苏科版九年级全册1 制作梵高像教学设计及反思

人工智能的应用

课题：人工智能的应用（第8章 第2节 第1课时）

一、教材分析

人工智能应用部分提供了多个经典统案例，能够丰富学生对人工智能的认识，体验和感知人工智能不同的应用类别和神奇，是提升学科素养的重要载体。本课是人工智能应用的第一课，可以增加一些基于规则的人工智能系统，比如传统的五子棋、象棋等内容，为下文分析基于规则的机器学习和基于深度学习的机器学习打好基础。为了满足学生个性化需求，体现学科实践性强等特点，增加“创新设计”环节，设计一款生活中的人工智能产品，为后续深入学习人工智能做好铺垫。

二、学情分析

初中学段学生好奇心强，对人工智能技术学习兴趣较高，而且已经完成了第1课时的学习，对人工智能有较为系统的认识，但体验和实践不够，因此本节课要让学生站在课堂中心，充分体验，充分探究，充分思考，充分创新，充分表达。

三、教学目标与要求

1. 应用在线人工智能系统尝试绘画、图片识别、语音识别、诗歌创作，体验、感知人工智能技术的神奇，了解人工智能的发展现状。

2. 初步创新设计一款生活中的人工智能产品，培养学生合作精神与创新精神。

四、教学重点与难点

1. 体验、感知人工智能的功能。

2. 初步创新设计一款生活中的人工智能产品。

五、教学方法与手段

演示教学法、讨论法、探究学习法、任务驱动教学法。

六、课时安排

安排1课时。

七、教学准备

学习任务单、白纸、彩笔。

八、教学过程

（一）寻找AI

问题：在日常生活中，你见过哪些人工智能？

回答：

1. 机器人（模仿，感知）

2. 语音音箱（检索，判断）

3. 智能手机（识别，帮助）

4. 智能电视（控制，搜索）

5. 汽车导航、二维码支付

……

自主学习（视频）：人工智能在不同领域的应用案例

     图1　计算机视觉               图2　自然语言处理             图3　专家系统

设计意图：寻找和发现身边隐藏着的各种人工智能的具体应用，通过自主学习，感受和总结身边人工智能的主要应用，开阔信息技术视野，体会人工智能无处不在。

（二）实践AI

小组实践，每组选择2—3个项目进行实践，然后小组进行展示汇报。

体验学习1：人工智能绘画

要求：用Cambridge Consultants AI在线系统进行创作，体现“弘扬中华传统文化”主题思想。

学生：通过自主学习，或学习教师提供的微视频，进行作品的设计。

问题：Cambridge Consultants AI是如何进行工作的？

体验学习2：语音合成

教师：让计算机听懂人类语言，是人类多年的梦想，语音识别与合成技术让机器能说会道，请大家在线体验语音合成，也可以自行创作。

问题：机器真的能说人类语言吗？回顾其工作过程，说一说它可能的算法思想。

体验学习3：诗歌创作

教师：人工智能除了会下棋、绘画，在文学创作、影视、表演、音乐等领域都有不俗的表现。下面请同学们尝试利用人工智能进行诗歌创作。

教师：阅读清华大学“九歌”写诗机器人相关材料。思考“九歌”机器人是如何学会写诗的？

学生：略。

体验学习4：与计算机博弈

教师：人工智能研究少不了棋类，常见的人工智能棋类程序有国际象棋、中国象棋、围棋、五子棋等，“更深的蓝”、“阿尔法狗”（AlphaGo）是其杰出代表。今天，老师为大家准备了几款棋类程序，同学们找到自己喜爱的棋类，运行软件，与其对弈。

学生：任选“五子棋”“中国象棋”“围棋”“暗棋版军旗”中的一款对弈。

问题1：棋类程序是如何进行推理的？

问题2：机器究竟是如何学习的？

问题3：两种不同的机器学习算法和人类智能有什么联系？

学生：略。

教师：2017年12月DeepMind团队公布了AlphaGo教学工具，每个跃跃欲试的人都可以访问https://alphagoteach.deepmind.com网站与和AlphaGo切磋棋术，一决高下。同学们也可以查阅“阿尔法狗”相关资料，进行几款软件的对比研究，并将比较结果填入下表。

表1

教师：结合教材“基于规则的人工智能示意图”“基于深度学习的人工智能示意图”，解读上述棋类程序背后的算法特点。这两种算法对应了人类学习的两种思维，一种是基于间接知识学习而开展的实践学习与应用，另一种是通过零起点训练获得能力而进行的实践活动。

学生：略。

设计意图：体验学习与思辨学习交错进行，不断推动学生思考人工智能技术的工作过程，思考其求解策略和处理手段，体验其独到之处，为深刻理解两种不同机器学习算法做了良好的铺垫。

拓展学习5：与机器人进行交流

教师：有余力的同学选做。

问题：请同学们根据对话分析，为什么手机或i机器人回答问题有时对，有时答非所问，你认为它们是通过什么方式来理解人类语言并做出回答的？

与“小i”（http://i.xiaoi.com/）进行网上交流，或者选用手机自带的（比如苹果的Siri）进行交流。与“小i”交流可参考的问题：

 1. 你叫什么名字？

2. 你在哪儿出生？

3. 你今年几岁了？

4. 学习是什么？

5. 什么是人工智能？

6. 你最擅长回答什么问题？

学生：略。

拓展学习6：机器翻译

教师：有余力的同学选做。在下列网址中任选其一登录网站，体验英汉互译。

“金山爱词霸在线翻译”：http://fy.iciba.com/

“Baidu在线翻译”： http://fanyi.baidu.com/   

“Google在线翻译”：http://translate.google.cn/

教师：建议同学们选择一首中文古诗翻译成英文，另选一首英文诗翻译成中文。也可以自行选择，注意对照翻译前后的文本内容。

问题：人工智能翻译与人工翻译有什么不同？

（三）创造AI

（电子板书）我们要做未来的创造者而不仅仅是体验者。

创造生活：让身边的物品智能化。

衣服、餐桌、房间、背包，还有一个未知的物品，设想下，你会如何让它实现人工智能。

（安排2个层次，5个不同的作品设计要求，分小组合作实施。）

展示、交流与评价

（自评：是否满意；互评：优势和不足；点评：创意、设计的完整性、团队合作的程度；表达的效果等）

视频小结：未来身边的人工智能

设计意图：联系生活中衣、食、住、行物品，唤起创造的热情和信心。围绕人工智能的创作要素，设计自己团队的“AI生活”。在创造设计、团队协作、表达交流过程中渗透信息素养的培养。

（四）追问AI

教师：请同学们说一说今天学习的收获。

学生：略。

教师：今天我们通过丰富的人工智能实践学习，体验了人工智能的神奇，发现机器学习的本质就是计算，基于规则和基于深度学习的两种不同算法揭示了人类思维的两种方式，也让我们看到人类思维的神奇。

（五）课后作业

研究身边的人工智能产品或手机APP人工智能程序，推荐一款产品或人工智能软件帮助人们更好地学习与生活。下节课将分享大家的研究成果。

九、教学反思

信息技术学科倡导为学生展现完整的生活世界，用算法进行问题解决，用数字技术创作、助力或改善生活，这些也都体现了信息技术学科的综合性、实践性和跨学科性。本课在设计时围绕着一条认知主线和一条情感主线展开，引入微项目学习将学科核心素养与课堂目标进行有效的融合，着重突出学生的主体学习地位，让学生站到课堂的中央。

渗透项目式学习的理念，强调基于学生中心的学习方式，利用问题解决的一般性策略去设计、创造和解决实际问题，以达到对人工智能更加清晰的理解。同时，引导他们怀着一份责任心和使命感去积极地适应和创造未来的人工智能产品，增强信息社会责任意识，激发创造热情。为实现上述目标，本课以微项目创作串联课堂，先以学生感知、思考、寻找和体验人工智能作为知识和情感铺垫，让学生感受到身边人工智能的无处不在，需要积极地去面对和适应。继而在剖析、设计、创造和展示身边人工智能作品的过程中体会人工智能创造的一般性过程和方法。最后，在微项目任务的达成过程中，培养学生建设未来人工智能社会的信心、使命和责任意识。