高中信息技术中信息的智能加工教学案例

2018-11-28姜丽华

名师在线 2018年29期

关键词：模式识别工具人工智能

姜丽华

（江苏省南京市第六十六中学，江苏南京 210037）

引言

随着信息技术的发展，我们已经进入信息时代，作为信息技术中的前沿技术，各种智能加工工具在生活中频繁出现。高中生作为信息社会的中坚分子，有必要学习这一前沿技术。笔者作为一名信息技术教师，设计教学案例如下。

一、教学目标

需要学生掌握的知识与技能：能使用现实生活中常用的信息智能处理工具；简单了解信息智能处理工具的工作原理及与一般处理工具的区别；认识信息的智能处理这一前沿技术的实际应用价值。

学习过程与方法：通过体验生活中的常用信息智能处理工具，认识并了解智能处理的作用；通过观看视频了解其基本的工作原理。

情感态度与价值观：通过生活中的实际案例让学生感受信息智能工具的魅力，激发学生对信息智能工具及信息前沿技术的探索热情，让学生树立正确的科学技术使用观。

二、教学过程

（一）初识智能工具

教师播放2000年5月19日全球第一个虚拟主持人安娜在英国开播新闻的视频，然后再播放震惊世界的围棋大师李世石与“AlphaGo”（阿尔法狗）人机对弈的视频。

教师：安娜的新闻播报如同真人主持人，阿尔法狗的棋艺也让世界围棋大师招架不住。这些都是人工智能的神奇效果，现在就让我们一起开启信息智能化处理的神奇大门！

【信息的处理工具初体验】教师拿出手机，演示与“Siri”的互动聊天，请学生来描述聊天过程，让学生初步了解信息处理工具。然后，教师再对学生布置任务：任务一，教师为学生提供翻译软件，让学生体验机器翻译。尝试将古诗《悯农》先译成英文，再将英文译回中文，让学生进行对比，谈谈自己的发现。任务二，向学生提问：“王莉同学对于某本杂志中长达5页的一篇文章深有感触，决定摘录下来做成Word文档，在班会上展示给全班同学，请问她该怎么办？”教师可以让学生相互讨论，也可以利用网络查找资料。在经过学生的自主学习后，请学生介绍并演示任务的完成过程及研究成果。

【感知信息智能处理工具】教师通过展示“Siri”、翻译软件、“汉王OCR”等信息的智能处理工具软件，让学生明白，这些工具软件是由计算机软件程序控制，能够模仿人类进行思考，做一些人类能够做的事。此时，教师可以引导学生进行思考，这些智能处理工具与学生接触到的Word、Excel、VB编制的程序有什么不同呢？让学生展开讨论并且阅读课本找出以下问题的答案并总结。

（1）所有的计算机程序或者由计算机操作的都是智能工具吗？（2）分析探索智能工具与一般信息处理工具的区别。

在学生讨论后，可以总结处理问题方法：一般处理工具有固定的算法，智能处理工具不固定；处理问题过程：一般处理工具重复计算，智能工具通过分析推理控制过程；处理问题的结果：一般处理工具结果确定，智能工具结果不确定而且不能保证正确率。

（二）了解智能工具的工作原理

在这一环节中，教师为学生介绍智能工具的主要研究领域：模式识别和自然语言理解，并组织如下探究活动。

【探索智能工具的工具原理】两人一组进行活动，一个人在背上写字，由另一个人猜测思考。随后总结过程：信息输入（感知动作）→预处理（皮肤感知）→特征分析（大脑处理）→特征匹配（得出答案）→显示结果（口头表达）。由此得出结论，手写板的汉字输入是人工智能技术的研究领域之一，主要采用了模式识别技术。模式识别技术主要是利用计算机对物体、图像以及语音或者字符等进行自动识别，手写板的识别率虽然不能做到百分之百，但是在生活中是有使用价值的，并且应用广泛，特别是对一些残障人士而言，手写板的语音输入为他们的生活带去了很大的方便。

此时，教师可以请学生列举生活中的模式识别有哪些应用，让学生回答问题：“翻译软件中—英—中对比发现有什么结果？机器翻译和人工翻译有什么不同之处？机器翻译的工作原理是什么？”最后得出结论，机器是机械操作，软件在已输入的词库中进行搜索，把一种语言转换成另一种语言。

随后，教师可以组织学生进行活动探究，进行与手机“机器人”的对话。让学生拿出手机，与手机上的“智能语音”进行对话聊天。引导学生思考：“你觉得手机机器人比人聪明吗？在你们对话的过程中有没有答非所问的情况？”随后再对学生发言进行总结，得出结论，自然语言的理解可以分为：词法分析、句法分析和语义分析。当我们输入语音后，机器人首先理解然后搜索自己的词库生成文字并给出回答。自然语言理解和模式识别是智能工具的两个重要研究领域。

（三）展望未来

阿里巴巴集团董事局主席马云的话让人醍醐灌顶，“智能工具软件有不尽如人意的地方，但它确实在某方面方便着我们的生活”，随着技术的发展，智能工具会变得更完善，更多、更先进的智能工具会不断涌现，将会彻底改变我们的生活。

在初识智能工具并了解其工作原理后，教师可以进行课堂小结：“本节课我们感受了一下我们生活中常用的智能工具，了解模式识别以及自然语言理解两大研究领域，感受到了它们在实际生活中的应用价值，也畅想了未来的智能工具是什么样子。虽然目前智能工具还存在很多的不足，但是我们相信随着科技的不断更新发展，智能工具的明天一定会更加绚丽多彩！”

（四）知识拓展

教师可以向学生展示有关机器人信息的网站，让有兴趣的学生能够进一步了解机器人的相关知识，介绍有关“人工智能初步学习”的选修模块。

三、教学反思

本节课的设计以学生生活实际为切入点引入教学内容，让学生在解决实际问题的过程中了解智能工具的技术原理，充分激发学生的积极性与主动性。在教学中，注重学生的生活经验，选取适当的内容让学生主动探索，获得深切感受。在整个教学过程中，教师应围绕教学目标展开课堂环节，充分体现学生的主体地位，教师选取问题让学生进行探究、讨论，教师再进行适当的引导，保证教学节奏有条不紊，既巩固了学生的基础知识，又开阔了学生视野，普及当下科技热点。在这节课中学生的积极性很高，课堂效率极高，课堂氛围活跃，算得上是一节成功的课。