认识人工智能

李雪娟,梁日建

   教材分析：今天人工智能已经渗透到我们生活的方方面面，为适应人工智能的快速发展，在2017年国务院就颁布了《新一代人工智能发展规划》，明确规定要在中小学学龄阶段普及人工智能的相关知识。人工智能也终将对我们的未来产生持久而深远的影响，所以在智能时代，认识、理解、使用和掌握智能技术将成为人们的基本能力。

   课程选自普通高中中图版信息技术必修1《数据与计算》第4章《走进智能时代》第一节“认识人工智能”。本节课包括人工智能的产生与发展和感受人工智能的魅力两部分的内容。教学内容既体现必修模块对培养学生信息意识和数字化学习与创新的学科核心素养，又为后续继续深入学习人工智能技术作铺垫。

   学情分析：学生对人工智能的认识主要通过大众传媒、实际生活体验等途径来获得。人工智能的“神秘性”和使用人工智能带来的便利和快捷，使得学生参与学习人工智能的积极性比较高，有很强的求知欲和学习人工智能的动力。部分学生已经有了应用人工智能的体验，但他们对人工智能的发展以及背后的技术原理缺乏系统的、科学的认识，容易出现技术与应用、理论与实践相脱节的现象。

   教学目标：信息意识：了解人工智能的产生与发展，理解人工智能的概念，认识人工智能在社会中的应用。数字化学习与创新：合理的使用语音交互软件，选择合适的翻译软件进行文字的英译汉。信息社会责任：提高学生的信息意识和正确使用各种科技产品，培养学生的创新能力，在信息社会中担起社会责任。

   教学重难点：教学重点：人工智能在生活中的应用。教学难点：理解什么是人工智能。

   教学方法：教法：讲授法、演示法、任务驱动法；学法：自主学习、探究合作学习。。

   教学过程：

    一、新课导入观看视频《漫谈人工智能》

回答问题：1.什么是人工智能？2.人工智能的目标是？3.人工智能运用到的技术有哪些？

教师活动：教：我们生活中那些属于人工智能？也可以举例如测温机器人、AR、手机等生活中常用到的器件是否属于人工智能。认真观看视频，完成课堂任务表单任务一。提出问题，形成思考，促使学生积极参与课堂讨论，培养学生主动思考的习惯。

    二、人工智能的产生与发展

1.随着人的进化，人类的需求也在发生改变，人类的需求也促使人工智能的产生。教：同学们认为人工智能起源于什么时候？古代有人工智能吗？              认真听讲，了解人工智能的发展历程。了解人工智能的产生和发展。通过讲解，帮助学生更清晰地认识人工智能的发展历程。              2.1950年图灵提出了测试机器智能的方法既图灵测试。教师活动：教：将测试者与被测试分开，如果有超过30%的测试者不能确定出被测试者是人还是机器那么我们就认为这台机器具有人的智能。了解图灵是如何来测试机器智能的；3.1956年达特茅斯学院的学术研讨会上“人工智能”术语被正式提出——1976年机器翻译项目失败——1997年深蓝战胜国际象棋大师卡斯帕罗夫——2016年AlphGO战胜李世石——移动互联网、大数据、超级计算机、脑科学等新理论与新技术使人工智能研究出更智能化的算法模型。教：讲述人工智能的起落              认真听讲；4.经过多年发展，我国在人工智能方面也取得进展，学生自主阅读吴文俊与“吴氏算法”。              教：用1分钟的时间阅读课本案例              自主阅读教科书第135页了解吴文俊与“吴氏方法”。             

    三、人工智能的概念

1.《人工智能标准化白皮书（2018版）》给出人工智能的具体定义。教：利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统。              思考，归纳，提炼出人工智能的特点和含义。明确人工智能的概念。培养学生发现知识、提炼知识、总结归纳的能力。合作学习，并分享学习成果。2.人工智能——让机器产生类似人的学习能力。教：机器能自主的思考，自主的看懂，自主的听懂、自主的运动。              认真听讲，理解什么是人工智能。理解人工智能不一定是机器人。3.小组讨论，观看给出的图片如人脸支付、人机博弈、校园一卡通、谷歌语音助手、智能翻译、寻迹小车等判断那些属于人工智能，那些不属于人工智能。              教：2分钟的时间小组讨论。              小组讨论，并派代表说说本组的结果。              

四、感受人工

智能的魅力（人工智能的应用）1.完成课堂任务表单任务二：将英文翻译为中文。组内交流各自使用翻译软件翻译的文本并讨论人工翻译与机器翻译的差异。教：总结和归纳人工翻译与机器翻译的差异：机器翻译速度快但没法兼顾语言的逻辑性和美感；人工翻译速度慢但语言的逻辑性和美感能更好的体现出来。小组活动：完成课堂任务表单任务二，并分享小组讨论结果。让学生选择适合的智能工具解决生活与学习中所遇到的实际问题。通过亲身体验，使学生对人工智能概念的理解更立体。学会评价智能工具处理信息的优劣，辩证地思考问题；2.自然语言处理：研究实现人与计算之间自然语言进行有效沟通、交流的各种理论和方法。教：自然语言处理包括语义理解、问答系统、机器翻译。认真听讲；3.百度翻译可以使用长传图片进行识别并且翻译。图像识别与生物特征识别：利用计算机对图像进行处理、分析，以识别各种不同模式的目标和对象的技术。新时代下也尝试使用虹膜识别和掌纹识别更加安全的生物特征识别技术。教：百度翻译会先识别图片中的文字在进行翻译。一些不法分子就利用照片来让APP进行识别，现在利用APP进行识别时，软件会要求用户眨眨眼、晃动脑袋，技术也是在一次次防疫过程中不断发展。思考在生活中那些属于图像识别与生物特征识别？思考现在这些APP在进行人脸识别时有哪些要求；4.人机交互：研究人与计算机之间的信息交互。语音交互是生活中用得比较广泛的，也是手机中语音助手实现的原理。教：语音交互的四个步骤，语音采集：用户通过麦克风对高德地图发送一条指令。语音识别：将用户输入的信息识别为计算机可以理解的文本信息。语义理解：计算机理解相关的用户指令。语音合成：将信息与指令结合起来实现导航。              体验用普通话和方言进行高德语音导航。思考为什么我们用方言小德听不懂呢？这是语音交互的哪个过程受阻？

五、机器学习

机器学习：研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为，以获取新的知识或技能，重新组织已有的知识结构使之不断改善自身的性能，是人工智能技术的核心。用无人驾驶来讲解机器学习：汽车前面有人，车能下来；路上有水，车减速慢行；信号灯是绿色，车可以行驶，但如果以上三种情况同时发生，那汽车怎么办，汽车会有无限种方案，我们不可能编写所有这些方案的程序，因此需要借助机器学习来解决这类问题。将以上三种情况以算法的形式输入到机器里面形成模型，当有新的数据输入到机器里面，机器根据模型来判断它将怎么做。教：寻迹小车只能按照事先编写好的程序运行，如果前面有障碍物，小车既不会停下来也不会转弯，会一直推着障碍物往前走，直到电能耗尽。              借助无人驾驶汽车来理解机器学习的原理。通过无人驾驶引出机器学习，让学生理解机器学习的原理，进而加深对人工智能的理解。

六、课堂小结

    1.让机器产生类似人的学习能力2.人机交互、生物特征识别、自然语言处理—机器学习3.人工智能的目标：教；我们要让机器理解每个人，唤醒万物，让机器与人自由的交流，扩展机械极限的思维，看见不曾看见的世界，读懂万千张不同的面孔，创造那些科幻，虚拟的，不可思议的。知识总结，系统归纳促使学生将知识内化，并进行能力迁移，进一步提高学生解决问题的能力。