2 什么是机器学习（教学设计）人工智能

人工智能教学设计 课 题 第2课 什么是机器学习 教学目标 １.通过对图像识别软件的体验，初步了解机器的视觉识别。 ２.通过类比人自身学习的过程，简单了解机器学习的基本原理。 ３.建立对人工智能正确的认识，激发对科技的热爱。 教学重点 通过类比人自身学习的过程，简单了解机器学习的基本原理。 教学难点 通过类比人自身学习的过程，简单了解机器学习的基本原理。 教学准备 1.图片素材，植物花卉实物。 2.网络。 3.图像识别软件与相关硬件，投屏工具软件。如雨燕软件（支持网络和USB两种连接方式）等 。 4.相关教学资源。 教 学 过 程 教学环节 设计意图 一．情境导入 暑假中，小铭同学在阳谷金水湖游玩,路边和小丘陵上开满了漂亮的花，还有各种景观树木。小铭在花丛中、小树下拍照记录这美好的时光，还发到了朋友圈和小伙伴们分享，大家纷纷点赞。 这时有个同学留言问到：“好多花啊，很多都不认识。小铭，它们都叫什么名字啊？”小铭被难住了,他也不知道这些花叫什么，大家能来想个办法帮助他吗？ 同学们你们都想起什么好的方法了？（让学生讨论，踊跃发言，学生的回答中有用手机拍照可以适时引用导入。） 老师请了一个小助手，咱们请它来帮一下忙好不好？ 二．试一试 机器视觉识别体验： 活动指导： ① 手机连接电脑，广播桌面。（或连接大屏） ② 打开手机相册展示图片，展示要识别其中一幅图片。 ③ 打开微信——小程序——找到“识花君”软件 ④ 打开相册中图片识别。 ⑤ 展示识别结果。 手机也就是一个机器，为什么机器能够认出来这些植物? 三．说一说 手机能够认出来这是哪一种植物，并不是我们现在的手机有多么强大的功能，而是依赖于特定的软件，而这些特定的软件，又依赖于人类智慧的结晶：人工智能。人工智能是人赋予机器的智慧。这种软件有很多，刚才我们用到是微信里面的一个小程序，软件叫“识花君”。 四．做一做 为什么机器能够认出来图片或实物呢？它是怎么实现的？ 在研究这个问题前大家先做这样一个实验，想一下我们自己认识同学的过程。 （一）认识新同学 1.老师逐一出示多张同班同学照片，让同学一一辨认。为什么都认识？原来都见过，都熟悉。我们认识同学的过程首先通过观察，认知到这位同学的一些特征，通过这些特种，就可以确定照片中的是这位同学，这是人对于事物的常见的认知方法。（数据输入） 2.突然出示一张不认识的照片，问同学认识不认识，为什么不认识？没见过，原来没见过就不认识，因为脑子中没这个人的信息。 3.出示陌生人角度、大小不同的照片及名字。我们把他做为一个新同学，大家来认一下。思考你怎么才能把记住，以后见了能认出来，相互讨论一下。说一说你是怎么记住这个人的。（讨论内容如记住的他模样、个子高矮、穿着……）。 4.根据学生的回答老师总结： 同学们主要做了一下工作，首先反复观察图片，找出这个同学的特点，与其他人不一样的地方，（特征提取）；然后对这些特点在脑子里进行综合归纳，形成这位新同学的初步印象，一遍一遍总结加强记忆。 5.现在验证一下，出示另一组多人照片，看能不能找到这位同学，进行验证。不正确的怎么办，重新找特点再进行总结归纳。出示另一组图片（如都是脸部），　像这样通过几次强化记忆，就基本记住了。（训练模型） 这个过程对我们来说就是一个学习的过程，学习不光是指学习知识，认识一位同学和认识文字一样都是学习。 （二）机器图像识别 手机实际就是一个机器，它能认出图片前也有一个学习的过程，基本和你学习的过程差不多。 我们简单描述一下机器学习的过程： 1.把大量的数据给计算机（计算机把所有输入给它的信息都统称为数据），如把同一个人多张不同角度、大小的图片输入给计算机，计算机反复观看提取这个人的特征。（相当于我们说的找这个同学自己的特点） 2.然后对这些特征进行总结归纳出一定的规律，这个规律在这里也可以看作是认识的方法，再一遍一遍评估验证，测试识别结果成功率，这个过程就是训练模型。 3.评估验证结果满意再拿去应用，如输入一张人的图片就知道人的姓名和年龄等。 机器（计算机）它自己总结出来的规律和方法的过程就叫作“建模”，相当于人思维考虑的过程。机器（计算机）它自己总结出来的规律和方法的叫作“模型”。计算机反复看图，总结出规律，然后学会图像识别等功能的过程，就叫作“机器学习”。 手机的软件有了这种本领就可以把图片识别出来。 四、人与机器学习过程对比： 人认识新同学的学习过程： 机器识别图像的学习过程： 同学们想一想，人工智能技术这么厉害，是不是什么都认识，每次都识别正确？ 同学们先想一下，你有过认错人的时候吗？你刚才在图片认识的新同学如果到了你面前你一定能认出来吗？是可能认出来对吧，如果不学习一定不认识。 同样人工智能产品也会出现这样的失误？这种失误是怎么产