点：了解智能处理工具的工作过程和工作原理。

教学方法

本课教学采用任务驱动法、实践探究法、讲授法、小组讨论法。

教学过程

1.情境导入

教师展示霍金的照片（如图1），并提出问题。

师：同学们，他是谁？你了解他吗？

教师播放关于霍金的视频，然后请学生谈一谈自己的看法。

师：智能工具是否真的那么神秘？我们今天就来揭开智能工具的面纱，通过使用、体验几种智能工具，了解智能工具处理信息的方式、方法，分析智能信息处理工具的工作原理。

设计意图：本节以霍金的故事作为情境导入，吸引学生对神奇的信息智能处理工具产生兴趣，激发学生对本课内容的学习兴趣。

2.探究新知

师：大家认识我吗？知道我的名字吗？（因为是选班上课，所以学生对我都不熟悉）大家都不知道，但有一位朋友就知道。（展示人脸识别机，进行人脸识别实验）有哪位同学想和这位朋友打个招呼？（请学生上台实践）看来，咱们的这位朋友有点认生，等会再让它跟大家熟悉。我这里还有一位叫青青的朋友，它是个很擅长交流的智能娃娃玩具，现在请它来自我介绍吧。

教师演示智能玩具的功能，学生观察并思考。

师：这两位朋友都采用了智能技术，我还给同学们设置了四个智能工具的体验活动。请同学们完成导学案上的任务体验环节，哪个小组最先完成体验活动并通过老师的检查，就可以选择人脸识别机或与青青进行对话。

设计意图：让学生对人工智能有了初步的认识，从贴近学生生活的任务出发，激发学生的学习兴趣和探究热情。

3.任务体验

师：小组分工，完成四个体验后，推选代表回答关于体验工具的优点和不足的问题。

活动一：打开字符识别软件汉王OCR，按下面步骤识别三张图片上的文字，并完成以下问题。

文件菜单—打开图像—选择文件接收柜—打开识别图像找到图像—点击识别菜单—开始识别—输出菜单—输出到指定格式文件—输入名字保存到桌面。

师：哪个图像识别的效果好？哪个图像识别的效果差？哪个字识别的效果不好？你的结论是什么？（提示：字符识别有什么用处？识别率与什么有关？）

活动二：打开逍遥笔手写输入软件，在记事本中输入以下文字，把不认识的字加上拼音，并完成以下问题。

槑 砳 兲 垚 叕

师：以上五个字中，正确输入识别了几个？你的结论是什么？（提示：手写输入有什么用处？手写识别率与什么有关？）

活动三：点击文件接收柜中的小I聊天按钮，访问自然语言处理网站http：//i.xiaoi.com/，通过与智能语言机器人对话来验证机器人的智能程度，并完成以下问题。

师：你的问题小I机器人是否都能正确回答？举个例子说明它的答非所问。

活动四：利用百度在线翻译功能，把下表内容进行中英文互译。（提示：请将翻译好的译文再重新翻译回去，你会有所发现）

学生进行活动体验，教师在巡视中关注每组的任务实施情况，并进行指导。

师：在线翻译能否实现正确翻译？在线翻译时，是否会出现逐词翻译的现象？

生：在线翻译网站翻译并不完全正确，有时候甚至是错误的，它会逐字逐词翻译，没有语法规则。

教师给回答正确的小组提供青青或人脸识别机的体验作为奖励。

设计意图：让学生通过体验合作探究任务，对各智能处理工具有一个全面的感知，了解它们的功能，为进一步学习智能处理工具的工作原理作铺垫，并锻炼学生的自主学习和分工协作的能力。

4.交流分享结果——小组抢答优点和不足

教师分享四个智能处理工具的功能及优缺点。

①字符识别：可以实现快速、批量录入文字，识别率与源图像质量有关。

②手写识别：可以帮助对键盘不熟、不会拼音的人输入汉字，识别率与书写的规范程度有关。

③机器对话：小I能够进行简单对话，但有时答非所问。

④翻译系统：能够实现中英文翻译，但有时会出现中国式英语即逐词翻译现象。

师：人脸识别机和青青的表现如何？我们找位同学来说说。

生：人脸识别机有时候识别不出来，如戴上眼镜或者光线很强时人脸就无法识别。青青智能娃娃在与人对话时，有些问题听不懂或者直接就答非所问，所以并不完全智能。

设计意图：让学生通过亲身体验，学会总结归纳体验结果。

5.解答疑惑

学生阅读资料，了解模式识别和自然语言理解的简单原理（如图2）。

师：我们利用学到的简单原理，再重新审视一下刚才的体验活动，并请各组代表给大家阐述智能处理工具的工作原理。

生：字符识别的原理是通过扫描输入文本图像后，先对图像的版面进行分析和理解，然后对图像进行分解，并对图像文字的特征进行选择和提取，接着对照字形特征库中的字体进行匹配，最后输出识别的文字。

师：大家刚才体验了人脸识别机，它能很清楚展现整个模式的识别过程，尤其是建立特征库的过程，它会让你抬头、低头、转头来录入特征，然后进行比对。

设计意图：对活动的工作原理简单分析，让学生的学习实践与理论相结合，做到知其然知其所以然。

6.查找区别

师：大家知道了智能处理工具简单的工作原理，请同学们思考一个问题：智能处理工具的智能体现在哪里？智能处理工具与一般处理工具的主要区别是什么？

生：一般处理工具是处理那些有固定算法的问题，最终的结果是确定的；智能处理工具处理的问题是没有固定算法的，最终得到的结果也是不确定的（如图3）。

设计意图：在学生了解了各种智能工具的工作原理后，使其理解智能工具与一般工具的区别，并更深入地了解智能工具，对智能工具有全面的认识。

7.应用展望

师：请大家欣赏一段视频，并展望智能工具处理信息的应用前景。

生：人工智能给我们的生活和工作带来了很多便捷，应用领域也很广泛，但是它不是万能的，不能完全代替人，还需要我们今后不断去研究和探索，创造出更多的奇迹，让它更好地为人类服务。

设计意图：进一步深化信息智能处理工具的应用，将课堂知识拓展到生活中，开阔学生的视野，让学生感受到智能工具的魅力，激发学生的学习热情。

8.巩固练习

教师出示简单的练习题目。

设计意图：通过课堂测试的方式帮助学生巩固本节课的知识点。

9.教学小结

师：通过本节课的学习，你有哪些收获？

学生回答。

教学反思

整个课堂从始至终，学生和教师的互动学习都在和谐而融洽的氛围中进行。笔者在授课时，把针对四种智能工具如何使用的探索交给学生自己体验，让学生在探索实践的过程中归纳总结知识，从而获得成功的乐趣，最终完成教学目标。学生对课程所涉及的知识点基本能够掌握，但课程内容偏多，教师如果想在一节课中把知识点全部讲完，时间会很紧张。笔者在教学过程中有些环节还是处理得不够完美，有待改进。

点 评

教师在教授人工智能的内容时，面临一个两难的问题：一是人工智能是目前的技术前沿，如果学习只停留在应用的表层则浅尝辄止；二是人工智能是应用非常广泛的技术，正在融入我们的日常生活，如果学习更多理论知识，则又会落入藩篱。本节课中张老师给我们展示了不一样的处理方式，既照顾了日常应用、前沿技术，又从基本原理进行分析，虽然不难，但很有深度，值得我们借鉴。尤其是对语音识别、手写识别、人脸识别、机器对话、机器翻译进行了有趣的实验，让学生在动手中感受了人工智能的特点与应用，以实证的方式讲述人工智能，对学生的理解非常有益。

当然，张老师在教学反思中也说了，这节课内容偏多，在一节课中完成有难度。但这并非是我关注的问题，我仅从以下一点谈谈我对这部分内容的看法与建议。我们应该关注智能处理工具的哪个工作流程（或原理）？这主要是受课标的影响，不是老师教学的原因，但是也反映出我们的教学创新往往只是局限在课标、课本之下，很被动。本课重视的人工智能的流程是信息检索的流程，所以这几个流程图看起来都是类似的。如果讲原理的话，是不是更应该重视核心的“识别”流程，即特征信息是怎样提取的，提取哪些关键点，是如何把模拟信息存储成数字信息的。笔画、人脸、声音、在线翻译或机器对话，具体到核心的关键技术就非常不一样了，里面会更有“干货”。

借此，我想提倡大家往更有意义的教学内容去创新，而非单纯地对教学例子进行翻新，这就需要我们保持突破课标、教材等文本局限的科学精神。