初識人工智能教學(xué)案例

《初識人工智能》教學(xué)案例

作者：夏燕萍

單位：無錫市第一中學(xué)214031

email：xiayp@126.com

一、案例背景信息

1.模塊：高中信息技術(shù)必修模塊《信息技術(shù)基礎(chǔ)》

2.年級：高中一年級

3.所用教材章節(jié)：中國地圖版教材第四單元第四節(jié)

4.學(xué)時數(shù)：2

5.學(xué)校狀況：我校信息技術(shù)課在多媒體網(wǎng)絡(luò)教室進(jìn)行。教室內(nèi)有一臺教師機(jī)，一臺服務(wù)器和五十六臺學(xué)生

機(jī)，通過百兆交換機(jī)組建成星型局域網(wǎng)。學(xué)生可以通過局域網(wǎng)訪問教師自主開發(fā)的信息技術(shù)學(xué)習(xí)網(wǎng)站，了

解學(xué)習(xí)內(nèi)容、獲取學(xué)習(xí)資源、記錄學(xué)習(xí)感受、提交學(xué)習(xí)成果。教師可以通過大屏幕投影儀創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，

進(jìn)行必要的集體講解和演示操作。

二、教學(xué)設(shè)計

(-)教學(xué)目標(biāo)

知識與技能

1、理解人工智能技術(shù)的含義和研究目的；

2、了解人工智能的發(fā)展歷程及歷史人物；

3、熟悉人工智能的研究領(lǐng)域，如機(jī)器證明、模式識別、機(jī)器翻譯、人機(jī)博弈、智能機(jī)器人等；

4、能夠列舉出人工智能技術(shù)在社會生產(chǎn)、生活中的一些應(yīng)用實例。

過程與方法

1、通過學(xué)習(xí)活動，了解光學(xué)字符識別和手寫輸入識別軟件的使用方法；

2、通過具體實踐，學(xué)會使用金山全文翻譯軟件進(jìn)行英漢翻譯：

3、在人機(jī)博弈的過程中了解機(jī)器博弈的原理和方法。

情感態(tài)度與價值觀

1、激發(fā)學(xué)生對人工智能學(xué)科的濃厚興趣；

2、認(rèn)識到人類智能和機(jī)器智能之間的區(qū)別和聯(lián)系；

3,通過介紹中國及華裔科學(xué)家在人工智能領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感；

4、體會到人工智能技術(shù)的應(yīng)用價值，培養(yǎng)正確的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用觀；

5、學(xué)會獨立地、辨證地思考問題，提高科學(xué)素養(yǎng)。

(-)內(nèi)容分析

1、本節(jié)的地位和作用

本節(jié)是中國地圖出版社出版的普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書《信息技術(shù)基礎(chǔ)》(必修)中的第四單元第四節(jié)。

在前?節(jié)《嘗試開發(fā)技巧》中，教材通過分析網(wǎng)頁特效程序，簡單介紹了程序設(shè)計的三種基本結(jié)構(gòu)。本節(jié)

在前面的基礎(chǔ)上，介紹了人工智能的相關(guān)內(nèi)容，是在信息編程加工基礎(chǔ)上的一種提升，能開闊學(xué)生的視野，

激發(fā)學(xué)生對人工智能的興趣，也為選修模塊《人工智能初步》的開設(shè)作了有益的鋪墊。

2,本節(jié)的主要內(nèi)容

本節(jié)的內(nèi)容包括：人工智能的概念、研究目的和發(fā)展歷程，人工智能的研究領(lǐng)域(如自然語言處理、模式

識別、人機(jī)博弈、智能機(jī)器人等)。通過學(xué)習(xí)這些內(nèi)容，不僅要讓學(xué)生掌握有關(guān)人工智能的知識性內(nèi)容，

更重要的是讓他們體驗人工智能技術(shù)給社會生活各方面帶來的影響，激發(fā)他們對人工智能的學(xué)習(xí)興趣。

3、重點、難點分析

教學(xué)重點：體驗人工智能的獨特魅力，了解其應(yīng)用領(lǐng)域和實用價值。

教學(xué)難點：辨證看待人工智能和人類智能的區(qū)別和聯(lián)系，客觀認(rèn)識人工智能技術(shù)對社會的影響。

（三）學(xué)生分析

在學(xué)習(xí)本節(jié)之前，學(xué)生對人工智能的了解可能僅僅是科幻片中的智能機(jī)器人，如《人工智能》、《機(jī)械公

敵》、《終結(jié)者》等電影中的機(jī)器人.他們受到科幻片情節(jié)的影響，往往認(rèn)為在未來機(jī)器人的智能將會超

越人類智能，成為人類的''機(jī)械公敵"。

高一學(xué)生已經(jīng)具有獨立的意識和傾向，上課時不喜歡教師過多的講授，希望有獨立思考和探索的時間。而

且，他們有較明顯的學(xué)習(xí)自覺性和一定的自學(xué)能力，經(jīng)過入學(xué)后的短期學(xué)習(xí)，就能適應(yīng)基于專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站

的自主學(xué)習(xí)方式。因此，教師可以將學(xué)習(xí)內(nèi)容做成教學(xué)網(wǎng)站供學(xué)生訪問，開展教師引領(lǐng)、學(xué)生自主的課堂

教學(xué)活動。

（四）教學(xué)策略設(shè)計

1.教學(xué)方法設(shè)計

依托學(xué)習(xí)網(wǎng)站展開教學(xué)，安排學(xué)習(xí)實踐活動，提供工具軟件及其技術(shù)支持，介紹拓展內(nèi)容。教師對人工智

能的含義、人工智能與人類智能的關(guān)系等內(nèi)容進(jìn)行必要的講解；對人工智能的發(fā)展過程、人工智能領(lǐng)域中

著名的科學(xué)家、機(jī)器證明等內(nèi)容提供了拓展資源供學(xué)生瀏覽；在自然語言處理、模式識別、人機(jī)博弈這三

個領(lǐng)域安排了實踐活動，通過網(wǎng)站安排實踐過程，提供軟件下載和軟件使用的技術(shù)支持，教師對關(guān)鍵步驟

進(jìn)行演示操作。

2.關(guān)于教學(xué)流程和教學(xué)活動的設(shè)計思路

從''深藍(lán)"戰(zhàn)勝卡斯帕羅夫引入課題，首先介紹人工智能的概念，研究領(lǐng)域、發(fā)展歷程以及在人工智能發(fā)展

中作出杰出貢獻(xiàn)的科學(xué)家，然后通過對機(jī)器證明、模式識別、自然語言處理、人機(jī)博弈、智能機(jī)器人等各

個研究領(lǐng)域的深入探討和學(xué)習(xí)實踐，啟發(fā)學(xué)生思考、分析和認(rèn)識人工智能的應(yīng)用價值及其對社會生活各方

面的影響。

三、教學(xué)過程

步爆教師開動學(xué)生;S動資源

分貂1州公司的“深籃”和國際象供世界冠軍卡斯帕羅夫演示文

導(dǎo)入的比賽常境，提出問題:“電腦戰(zhàn)勝的是一個人，還是整閱讀學(xué)習(xí)網(wǎng)站-“人工智能傳奇”稿、網(wǎng)站-

個人類的智能?/祐屐心源

（一）、走近人工智能

1、什幺是人工智能？

2、“人工智能”是如何誕生的？瀏覽網(wǎng)站-導(dǎo)言，回笞問題：

解釋圖靈測試，亢?貂田靈、圖靈獎和麥卡埸.1、人工智能就是利用計算機(jī)來

3、人類智能的實質(zhì)是什么？模擬或?qū)崿F(xiàn)人類智能.

通過圖解人類由多元智能，將人工智能的研究領(lǐng)域與人類2、英酮字察阿蘭?圖靈的“圖演示文稿

智^進(jìn)行聯(lián)系和比較.如：靈測試”首先涉及人工智能，被網(wǎng)站-導(dǎo)

機(jī)器證明、符號運算一一數(shù)學(xué)邏輯智能譽(yù)為“人工智能之父達(dá)特莫言

自然語言處理一一語1"文字智能斯會議.上.正式提出了“人工智

才甄識別一一自然觀蔡智能能

t髀一一視覺空間智能4讓計苴機(jī)像人擇思考，

智能機(jī)器人一一某些智能的俎合

黑

4、提問：人_11智能的明允E的？

仁）、人工智能的研究領(lǐng)域瀏覽網(wǎng)站-實踐活動和技術(shù)支持演示文稿

課

指導(dǎo)學(xué)生瀏覽"實踐活動”、“技術(shù)支持”網(wǎng)頁網(wǎng)頁，依次進(jìn)行學(xué)習(xí)實踐：網(wǎng)站

時

1、機(jī)器證明：介貂芳國科學(xué)家在機(jī)器證明領(lǐng)域的重要百1、了解壬港.吳立度兩位科學(xué)

獻(xiàn)，如王浩、吳文俊等。家在機(jī)需證明領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)；

1、下裁尚書匕弓軟件對老師提

新2、模式識別：比類技術(shù)的目標(biāo)是利用計菖機(jī)來饃擬人的

供的圖片C一名中學(xué)生與機(jī)器人

課答種識別能力,包括對立字、聲寺、國瑕圖限A物:和

及麗絲的聊天對話）進(jìn)行識別，

物體等進(jìn)行自加識別。

了解識別過程及中英文的識別

⑴光學(xué)丁苻識別1UUK及大）：法示識另」方法；演示文摘

效果：

⑵光學(xué)條碼識別（03R技術(shù)）：介貂OBR技術(shù)在商業(yè)、物網(wǎng)站

2、能挹到超市的OBR條碼識別;

流等仃出：中的具體觀月；軟件：

K下藥藪恬手寫盤，識別一些

⑶聯(lián)機(jī)手寫輸入：演示藪恬手寫就的使用方法，介紹手尚書七號

才說慎字，力口“人，八，入”：“日，

寫識別技術(shù)在個人數(shù)于助理和手機(jī)上的回用；鼓恬手寫

日、月”：“春、春泰、秦”

⑷指線識別：辦公、金融、社會安全及家庭應(yīng)用；盤

警；

⑸語音識別：演示ViniowsXP中的語言識別功能，

4、能列舉一些指紋識別的實例；

先讓學(xué)生閱讀一酷文字，觀察識別效果：數(shù)師（課前進(jìn)行

F、通過對比同學(xué)和老!1巾的語音

過諳音識別訓(xùn)練）冉閱讀一卷，效果明顯好轉(zhuǎn)；

輸入效果，深入了解語音識別原

最后介紹語■音識別技衣的原理，揭示效果不同的原因。

理.

3、自然語言處理：機(jī)器翻譯

演示金山央建軟件的使用方法.

講解并分析第一篇文堂中的翻譯弱點：從學(xué)習(xí)網(wǎng)站下載安裝并使用金

a."game"翻譯成了“游戲?應(yīng)為“戲劇”;多義詞的山快譯翻譯柝篇英文短文（新概

翻譯還不唯確；念英語第二冊第1課：Aprivate

b.fi<Theydidnotpayanyattention?'翻譯成了“他們不conversation和第57課：Can1

支寸任何的注意”，應(yīng)為“他（顯不理會之對常用短語逐heIpyou,madam?）,對比兩篇

字進(jìn)行翻譯，結(jié)果比較生硬；文章的翻譯效果，了解機(jī)器翻譯

演東文槁

c.it'sroneOTyourbusiness1'翻譯成了…匕是沒由你的原理，回等問題：

網(wǎng)站

的生意”，應(yīng)為“不關(guān)傷的字'、對可慣用語的翻譯入蟾準(zhǔn)1.多義運的翻譯要聯(lián)系上下

軟件：

確.文；

金山快評

總缽來說，第一篇短文的翻譯還是容易理解、比較成功的；2、對常用短語和習(xí)慣用語的翻

第二篇組立的翻譯則讓人賣翩，例如第一句?“ABoms譚功能還要加強(qiáng)：

inbluejeansstoodctthewindowofanexpensive3、對復(fù)雜句子的翻譯能力有待

sh3p.〃翻謖成“一人女人在牛仔轆中在兮的商店窗戶改進(jìn)；

法立產(chǎn)正確的翻連扣下：“一位拿著牛仔植的的支詁在一這些問題都要李自然語言處理

家高檔商苫的掘窗前?！鳖I(lǐng)域的專家來研究和解決.

第提問：比或兩篇文章的翻譯效果>你門認(rèn)為機(jī)器翻譯還需

要解決哪些問題？型誰來解決？

課4、人機(jī)博弈：

時分析協(xié)聯(lián)數(shù)學(xué)茲:克隆羅德的話：一國際象模是人_￡智能的

果蠅使用”數(shù)碼問題”的貍索樹解釋計算機(jī)下超的原

瀏覽網(wǎng)頁，了解析器四界的原

理是:用一個樹形圖來表示所有可能的棋局，根據(jù)某種策

理，下載使用歡樂五子模，對比

新略計算所后可能定法的得分，方數(shù)越育代表供局以好，程

人和亂器的優(yōu)勢和弱項：

課序限據(jù)分?jǐn)?shù)選擇一步“好”棋。這種思考方式稱為“后發(fā)式演示文稿

1、”算機(jī)的優(yōu)勢：運算速度快、

搜縈網(wǎng)站

算法尤秀（算法是人類專冢賦予

教師使用歡樂五子棋，戰(zhàn)勝“市級”和"特級”，揭示計軟件:

的x不會癥勞；弱點是沒有全

筲磯的弱點,體現(xiàn)人類智能的丑第-歡樂天孑

局現(xiàn)愈，躍乏應(yīng)及能力；

提供數(shù)據(jù):卡斯帕羅夫思考速度2步/秒，深藍(lán)2億步/秒，模

2、人的優(yōu)勢是有經(jīng)驗（學(xué)習(xí)能

浪前天校42億步/秒.

力X會創(chuàng)造、全局觀強(qiáng)；弱點

提問：人機(jī)博弈中人和計算機(jī)的優(yōu)勢和弱項分別是什么？

是思考速度保、體力有限，

小結(jié):人不是給給i+SH,面是領(lǐng)了人裾竦體■計

尊機(jī)硬懺一速度之源的軟件一錯超本.這兩者

5、智能機(jī)器人：

5、智能機(jī)器人：

從會逃跑的“迪克”機(jī)器人引入話題，介紹智能機(jī)器人的

應(yīng)用，智能機(jī)器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提出問題“人工智能的未

來是什么？“教師提供正反匿方面的意見，引發(fā)學(xué)生討論。

瀏覽網(wǎng)站-拓展資源部分的“機(jī)演示文稿

正方：智能機(jī)器人是人類創(chuàng)造出來為人類報務(wù)的.人類完

器人”介紹，就教師里供正反兩網(wǎng)站-拓

全能夠駕馭它，制服它。

方面的意見展開討論.展資源

反方：隨著人工智能的發(fā)展，智能機(jī)器人會進(jìn)化成高智商

的丸械群體.它們隨時會脫離人類的控制，轉(zhuǎn)化成整個人

類的“機(jī)械公敵、

話支持正方觀點的同學(xué)舉手.

課堂總結(jié)：表明教師支持正方觀點.

1、人類和智能機(jī)器的關(guān)系：智能機(jī)器是人類創(chuàng)造的生產(chǎn)

工具，能夠代替人類的一部分智力勞動，三工作程序承

客觀認(rèn)識人工智能的作用，辨證

由人類控制；

看待人T智能和人斗智酢的反漉示文福

2、人類思維包含邏輯、形象、直覺、鎖悟等方式，人突

別與聯(lián)系.

的創(chuàng)造性主要住現(xiàn)在形象、直覺、頓悟等思維中，而人工

智能迄今只會模仿人類的邏輯思維而已，要起上甚至返

人類，還有很漫長的一段過程，現(xiàn)在看來還比較渺?！?/p>

四、教學(xué)反思

本課用''深藍(lán)"戰(zhàn)勝卡斯帕羅夫的事例引入課題，同時也設(shè)置了問題情境''電腦戰(zhàn)勝的是一個人，還是整個人

類的智能？”來引起學(xué)生的注意。在講述人工智能就是利用計算機(jī)來模擬或?qū)崿F(xiàn)人類智能之后，就拋出問題：

''什么是人類智能呢？接著，教師介紹了人類智能的最新研究成果一多元智能理論。然后，把人工智能

的研究領(lǐng)域和多元智能的各個方面聯(lián)系起來介紹給學(xué)生。這種別出心裁的類比介紹，不僅使學(xué)生初步了解

了人類本身的智能，也使他們比較容易理解人工智能的研究領(lǐng)域，對人工智能和人類智能的聯(lián)系和區(qū)別有

了清楚地認(rèn)識。

對機(jī)器證明領(lǐng)域的介紹基于學(xué)生對初中幾何證明的理解。通過拓展資源中一道幾何定理的機(jī)器證明，介紹

了華裔科學(xué)家王浩和我國中科院的吳文俊教授在該領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)。這不僅增進(jìn)了學(xué)生對我國人工智能技

術(shù)研究水平的了解，也能增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感。

模式識別是比較成熟的人工智能技術(shù)，教師對該領(lǐng)域的介紹比較全面。通過安排三個實踐活動：光學(xué)字符

識別、手寫識別和語音識別，培養(yǎng)學(xué)生對模式識別技術(shù)的應(yīng)用能力。同時，通過教師的補(bǔ)充講解和學(xué)習(xí)網(wǎng)

站-拓展資源中的介紹，使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識到模式識別技術(shù)在社會生產(chǎn)實踐中的重要作用，體驗技術(shù)的實用

價值。

在自然語言處理領(lǐng)域中，教師主要介紹了機(jī)器翻譯。通過兩篇譯文的對比，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)機(jī)器翻譯優(yōu)勢是

速度快，弱點則比較多，如在多義詞、習(xí)慣用語和復(fù)雜句的翻譯方面都有值得改進(jìn)的地方。而這些問題都

要靠人類專家的不斷探索和研究才能解決。

在博弈領(lǐng)域，教師安排學(xué)生使用''歡樂五子棋”軟件體驗人機(jī)博弈。教師演示了戰(zhàn)勝該軟件中''高級"和''特級"

選手的''必勝絕招"，揭示了機(jī)器博弈的弱點。最后總結(jié)人和計算機(jī)下棋時各自的優(yōu)勢和劣勢，指出：人不

是輸給一臺計算機(jī)，而是輸給了人類的集體智慧（計算機(jī)硬件和博弈軟件都是人類創(chuàng)造的）。

講到智能機(jī)器人時，教師從會逃跑的''迪克"機(jī)器人引入話題，自然而然地談到了科幻片中智能機(jī)器人。于

是提出了關(guān)于''人工智能的未來”的思考題，請學(xué)生就正、反兩種觀點展開討論。最后，教師表明立場并進(jìn)

行了解釋。通過這個環(huán)節(jié)的討論，使學(xué)生對人工智能的認(rèn)識更加客觀，對人類和人類創(chuàng)造的智能工具之間

的關(guān)系也有了辨證的理解。

五、教學(xué)資源

本節(jié)的教學(xué)資源主要是教學(xué)演示文稿和學(xué)習(xí)網(wǎng)站。

學(xué)習(xí)網(wǎng)站主要包括一張主頁和四個欄目：學(xué)習(xí)導(dǎo)言、實踐活動、技術(shù)支持和拓展資源。學(xué)習(xí)導(dǎo)言中簡單介

紹了人工智能的起源和發(fā)展，人工智能的概念和研究目的，提出學(xué)習(xí)的問題和任務(wù)；實踐活動中包括五個

環(huán)節(jié)：機(jī)器證明、模式識別、自然語言處理、人機(jī)博弈和智能機(jī)器人：技術(shù)支持網(wǎng)頁針對學(xué)生實踐活動中

用到的軟件進(jìn)行操作指導(dǎo)，如尚書七號、蒙恬手寫盤、金山快譯、歡樂五子棋等；拓展資源部分介紹一些

人工智能方面的背景知識和網(wǎng)上搜索到的拓展內(nèi)容，列表如下：

人工智能傳奇（上）

人工智能傳奇（中）

人工智能傳奇（下）

人工智能領(lǐng)域英雄譜

機(jī)器證明簡史

我國科學(xué)家在機(jī)器證明領(lǐng)域的重要貢獻(xiàn)

《幾