2.4《初识人工智能》教案 　2023—2024学年湘电子版八年级信息技术下册

《初识人工智能》教案 1、 教材分析 本节课以学生生活中常接触的人工智能应用来帮助学生理解“智能”的含义，然后进一步带领学生认识他们未必接触过或注意到的人工智能的广泛应用场景，了解人工智能不远的未来的发展前景，最后总结构成人工智能概念的要素。本节课技能要求不高，主要在于认知人工智能的发展和应用，使学生对该技术产生浓厚兴趣，有助于后续课程的顺利开展。 2、 学情分析 人工智能的应用多元且有趣，不同类型的学生都能从中找到感兴趣的点。应把握好以有趣的应用场景吸引学生兴趣和讲解知识点的平衡。 3、 教学目标 1.知识与技能： 掌握人工智能目前的应用和发展前景；掌握人工智能功能类型及其对应技术原理。 2.过程与方法： 首先让学生讨论文化产品中的人工智能形象，思考人工智能的特点；其次让学生讨论智能手机应用人工智能的地方，并通过操作感受其功能；再次介绍人工智能目前的典型应用，认识其发展前景；最后总结人工智能的概念。 3.情感态度与价值观： 使学生对人工智能领域产生浓厚兴趣，培养学生人工智能提高学习工作效率和生活质量的意识。 四、教学重难点 人工智能功能类型及其对应技术。 五、教学方法 讨论法、案例法。 六、教学过程 教学阶段 师生活动 导入新课 一、人工智能面面观 1.来自虚拟世界的思考 师：有的同学可能看过很多科幻故事和科幻电影，那么其中的人工智能机器人一定给你们留下了很深的印象，比如电影《流浪地球》中的Moss（搜索展示电影片段）。参考下面这个表格的提示，哪位同学还能说说你在科幻作品中看到过的人工智能机器人形象？ （表格见课件） 生：回答问题。 师：总结学生的回答。 看完电影片段，听了几位同学的分享，请大家思考：你心目中的人工智能是什么样子的呢？请大家用简单的语言或图形描述一下。 生：描述并分享。 师：总结学生的描述。 文学作品和影视作品里的人工智能的能力常常让我们吃惊，其实在现实生活中有些人工智能应用正在使它们变成现实。这节课我们开始学习人工智能在生活中的应用，以及背后的技术原理。 【设计意图】通过让学生讨论文化产品中的人工智能形象，思考人工智能的特点，调动课堂氛围，激发学生的思维，引出生活中的人工智能。 讲授新课 2. 了解智能手机 （1）认识智能手机 师：智能手机已经成为我们生活的一部分。不知道大家是否思考过：智能手机的“智能”两个字是从哪里来的呢？其实就是从人工智能得来的。根据下面的表格，请几位同学来说说，你们想到了哪些智能手机应用？你们可以简单介绍使用这些应用的场景吗？（表格见课件） 生：回答问题。 师：总结学生的回答。 （2）和智能助理对话 师：不知道同学们有没有和智能手机上的智能助理“对话”过？智能助理其实是一个虚拟的人工智能机器人，它们现在可能没有“Moss”那么聪明，但也“懂”得不少。现在，我们请一位同学上来和老师手机上的智能助理对对话。 请学生上讲台，根据手机系统搭载的智能助理型号，确定唤醒语，设计问题，如：“小爱同学，今天天气怎么样？”“嘿，Siri，附近有好吃的吗？”，填写表格。（见课件） 3.人工智能典型应用 师：除了智能手机，人工智能还应用于很多生产生活场景，大大提高了人类的生活品质。 （1）家用机器人 越来越多的实体机器人作为人类的好帮手，为人类的日常生活和工作服务。它们的形态多样，有的类似人形，有的只是以智能音箱的形式存在。它们可以提供信息推送、语音交流、清洁家居、控制家电等多种功能，使生活更加方便、智能。 （2）智能家居 智能家居系统是指通过物联网技术，将家庭中的各种硬件设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、网络家电）进行联通。家庭成员可以通过各种终端进行操作。不仅能够通过遥控装置进行“打开电灯、拉开窗帘”等简单的机械控制，还能接收分析外界信息和用户的使用行为，从而自动调整自身的运转状态，为用户提供丰富且个性化的服务，如人脸识别、指纹开锁等。 （3）智能交通 “智能交通”通过网络将交通设备进行互联，通过交通信息系统对各类信息进行收集、分析，并相互协调，形成相关的决策，保证交通系统更好地为大众和管理部门服务。例如：导航通过反馈的交管信息自动规避交通管制和拥堵路线;摄像头自动记录违章车辆并通过管理系统查找违章车辆的相关信息；信号灯根据所在地区拥堵情况，自动调整管控限流时间等都属于智能交通的应用。 （4）自动驾驶 自动驾驶汽车依靠人工智能、传感器、雷达、定位系统相互协调，可以在没有任何人类主动操作下，自动安全地操作机动车辆。2017年12月，全球首批智能公交从深圳福田开出并试运行，引起人们的广泛关注。该车装有“阿尔法巴智能驾驶公交系统”，能够在不用人工操作的情况下实现减速避让、紧急刹车、躲避障碍物以及智能泊车功能。 （5）智能穿戴 智能穿戴设备是指利用智能技术和物联网技术开发的可以穿戴的设备，包括手表、手环、眼镜和服装等。借助智能穿戴设备，可以帮助用户更好地感知自身状况和外部信息，集成的计算机芯片通过网络可以采集客观数据、进行精准的数据分析，在此基础上提供个性化的服务。 师：这么多的人工智能应用，同学们最喜欢哪一个？说说理由？ 生：举手回答问题。 师：总结学生的回答，对学生的兴趣所在给予肯定。 【设计意图】让学生分享智能手机应用经历，与人工智能助理对话，进一步活跃课堂，感受人工智能带来的乐趣；介绍人工智能其他应用领域，认识其发展前景，让学生畅谈其兴趣所在，鼓励学生对该领域多多留心、思考。 二、探索人工智能技术 师：人工智能之所以具备一些类似于人的特殊能力，比如视觉、言语、思考等，是因为这个技术非常不简单，它不仅和研究人脑机能的脑科学息息相关，还依靠计算机算法及相关硬件的支持，因此还需要大量的计算机和数学知识的支持。下面我们来了解一下，人工智能技术主要可以分为哪些类型。 1.机器学习与大数据 机器学习是指计算机借助复杂数学模型和计算机算法，来模拟人类的学习行为，借助大数据不断提升自身性能，扩充自己知识结构的过程。大数据在整个人工智能的学习过程中提供了大量的“信息”与“知识”，使人工智能的能力不断提升。所以很多人都认为大数据和机器学习引领了当代人工智能热潮，是人工智能不断发展、了解客观世界的基础。例如，右图是利用编程平台开发的关于机器识别的应用程序。先告诉计算机什么是鼠标，再利用各类数据模型和大量鼠标图像对计算机进行训练，使计算机对鼠标的图像特征有充分认识。当计算机判断物体图像时，计算机会根据已有的认知模型与当前图像进行对比，对图像做出“是鼠标/不是鼠标”的辨识。 2.机器视觉 计算机视觉是指计算机从图像中识别出物体、场景和活动的能力。计算机视觉有着广泛的应用，如医疗成像分析、工业质量控制、战场感知等，还包括一些与生活有密切关系的应用，如人脸解锁手机、物体（动、植物）的识别与检索等。 3.自然语言处理 自然语言处理是指使人工智能应用能够利用日常使用的语言和人类通信,能够看懂文本信息的具体含义，能够听懂人们对话中包含的信息，做到与人的无障碍交流。自然语言强调的是语义的理解，广泛应用于机器翻译，这也是语音识别中的一个重要环节。 4.语音识别与合成 语音识别与合成使我们可以和计算机进行口语化的沟通，包含两方面的内容：语音识别是和自然语言处理相结合的一门技术，强调计算机读懂我们话语的内容；语音合成技术则使计算机能够将输出的信息用语音形式进行表达。如下图（见课件）所示，女士用中文表达的问候语经过电脑语音识别与合成以后，转换为英文的问候语传输给对方。 5.机器人 将上述的相关技术与传感器、控制器及其他硬件巧妙结合，形成了新一代的机器人。它们不仅仅局限于移动、检测信号，还可以和人类相互协作，一起探求未知的领域，成为人类真正意义上的好帮手。 师：了解完这些技术，请同学们大胆发挥你们的想象力，说说你们认为利用某一项技术可以做什么。 生：回答问题。 师：总结学生的回答，对学生的想法给予肯定。 【设计意图】介绍人工智能技术类型，让学生想象这些技术的应用场景，对学生的想象尽可能给予肯定，培养学生的自信心。 三、理解人工智能的概念 师：人工智能的概念众说纷纭，对于大众而言，易于接受的观点是：“人工智能是根据对环境的感知，做出合理的行动，并获得收益的计算机程序。”这里强调人工智能可以感知，同时可以主动反应，反应的结果存在着多样性和不确定性。通常来讲，一个完整的人工智能应用包含的内容如图所示（见课件）。人工智能的主要应用包括机器翻译、智能搜索引擎、智能助理、机器视觉、自动驾驶,智能机器人等。 【设计意图】最后总结人工智能的概念，用图表的形式归纳完整的人工智能应用包含的内容，一目了然。 课堂总结 练习与思考 判断：下列哪些内容应用了人工智能技术？ （1）带语音提示的全自动洗衣机； （2）校园人脸识别签到系统； （3）能够做不同饭菜的智能电饭煲; （4）扫描表情判定情绪； （5）声控灯操作； （6）利用语音控制家用窗帘的开闭。 生：回答问题。 【设计意图】通过练习巩固人工智能技术类型和应用的知识。 教学反思 学科网（北京）股份有限公司 $$