4.2.2 信息智能处理的方式名师课堂实录

用智能工具处理信息

一、

教材分析

初识人工智能这节课属于高中《信息技术基础》第四单元“加工表达信息”的最后一课，这一单元是对前几个单元“认识信息”、“获取信息”、“管理信息”的深入和补充。而本节课通过让学生使用智能信息处理工具，体验其工作过程，了解其实际应用价值，并形成感性认识。同时在实践中体会人工智能目前的研究水平和不足之处。本节课也是与选修模块“人工智能”的一个衔接。充分重视这部分内容的教学，可以让学生体验信息技术已经和更将影响和改变我们的生活、学习和工作。因此可以说这部分内容是信息技术教学的“点睛之笔”。

二、

教学对象分析

通过前一阶段的学习和综合实践活动，学生已初步掌握了获取网络信息的策略和技巧、信息表达的基本方法，但大多数学生对于翻译软件、手写板输入等等信息智能工具软件的缺乏使用经验，所以教学中还是以“启蒙、兴趣培养”为主。让学生通过实际使用，体验人工智能目前研究水平和不足。

三、

教学目标

1.

知识与技能

（1）

了解人工智能的基本概念（图灵测试）。

（2）

了解当前人工智能的主要应用领域。

（3）

知道智能信息处理工具的基本工作过程。

（4）

体验人工智能的现状和应用价值以及它的局限性。

2.

过程与方法

（1）

通过因特网，亲历与人工智能机器人的自然语言对话

（2）

体验OCR中英文识别，尝试用“输入板”进行文字识别

（3）

学会借助双向翻译工具解决英汉互译

（4）

了解人机博弈问题。

3.

情感态度与价值观

通过一系列的活动，感受信息智能处理的效果，享受智能工具为我们提供的服务，能客观评价信息智能处理给学习和生活带来的变化，激发起学生学习人工智能领域知识的兴趣，最后应该留给学生思考的问题是“未来人工智能究竟能够发展到什么样水平，它会超过人类乃至于取代人类吗”？这既是技术问题也是哲学问题。

四、

教学重点难点

[教学重点] 1. 信息智能处理的实际应用价值

2. 信息智能处理的方式

[教学难点] 人工智能的局限和发展趋势

五、

教学策略设计

1.

教学方法设计

1

本节课的教学主题是用部分智能工具处理信息，让学生体验其工作过程，了解其实际应用价值，客观认识人工智能对社会的影响，培养正确的科学技术应用观。这节课作为今后的选修课程“人工智能”的一个启蒙和衔接，教学内容不宜过深、过多，重在体验、感悟，激发兴趣。

针对这些因素，本节课采用了“情境引入→操作体验→了解原理→应用展望”的线索来组织教学，通过3个探究活动，教师讲述和学生思考，来完成教学目标。

2.

教学流程和教学活动的设计思路

（1）

情境设置

从生活中常见的劳动工具说开去，使学生认识到一切工具都可以看作是人类某器官的延伸；再引导学生了解电脑作为人类大脑的延伸，已经可以做一些体现人类综合智能的事情，比如棋王与“深蓝”的人机大战，从而简单引入人工智能的概念。带领学生一起进入教学活动环节，让学生亲自来体验一下人工智能在生活中应用的方方面面。

（2）

活动一：与人工智能机器人进行英文自然语言对话

介绍智能机器人Alice，让学生用英文自然语言与其对话，发现“破绽”。

（3）

总结活动一并引入图灵测试的概念。

在第一个活动结束后，请学生谈谈是如何发现谈话破绽的；介绍“图灵测试”的概念，从而引入人工智能的几大领域。在最后介绍“模式识别”领域时，引出第二个学习活动：用OCR识别中英文，并体验手写板的输入方式。

（4）

活动二：模式识别中的文字识别

教师演示用OCR软件识别中英文，指导学生利用手写板软件体验手写输入。

（5）

总结活动二

教师总结中英文识别率的差异所在，请学生讨论其原因。教师介绍计算机到底是怎么识字的。

（6）

活动三：利用在线翻译网站进行中英文翻译

（7）

总结活动三

学生通过实践，了解翻译软件的不足和使用技巧，教师介绍翻译软件的工作原理。

（8）

讨论、总结

回到开头的人机博弈问题，让学生客观地评价信息智能处理工具。了解人工智能的发展前景，激发学生学习“人工智能”选修课的兴趣。

六、

教学准备

软件：蒙田手写输入软件、尚书OCR文字识别软件、翻译软件、欢乐五子棋

资源：自然语言处理网站、在线翻译网站资源、教学内容演示文稿、专题网页

教学环境要求：多媒体电子教室、投影仪、具备上网条件。

七、

教学过程

片断描述一：活动一的开展和总结

活动一：访问自然语言处理网站，使用英文自然语言与智能语言机器人对话

教师活动：请大家打开课堂教学专题网页，进入智能机器人对话界面，带领大家一起走进智能信息处理的世界。

自然语言处理网站：www.alicebot.org

活动要求：

2

1.

运用英文自然语言与智能聊天机器人对话，寻找谈话的破绽并验证机器人的智能性。

2.

回顾对话记录，谈谈你是如何发现谈话破绽的。

片断说明：

1.

学生通过亲历与智能机器人的完全英文自然语言交流，来感受人工智能中自然语言识别的魅力。为了顺利完成对话，教师设计了一些提示性的对话，可供学生参考，以达到以下目的：

（1）

了解当前“聊天机器人”在自然语言识别方面的成就和不足。要提醒学生注意用比较规范的英语，Alice才能知道你说话的意思；同时也可以提醒用一些不符合语法却在生活中最常用的语言来“考验”Alice。

（2）

Alice在回答只需一些有明显固定答案的问题时，表现良好。说明Alice具备初步的自然语言识别能力，能够自如地回答。

（3）

Alice在回答无情感色彩答案又比较显见问题时，表现出一定的“智能”。而一旦提问关于人类主观情感、感觉等一些具“感情色彩”问题时，经常是“答非所问。

这组对话既让学生感到“人工智能”的存在又明白目前“人工智能”尚处于“初始阶段”，有着许多的不足。学生在交流的过程中，要注意判别机器人的讲话破绽，总结智能机器人的优缺点。

附：提示对话

1. How old are you?

3. Are you beautiful?

5. Do you have friends?

7. What's the color of your hair?

9. Do you feel lonely?

11.Are you humorous?

13.What do you like to eat?

2. Are you a girl?

4. Where are you from?

6. Do you know Bill Gates?

8. Do you have parents?

10.What's your favorite song?

12.What's the film you like most?

14.Do you have heart beat?

2. 【教师总结】：向学生解释“对话机器人”的工作原理：通过“自然语言识别”识别人的问题后，从“对话库”和“专家知识库”检索出问题答案进行回答，有些著名智能软件可以从与人对话的经历中不断丰富“对话库”，使得机器人与人的对话越来越“应对自如”。

教师提问：请同学们根据自己的对话分析一下，ALICE回答问题经常答非所问，原因可能出现在哪些方面？

经师生共同讨论，主要原因可能有以下几点：①ALICE还不能很好地识别人类自然语言②ALICE的“知识”有限③ALICE没有“感情”和“情绪”。

引出著名的人工智能的图灵测试：图灵测试是一种测试机器是不是具备人类智能的方法。被测试的有一个人，另一个是声称自己有人类智力的机器。测试时，测试人与被测试人是分开的，测试人只有通过一些装置（如键盘）向被测试人问一些问题，这些问题随便是什么问题都可以。问过一些问题后，如果测试人能够正确地分出谁是人谁是机器，那机器就没有通过图灵测试，如果测试人没有分出谁是机器谁是人，那这个机器就是有人类智能的。

片断描述二：活动二的开展和总结

活动二：模式识别中的文字识别

3

教师活动：

1.

利用投影仪演示用OCR软件来进行中英文识别输入，进一步让学生比较哪种文字识别率更高，分析原因。显然英文（拼音文字）要简单得多：它只需识别26个字母！

2.

指导学生体验用“写字板”输入文字，（由于条件限制，没有写字板可供演示，所以教师用“输入板”来代替）观察识别率。可以要求输入一些较难识别的文字，如：“人，入，八”、“日，曰”、“申，甲，早，旱”、“乙，之，乏”、“藏，臧”等。

学生活动：

1.

观看教师演示如何使用OCR软件来识别文字，个别学生上台亲身实践，其他学生通过投影仪观察。

2.

每位同学都下载“手写输入”软件体验手写输入识别。

片断说明：

1.

学生通过观察和实践如何使用“输入板”输入文字，来体会用这种输入方式与使用键盘输入的不同之处，而且“写字板”不易得而“输入板”易得，学生实践起来更加方便。在观察与实践的过程中，学生会发现英文识别和中文识别的准确率的不同，这正好启发学生去思考产生这种差异的原因，也就是文字识别的原理所在。

2.

【师生一起总结识别原理和规律】：机器认字的原理同我们查字典的方法很相似，机器中必须先有一本“字典”，机器认字时把要认识的字跟字典中的所有标准字符逐一比较，跟待识字符相同（或最相似）的标准字符，就是所需要的待识字符。

片断描述三：活动三的开展和总结

活动二：利用在线翻译网站进行中英文翻译

活动要求：

1. 将给出的两段不同的英文短文利用在线翻译网站翻译成中文，注意使用技巧（可将文章逐步分解成句子）。

2. 比较一下机器翻译和人工翻译的差异，思考这种差异存在的原因，如何解决呢？

翻译网站：（1）yahoo在线翻译：http://fanyi.cn.yahoo.com/

（2）金桥翻译：http://www.netat.net/

（3）Free Online Translator：

http://www.worldlingo.com/en/products_services/worldlingo_translator.html

片断说明：教师事先精心准备好翻译文章，学生翻译后教师点评电脑翻译的优点与缺点。

【Text1:A private conversation】

Last week I went to the theatre. I had a very good seat. The play was very interesting. I did not enjoy it. A young man and a young woman were sitting behind me. They were talking loudly. I got very angry. I could not hear the actors. I turned round. I looked at the man and the woman angrily. They did not pay any attention. In the end, I could not bear it. I turned round again. 'I can't hear a word!' I said angrily. 'It's none of your business,' the young man said rudely. 'This is a private conversation!'（摘自新概念英语第二册第一篇）本段文章句子比较短小，以单句为主，因此机器翻译正确率还比较高。

【Text2:Can I help you, madam?】 A woman in blue jeans stood at the window of an expensive shop. Though she hesitated for a moment, she finally went in and asked to see a dress that was in the window. The assistant who served her did not like the way she was dressed. Glancing at her scornfully, he told her that the dress was sold. The woman walked

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out of the shop angrily and decided to punish the assistant next day. She returned to the shop the following morning dressed in a fur coat, with a handbag in one hand and a long umbrella in the other. After seeking out the rude assistant she asked for the same dress. Not realizing who she was, the assistant was eager to serve her this time with great difficulty, he climbed into the shop window to get the dress. As soon as she saw it, the woman said she did not like it. She enjoyed herself making the assistant bring almost everything in the window before finally buying the dress she had first asked for.（摘自新概念英语第二册第57篇）本段句子较长，以复句为主（各种从句较多），所以机器翻译的结果几乎无法阅读。

通过以上两个不同结果的比较，可以看出人类在“自然语言识别”方面还有极其漫长的路要走。

【教师总结】：作为不同语言之间的翻译交流，机器翻译既是一门科学，也是一门艺术。他可以为外语水平不高或者完全不懂外语的人解决语言障碍，但是通过实践，大家都发现了，到目前为止，机器翻译只能解决部分语言障碍，而不能真正完全解决语言障碍。在人类对语言研究的同时，还无法明了“人脑是如何进行语言的模糊识别和判断”的情况下，机器翻译离实用还有很大的距离。

片断描述四：讨论、总结

教师活动：回到开头的“人机大战”问题上去，与学生探讨人机博弈问题，从“五子棋”、“中国象棋”、“国际象棋”谈到“围棋”，从这个点入手在技术上和哲学上来探讨人工智能的局限与不足，鼓励学生今后要利用自己身边的可以获取的智能工具来处理信息，为之后的“人工智能”选修课奠定基础。

片段说明：

通过课堂小结，提高知识应用能力。学习是一个不断积累、完善的过程，课程活动的结束意味着新的学习起点的确立。教师引导学生将学习的目标从现有向更广更高延伸，让学生在不断的探索过程中享受到无尽的快乐。

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