人教中图版(2019)高中信息技术 4.1认识人工智能

4.1 认识人工智能
➢一、《课程标准》要求
●内容要求
通过对人工智能典型案例的剖析，了解智能信息处理的巨大进步和应用潜力，认识人工智能在信息社会中的重要作用。

●学习目标
了解人工智能的产生与发展，体会人工智能对社会发展的影响。

通过典型实例理解人工智能技术，感受人工智能的魅力。

➢二、教学要点
无所不在的人工智能，正成为推动人类进入智能时代的决定性力量，引领着新一轮的产业变革。

本节主要帮助学生了解人工智能的产生与发展，体会人工智能对当前社会发展的影响，了解典型的人工智能技术及其应用案例，感受人工智能的魅力。

本节是本章学习的开篇，教学中要突出学生的应用体验，激发学习兴趣和探索欲望，为后续学习和项目任务的完成做好准备。

➢三、内容解析
本节的“体验探索”活动通过人机博弈发展历程中的“三盘棋”引发学生对人工智能科学的学习兴趣。

接着，重点介绍“人工智能的产生与发展”和“感受人工智能的魅力”两部分内容。

● 1.人工智能的产生与发展
本小节从人机对弈入手创设情境，由思考活动“图灵测试与人工智能”展开对机器如何获得智能的讨论，从而引出人工智能及其发展的系统学习。

人工智能的概念界定目前有多种，教科书中，采用的是中国电子技术标准化研究院组织编写的《人工智能标准化白皮书(2018版)》中的人工智能定义。

而在介绍人工智能的发展时，主要分析了我国在人工智能领域的重要进展，包括阅读拓展中的“吴文俊与吴氏方法”，以此激发学生的民族自豪感、社会责任感和使命感，提高努力学习新知识和新技术的热情。

● 2.感受人工智能的魅力
本小节主要介绍了人机交互、图像识别与生物特征识别、自然语言处理和机器学习等人工智能技术的核心原理和应用价值。

通过三个实践活动，带领学生体验人工智能技术在语音识别、图像识别和机器翻译等方面的应用，在感受人工智能技术魅力的同时，理性反思技术实现的方法以及适用的领域和改进的方向。

➢四、教学建议
教学活动建议
人工智能的应用无所不在，在教学中不必局限于教科书中的案例，可以根据学生和学校的具体情况，为学生提供更多人工智能与实际生活相关的实例，比如数字化校园中人工智能技术的应用，让学生真正感受到人工智能与日常生活的密切联系。

关于人工智能技术的学习，教师要根据学生情况对技术原理进行适度的挖掘，尽量体现一些方法层面的引导和分析，以便与其他学段
中相关内容的学习在深度上有所区分。

因此，教学中，不仅要鼓励学生用人工智能技术解决问题，感受“应用”的魅力;更要分析技术实现背后的思想，感悟“内在”的技术魅力，让学生不仅知其然，更知其所以然，由此提高科学、合理应用人工智能技术的意识和能力。

2.项目实施建议
本节的项目任务主要是制订项目方案，通过微信公众号，安装一个“智能对话机器人体验人机交互过程。

本节项目实施的难点大部分聚焦在安装“智能对话机器人”上。

学生虽然经常使用微信但对微信公众号(订阅号)的创建却不一定了解。

因此，为了完成项目任务，教师应在项目开始时，要以小组为单位，指导每组申请一个微信公众号，让学生熟悉其基本的操作方法。

首先，寻找一些带有智能机器人对话功能的微信公众号或是申请注册一个新微信公众号。

获取微信公众号需要在网络上进行申请，个人申请的微信公众号称为订阅号。

教师在这里要和学生明确:在申请公众号的过程中，学生要选择“订阅号”而不是“公众号”。

因为选择订阅号与选择公众号后要回答的表单问题不一样，个人无法完成公众号表单内容的填写。

而且，根据本章的项目要求需要的也是一个订阅号，学生可以以组为单位申请订阅号，这是开展后续项目工作的必备内容。

微信公众号准备完毕以后，就可以为它安装“智能对话机器人”了。

目前，网络上提供的适合学生使用的免费智能机器人数量有限，且稳定性得不到保证，收费机器人的价格也随着智能程度的提高面增
长，因此需要教师多推荐一些免费的智能机器人供学生选择，目的是让学生亲历安装的过程。

此时。

学生需要注册一个智能机器人平台账号，通过智能机器人平台创建一个可以聊天的智能机器人，并将机器人添加到微信公众号中。

在微信公众号中完成“智能对话机器人”的安装以后，就可以尝试人机对话了。

学生通过手写识别或语音识别体验人机对话，观察机器人的回复，体验“智能对话机器人”帮助我们学习的过程，并对交互的过程和结果做出正确的分析，对智能机器人的智能程度给出客观的评价。

3.评价建议
评价方式:教师评价与学生自评相结合，过程性评价与总结性评价相结合。

评价要点:在课堂学习中，学生是否能积极参与活动体验和问题思考，踊跃交流和表达观点；是否能对人工智能有比较全面的了解，并通过对人工智能应用案例的分析，认识人工智能在信息社会中的重要作用。

在项目活动中，小组分工是否明确，是否能合理制订项目方案;是否能团队合作完成微信智能对话机器人的安装;是否能体验人机交互的丰富内容，对话过程记录是否翔实。

4.思考练习提示
(1)体验探索:人机博弃
超级计算机“深蓝”击败国际象棋世界冠军动世界。

相比之下棋计算机程序的发非常缓慢，其原因在于棋的落子位置多且布局多变，其复
杂程度要远远高于国际象棋等其他棋类游戏。

因此，计算机要想在围棋上战胜职业棋手极为困难。

阿尔法棋程序之所以能够大获成功，机器学习功不可没，这也使得机器学习成为当前人工智能领域的一个研究热点。

阿尔法围棋程序的学习方式分为离线学习和在线学习，离线学习一方面基于现有的海量历史棋谱，另一方面通过自我对弈，不断强化学习，在学习中进步。

(2)思考活动:图灵测试与人工智能
可从图灵测试结果百分比，智能机器能否给出具有综合性分析的答案等方面判定:了解人工智能相关知识，结合机器学习、深度学习及程序算法等内容进行回答。

(3)实践活动:体验“语音识别”
了解人工智能相关知识，结合机器学习、深度学习及程序算法等内容进行回答。

(4)实践活动:体验“图像识别”
上网查找图像识别工具或结合实际学习和生活实例进行交流。

(5)实践活动:体验“机器翻译”技术
机器翻译的优势:高速、不断扩充的资料库和低成本。

机器翻译的不足:当文本的语法结构较为复杂，或个性因素较多时，机器翻译难以给出令人满意的结果。

另外，在对文学作品和影视作品等进行翻译时，往往需要综合情感认知、文化背景、环境氛围等因素进行灵活处理，还要注意写作技巧的运用与上下文的连贯性和一致性，
目前机器翻译在这些方面的表现还远远比不上人工翻译。

6)“练习提升”解析
课后的两道习题都是针对智能客服展开的。

许多学生在网络平台上使用过“客服”功能，对此并不陌生，但可能没有注意过这些“客服”是人还是机器。

教师可以多推荐一些应用程序中的“智能客服”进行比较。

通常，刚进入“客服”界面的时候基本上都是一些简单的问答，比如对于提问商品的简单介绍等，这时机器客服是可以应付的，甚至比人工客服回答得还要快，有时还会提供更多相关问题的详细解答。

但随着问题的深入，尤其是出现个性化的问题时，机器客服就回答不了了，这时系统可能自动转到人工客服继续交流或由用户输入“人工客服”进行转接。

两种“客服”的功能各有千秋，因此，教师可以在教学中引导学生认识到要根据自己的需求进行正确的选择。

➢五、核心概念与技术工具
1.核心概念
(1)人工智能
《人工智能标准化白皮书(2018版)》中将人工智能定义为:利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统。

(2)图像识别
图像识别技术是人工智能的一个重要领域。

目前，许多人工智能的识别技术都需要图像识别技术的支持。

它是对图像进行对象识别，以识别各种不同模式的目标和对象的技术。

识别过程一般是这样进行的:
首先，通过传感器获取信息，信息可以是文字、图片和波形图等，并将这些信息转化为数字信息；接着，将数字信息进行预处理，包括平滑、变换、增强、恢复和滤波等;然后，对信息进行特征提取和选择，通过训练确定判决规则，使按此类判决规则判断时，错误率最低;最后，辨识出被识别对象。

如今，很多移动应用程序都支持“扫一扫”功能，即通过扫描图像识别其中信息，如常见的二维码识别。

另外，有些移动应用程序自带“照相机”按钮，点击这个按钮以后，就可以用移动终端的摄像头进行拍摄，并把拍摄的内容上传到该移动应用程序中，移动应用程序会对拍摄的内容进行识别，将识别的结果反馈给用户。

例如，可以识别不知名的花朵或查找某物品的购买信息等。

3)生物特征识别
生物特征识别技术指通过个体生理特征或行为特征对个体身份进行识别认证的技术。

从应用流程看，生物特征识别通常分为注册和识别两个过程。

注册过程通过传感器对人体的生物表征信息进行采集，利用数据预处理以及特征提取技术对采集的数据进行处理，得到相应的特征并进行存储。

识別过程采用与注册过程一致的信息采集方式对待识人进行信息采集、数据预处理和特征提取，然后将提取的特征与存储的特征进行比对分析，完成识别。

生物特征识技术涉及的内容十分广泛，包括指纹、掌纹、人脸、虹膜、脉搏和步态等多种生物特征，其识别过程涉及图像处理、计算机视觉、语音识别和机器学习等多项技术。

4)机器学习
机器学习是一门涉及统计学、系统辨识、近理论、神经网络、优化理论、计算机科学和脑科学等诸多领域的交又学科，研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为，以获取新的知识或技能，重新组织已有的知识结构，使之不断改善自身的性能，是人工智能技术的核心。

基于数据的机器学习是现代智能技术中的重要方法之一，研究从观测数据(样本)出发寻找规律，利用这些规律对未来数据或无法观测的数据进行预测。

2.技术工具
(1)语音识别工具
常用的即时通信服务应用程序可以方便地体验语音识。

比如，对于收到的一段微信语音可以长按这段语音，通过“转换为文字”功能识别声音，把这段语音转换成文字。

另外，很多导航软件都自带语音识别功能，通过点击软件中自带的语音输入按钮，即可通过语音告诉导航目的地。

(2)自然语言处理工具
机器翻译的一般过程包括源语言文字的输入、识别与分析、生成与综合，以及目标语言的输出，最终实现从一种自然语言到另外一种自然语言的翻译。

通过使用机器翻译软件，可以让人们体会人工智能便捷的语言处理功能。

互联网上有多种专业权威的在线翻译网站，可以尝试输入相同的内容进行翻译，比较翻译的结果，对不同的翻译软件进行评价。