第 27 课 智能环境播报助手 教学设计 -2025-2026学年人教版初中信息科技（人工智能专册）

该初中信息科技教学设计聚焦智能环境播报助手的多模态技术协同，通过视障人士感知环境的情境导入，引导学生从系统设计（获取图像、描述内容、转换语音、播报）到功能实现（图像识别、语音合成）再到搭建完整系统，构建递进式学习支架。 该资料以真实无障碍需求为驱动，融合信息意识（感知温湿度等多源数据）、计算思维（理解传感器-图像识别-语音合成协同逻辑）、数字化学习与创新（整合硬件软件搭建系统），通过体验图像描述软件、编写语音转换程序等活动，落实“以人为本”设计。助力学生提升技术应用与问题解决能力，为教师提供模块化教学路径，提升课堂实效。

初中信息科技人工智能专册教学设计 课题 第 27 课 智能环境播报助手 教学 目标 1.信息意识：感知环境监测中的多源数据（温湿度、光照、噪声、空气质量)，理解多模态数据对智能系统的支撑作用。 2.计算思维：理解多模态技术协同逻辑:传感器数据采集→图像识别→文本生成→语音合成→智能播报。 3.数字化学习与创新：能整合传感器、图像识别、语音合成技术，搭建完整智能环境播报助手。 4.信息社会责任：理解AI技术在环境监测、无障碍服务中的应用价值,体会科技助力公平、服务社会的意义。 教学 重点 智能环境播报系统的模块化设计与多模态技术协同逻辑。 教学 难点 无障碍功能的需求挖掘与技术适配，落实"以人为本"设计理念。 教学 过程 教 学 内 容 与 师 生 活 动 设计意图和 关注的学生 情景导入 人工智能系统正在变得越来越“友好”，越来越“聪明”。今天，我们一起探索用人工智能打造一个智能环境播报助手，让它帮助视障人士感知周围环境。 新授课 一、系统设计 智能环境播报功能： ①获取环境数据 ②对图像内容进行识别、描述 ③以语音形式将信息反馈给使用者 学习活动1 智能环境播报系统的系统设计 任务情境：在日常生活中，视障人士常常难以获取周围环境中的信息，如身前是否有人、动物、障碍物等。借助人工智能技术，特别是图像识别、自然语言生成和语音生成技术，可以开发出智能播报环境的系统，帮助他们更好地理解和使用这些视觉信息。 任务分析：要实现这一系统，首先需要获取用户拍摄的图像，然后通过图像识别技术提取其中的关键信息（如物体、场景、文字等），再将其转化为自然语言描述，最后生成播报语音。这一过程涉及图像获取、内容识别、语音生成等多个环节。 设计流程： 1.根据任务分析和以下线索，细化工作过程。 获取图像→描述图像内容→将描述转换为语音→向使用者播报语音 系统工作示意图 2.根据前面的任务分析，梳理所需的软硬件。梳理时，可以参考以下问题： ①获取图像需要用到什么硬件设备？ 小组回答：可使用摄像头（如手机摄像头 ）获取环境的图像 ②播报语音需要用到什么硬件设备？ 小组回答：需使用扬声器或耳机 ③如何识别图像中的物体或场景？ 小组回答：可使用模型识别图中的内容 ④如何将识别结果转化为语音？ 小组回答：可利用语音生成技术 ⑤综合考虑各种因素，不同的硬件设备应按照哪种方式组织在一起协同工作？ 小组回答：需选用高效网络协议进行数据传输。 二、实现关键功能 1.现在有很多模型可以用来描述图像中的内容，或将文字转换成语音。 打开配套资源中的《描述图像》软件，体验简易版的智能环境播报系统。 1　 选择一幅图像,然后单击“分析图像”按钮，生成描述图像的文字。 2　 单击“语音播报”按钮，根据描述文字生成语音并播放，然后单击“网页播放”按钮，把语音转换成Base64编码并保存在网页中等待播放。 2.把文字转换成语音时，可以调用各种模型生成高质量的语音，也可以使用 pyttsx3 等编程库快速生成语音。 学习活动3 验证文字转语音的可行性 ①搜索资料，回忆、梳理生成语音的方法。 ②参照示例代码，编写程序将一段文本转换成语音。 ③参考之前所学，将数据转换成所需的编码方式。例如，如果用 Web方式构建系统，可以考虑将音频数据转换成 Base64 编码。 三、搭建系统 确定核心功能的实现技术后，就可以开始搭建系统了。 学习活动4 搭建智能播报环境的系统 1. 准备好所需的硬件，如便于携带的手机、作为服务器的计算机等。 2.通过无线方式将设备接入局域网。 3.打开配套资源中的 image_caption.py 程序，将其中的 predict 函数补充完整，实现根据图像生成描述文字的功能。 4.打开 gen_speech.py 程序，将 gen 函数补充完整，实现依据文字生成语音的功能。 5.打开 gen_data.py 程序，将 to_base64 函数补充完整，实现将音频转换成 Base64 编码的功能。 6.运行 server.py 程序，启动服务器。 7.用手机访问相应的网址，然后单击页面中的“智能探测”按钮，利用摄像头拍摄周边环境并传给服务器。服务器处理后，将语音反馈给手机， 手机就会播报出来。 拓展与提升 李阿姨是一位热爱生活的视障人士，她希望在外出散步时能够更加安全、自信地行走。 尝试设计一个智能辅助系统，帮助李阿姨实现心愿，要求： ·能实时拍摄前方环境画面； ·能快速检测画面中的障碍物（如台阶、电线杆等）； ·能快速分析障碍物的位置信息，如障碍物的远近，位于左侧、右侧还是正前方等； ·能将识别结果转化为清晰的语音提示，提醒李阿姨注意避让，保障出行安全。 板 书 设 计 一、系统设计 二、实现关键功能 三、搭建系统 教 学 反 思 1 学科网（北京）股份有限公司 $