《揭开人工智能的神秘面纱》教学案例

西安建筑科技大学附属中学 文义玲

教学思考：

1、本课例通过学生对人工智能领域实例的亲身体验，将初步了解智能信息处理工具软件的工作过程及其实际应用价值，激发学生对人工智能领域的学习兴趣。
     2、为了更好的创建一个学生自主学习的氛围，本课将在开放式的网络环境下授课，教学过程注重创设学生认知冲突，从而激发学生探究人工智能领域的积极性。

3、教材与建议

★模块：高中信息技术基础
★适用年级：高中一年级
★所用教材：广东教育出版社《信息技术基础》（必修）
★建议学时数：1课时

一、教学设计

（一）教材分析

本节课是广东教育出版社出版的《信息技术基础（必修）》的第四章第二节内容《用智能工具处理信息》的第一课时。沿着技术发展趋势，信息技术自然会涉及到信息智能处理，这也是前沿技术在日常应用中的体现。高中学生有必要也有兴趣追求和学习前沿技术。本节课目的在于让学生了解并体验智能信息处理工具软件的工作过程及其实际应用价值，为下一节课学习内容：分析智能信息处理工具的工作原理做好准备。

（二）学情分析

高一的学生能够自主独立完成较高要求的学习任务。刚刚踏进高中校园的他们乐于接受新鲜事物，喜欢具有挑战性的任务。对于智能信息处理工具软件的使用，部分学生已经具有一定的使用经验，例如翻译软件、手写板输入等，但学生们可能更加感兴趣的是计算机为什么能做到这一点，它与我们常用的其他工具软件有什么不同，因此教师要注意引导。

（三）教学目标分析
★知识与技能目标：

1、能从操作的过程中了解智能信息处理工具的基本工作过程。

2、能使用课堂上所讲的智能信息处理工具。

★过程与方法目标：

1、通过几种智能信息处理工具软件的使用，体验其基本工作过程。

2、通过完成任务，体验智能信息处理工具的独特魅力。

★情感态度与价值观目标：

1、认识到智能信息处理这一前沿技术的实际应用价值。

2、能在应用和体验智能信息处理工具的过程中，形成对信息前沿技术探索的强烈要求。

3、发展辩证思维，培养正确的科学技术应用观。
（四）教学重、难点分析
★教学重点：

能应用和体验智能信息处理工具。

★教学难点：

如何让学生客观认识人工智能技术对社会的影响，发展他们的辩证思维，培养正确的科学技术应用观。

（五）教学过程

1、情景创设、导入新课

播放视频《日本大规模展示类人机器人》。提出问题：视频中的机器人为什么会完成跑步、倒水等一系列动作？

2、我谈人工智能

请学生谈谈生活与学习中所接触到的智能工具，有什么感受？　　　

3、提升认知

教师通过讲授的方式，介绍智能、人工智能的定义。提升学生的认知水平，从感性认识上升到理性认识。

4、体验智能信息处理工具　

（1）请学生分别体验三种不同的智能信息处理工具：OCR软件、双向翻译软件、五子棋软件，以上软件分别涉及到人工智能的三大研究领域：模式识别、自然语言理解、人机对弈。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

（2）每体验完一个智能信息处理工具，教师及时请学生谈对该工具的感受，分别从优点和局限性两方面来说。通过交流，使学生对智能信息处理工具有一个全面的认识。

5、案例分析——“更深的蓝”战胜了什么？

引入案例：“更深的蓝”战胜了什么？

提出问题：请同学们分析“更深的蓝”取胜的原因。通过了解“深蓝”为什么能够战胜卡斯帕罗夫， 启发思考、分析、了解和认识人工智能的实质，进一步认识计算机信息加工的本质。

6、提升认知

请学生阅读人民日报文章：“杀人机器人”：危险“好士兵”。              

提出问题：你认为，我们应该如何正确对待人工智能技术？4人一组，互相讨论。通过讨论，提升学生的认知，让学生辩证地认识人工智能，负责任地、安全地、健康地开发和使用人工智能技术。

7、课堂小结

（1）总结本节课所学知识

（2）让学生客观认识人工智能技术对社会的影响，发展他们的辩证思维，培养正确的科学技术应用观。

8、课堂拓展

让学生查找有关“更深的蓝”的资料，讨论人工智能与人类的关系。进一步提升学生对人工智能的认识，发展学生的辩证思维，培养正确的科学技术应用观。
二、教与学的实际过程描述

地点：第二微机室
过程一：情景创设、引入新课
教师：播放视频《日本大规模展示类人机器人》。提出问题：视频中的机器人为什么会完成跑步、倒水等一系列动作？
学生1：因为是有人提前设定好的。

学生2：程序员编程实现的。（该生正在学习编程）

这时老师总结学生的回答，引出本节课的主题：揭开人工智能的神秘面纱。

过程二：我谈人工智能

教师：请同学们谈谈生活与学习中所接触到的智能工具，有什么感受？

学生1：智能手机。方便了人们的工作、学习、生活，提升了人们的生活质

量，丰富了人们的精神世界。

学生2：智能电饭煲。煮饭好吃，时尚、方便，是现代生活流行的家电产品。

学生3：全自动洗衣机。洗的干净，方便、操作简单，节约人们一些干家务的时间。

过程三：提升认知

教师：从大家的回答中，我们知道：智能工具就在我们身边。他们给我们的生活、工作、学习带来了很多方便。那么，到底什么是智能？什么是人工智能呢？接下来，我们一起来了解一下它们的概念。投影展示智能、人工智能的定义。

学生：认真学习，提升认知。

过程四：体验智能信息处理工具　

教师：刚才，我们已经对人工智能的定义有了初步了解，接下来我们通过三个活动来体验几种智能信息处理工具。

活动一：请学生安装并启动“汉王OCR”软件，快速阅读软件帮助。

实践要求：

（1）利用“汉王OCR”识别三个已扫描文件（平整、褶皱、报纸），分析其识别率；　　　　

（2）从纸张的质量、扫描效果等方面分析识别率差异的原因。　

（3）思考问题：什么情况下最需要这种工具？

活动二：请学生登录在线翻译网站，体验机器翻译。

参考网站：百度在线翻译 ；Google 翻译 ； 有道翻译 ；iCIBA爱词霸翻译

实践要求：

（1）翻译老师指定的中文，先中译英，再将翻译后的英文翻译成中文，考察机器翻译的准确性；

（2）探讨机器翻译的优缺点。

活动三：请学生体验人机对弈“五子棋”游戏。

实践要求：

（1）挑战时间3分钟，请统计你和电脑之间的输赢比例；

（2）你认为输棋的主要原因是什么？

学生开始活动内容，教师观察学生活动并作必要的指导。

活动分析：

活动1、学生不会使用汉王OCR软件。（教师提示阅读软件帮助，并进行必要的指导）

活动2、有学生借机偷偷上网，教师要加强监督，注意引导。

活动3、有学生屡战屡败，也有学生屡战屡赢。学生们的兴趣很高，就连偷偷上网的学生都想和电脑PK一下。（学生兴趣高是好事，但要强调让学生分析输棋的原因，引导学生体验人工智能的内涵）

活动总结：针对以上三个活动，教师分别请学生回答活动实践要求中的相关问题。

学生1：汉王OCR识别率不到100%，识别率与纸张和纸上的文字印刷质量有关。在大批量输入文字时最需要这种工具。

学生2：机器翻译的优点：可以帮助我们更快速的完成翻译任务。缺点：翻译太直接，有时不能恰如其分地把原文的意思表达出来。

学生3：我不擅长玩五子棋，电脑好聪明、好厉害，我玩了几局都输了。我认为输棋的原因是电脑的计算速度快、记忆力好。

过程五：案例分析——“更深的蓝”战胜了什么？

教师：引入案例：“更深的蓝”战胜了什么？提出问题：请同学们分析“更深的蓝”取胜的原因。

学生：在上一环节体验“五子棋”游戏的过程中，学生大多以失败告终。他们很疑惑：电脑真的这么厉害吗？通过对本案例的分析，他们明白了电脑能够取胜的原因：程序设计实现的搜索技术和计算机高速计算的优势。

过程六：提升认知

教师：请学生阅读人民日报文章：“杀人机器人”：危险“好士兵”。 提出问题：你认为，我们应该如何正确对待人工智能技术？4人一组，互相讨论。

小组1：我们看过关于机器人的电影《终结者》，看过这个案例，我们觉得机器人很危险，以后最好不要造机器人。

小组2：机器人固然危险，但是机器人的智能毕竟是人赋予的，只要设计制造机器人的人不要有坏心，那么还是可以让机器人为人类服务的。

小组3：我们很期待机器人进入日常生活。有了它们，很多家务都不用自己干了。

小组4：机器人的智能让人担忧。一旦机器人的意志脱离了人们的控制，带来的后果是不可估量的。所以要慎用机器人。

过程七：总结、归纳

教师：通过本节课的学习，相信同学们对人工智能有了一定的了解。人工智能技术为我们的生活带来很多意想不到的方便和惊喜，但是我们也该清醒地认识到，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。

过程八：课堂拓展

教师：让学生查找有关“更深的蓝”的资料，讨论人工智能与人类的关系。

学生：利用课堂剩余时间完成拓展，上网查找资料，交流看法。

三、教学反思

本节课是《用智能工具处理信息》的第一课时，目的在于让学生了解并体验智能信息处理工具软件的工作过程及其实际应用价值。本节课一定要调动起学生的学习积极性，激发他们的学习兴趣，为下一节课学习内容：分析智能信息处理工具的工作原理做好准备。所以，导课素材的选择、实践活动的设计显得特别重要，都要以提高学生学习积极性为目标。实践证明，本节课极大地激发了学生的学习兴趣。

本节课，学生通过亲身体验智能信息处理工具的过程，一方面感受智能信息处理工具的魅力，另一方面也认识到该工具的局限性，这有助于发展他们的辩证思维，培养正确的科学技术应用观。本节课始终围绕教学目标设计各个教学环节，较好地实现了预期的教学目标。