高中信息技術(shù)教科版高中選修人工智能初步第六章人工智能的發(fā)展與未來ok1《將軍秋點兵》教

將軍秋點兵樹德中學(xué)信息學(xué)教研組劉強學(xué)科:人工智能教學(xué)主題:人工智能技術(shù)中語音識別的原理與應(yīng)用課時：60分鐘教學(xué)設(shè)備:人工智能實驗室+教師智能端+學(xué)生智慧學(xué)習(xí)平臺+可編程機器人課型：原理探究與綜合運用課學(xué)時結(jié)構(gòu)共60分鐘：情景創(chuàng)設(shè)（15分鐘）+語音識別理論學(xué)習(xí)實驗探索（6分鐘）+訓(xùn)練語音識別卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實驗探索（15分鐘）+任務(wù)驅(qū)動的團隊探索語音識別的應(yīng)用探索（20分鐘）+主題總結(jié)與升華（4）一、德育愿景與學(xué)習(xí)內(nèi)容分析校史教育與德育愿景分析：本課的引入是一場真人秀的舞臺?。s15分鐘）圍繞樹德創(chuàng)始人孫震將軍創(chuàng)立樹德、學(xué)子誓死參軍抗日的校史為主線，體現(xiàn)了孫將軍心系民族未來、誓死抵抗外侵的家國情懷。滄海桑田，樹德九十載教澤流芳。校訓(xùn)：“禮義廉恥”、校箴：“忠勇勤”融入每位樹德人血液，九十年前樹德少年在國家危難之時勇于承擔(dān)保家衛(wèi)國之歷史責(zé)任。面對中美貿(mào)易戰(zhàn)、南海挑釁，臺海危機等新挑戰(zhàn)，放棄幻想、準(zhǔn)備戰(zhàn)斗！狼煙欲起！。九十年后的今天，樹德的英才正勵精圖治、奮發(fā)圖強！搶占人工智能時代高地、訓(xùn)練機器人士兵、沙場秋點兵…人工智能教學(xué)內(nèi)容內(nèi)容分析：本課涉及中央電化教育館編撰的《人工智能》教材第三章第三節(jié)《語音識別》中教學(xué)內(nèi)容。設(shè)計機器人將士的基本要求就是能夠聽懂指揮官的語音指令，是人工智能技術(shù)中的語音識別板塊。同學(xué)們在日常生活中已接觸過語音識別的電子產(chǎn)品，如語音喚醒的機器人、語音控制的手機APP等，本節(jié)課將通過語音分類實驗為載體，理解了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)支持下聲音識別技術(shù)的原理，體驗訓(xùn)練機器監(jiān)督學(xué)習(xí)（SupervisedLearning）系統(tǒng)。掌握理論后我們通過《操練機器人將士》項目式實踐探究活動，幫助學(xué)生較為全面系統(tǒng)地理解語音識別技術(shù)的原理與場景應(yīng)用。二、學(xué)習(xí)目標(biāo)分析重點：理解卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)支持下聲音識別技術(shù)的工作流程與運用。難點：機器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的訓(xùn)練技巧與如何高標(biāo)準(zhǔn)完成《檢閱》任務(wù)。知識與技能：（1）系統(tǒng)地理解語音識別技術(shù)的原理。（2）體驗并理解機器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的訓(xùn)練模式。能力目標(biāo)：培養(yǎng)同學(xué)們理論分析與實踐探索能力，本堂課同學(xué)們理解了聲音識別技術(shù)的工作流程、團隊協(xié)作完成《檢閱》項目。提升同學(xué)們的團隊協(xié)作、自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。情感目標(biāo)：培養(yǎng)同學(xué)們延續(xù)樹德創(chuàng)始人心系民族未來、保家衛(wèi)國的精神力量！對校訓(xùn)：“禮義廉恥”、校箴：“忠勇勤”進(jìn)一步理解與認(rèn)同。倡導(dǎo)樹德學(xué)子忠于國家、忠于民族、勇于負(fù)責(zé)，勇于求勝！占領(lǐng)人工智能時代高地，鑄國家之脊梁，造民族之幸甚！三、學(xué)習(xí)者特征分析本課教學(xué)對象為高二年級英才班同學(xué)，通過前階段的人工智能方面的學(xué)習(xí)與生活經(jīng)驗積累，他們已初步掌握了一定的人工智能常識，對語音識別技術(shù)有初步的了解，但并不清楚語音識別的基本原理，對語音識別過程中涉及的基礎(chǔ)理論認(rèn)識并不深入。同時他們已經(jīng)具有一定的統(tǒng)籌學(xué)、離散數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，能夠?qū)^為復(fù)雜的算法進(jìn)行有效理解與學(xué)習(xí)。在動手方面，他們能夠自主獨立完成較高要求的學(xué)習(xí)任務(wù)，喜歡具有挑戰(zhàn)的任務(wù)。他們對任何新鮮事物都具有好奇心，都具有探索精神，但還需要教師及時、合理、周詳?shù)囊龑?dǎo)。綜上，學(xué)生對語音識別技術(shù)無陌生感，該課程在實施中更容易被接受。但現(xiàn)實生活中學(xué)生更多的使用語音識別技術(shù)用于學(xué)習(xí)與生活，對涉及的相關(guān)算法理解相對較少。我們希望通過本堂課的學(xué)習(xí)，同學(xué)們能夠掌握語音識別技術(shù)的基礎(chǔ)理論，運用語音識別訓(xùn)練機器人，接受時代的檢閱。四、教學(xué)導(dǎo)入：情景引入：圍繞孫震將軍創(chuàng)立樹德、出川抗日的樹德校史劇作為引入。導(dǎo)入主題：通過前面的情景創(chuàng)設(shè)，面對當(dāng)今中美博弈、貿(mào)易戰(zhàn)、南海挑釁等，今天的學(xué)子要共同面對新時代、新挑戰(zhàn)。通過視頻引入機器人在當(dāng)今戰(zhàn)爭中的重要作用。激發(fā)起同學(xué)們在新時代保家衛(wèi)國的學(xué)習(xí)動力，引導(dǎo)同學(xué)們認(rèn)知語音識別技術(shù)是機器人控制與交互所必需的基礎(chǔ)技術(shù)，所以我們本堂課將學(xué)習(xí)語音識別技術(shù)的相關(guān)知識。五、教學(xué)過程設(shè)計環(huán)節(jié)一：點燃學(xué)習(xí)語音識別激情教師活動學(xué)生活動課前預(yù)熱：1.播放視頻1：“當(dāng)今戰(zhàn)爭的機器人”，引導(dǎo)學(xué)生思考問題，未來的戰(zhàn)爭就是機器人的戰(zhàn)爭2.任務(wù)驅(qū)動，拋出本節(jié)課的任務(wù)：時代使命，建立一只機器人戰(zhàn)隊，接受檢閱！完成《檢閱》任務(wù)。3.教師引導(dǎo)：語音識別技術(shù)是機器人控制與交互所必需的基礎(chǔ)技術(shù)，控制機器人，首先需要學(xué)習(xí)語音識別技術(shù)理論基礎(chǔ)。從而引出本節(jié)課主題：語音識別。1.觀看視頻1：思考未來機器人戰(zhàn)爭的形態(tài)。2.跟隨教師思路，思考需要完成《檢閱》任務(wù)需要做什么樣的準(zhǔn)備，需要學(xué)習(xí)什么樣的知識？設(shè)計意圖：通過觀看視頻，拋出本節(jié)課的《檢閱》任務(wù)，激發(fā)學(xué)生對語音識別技術(shù)原理探究的興趣。環(huán)節(jié)二：學(xué)習(xí)語音識別的工作原理教師活動：學(xué)生活動：1.指導(dǎo)學(xué)生利用人工智能實驗平臺中的“語音轉(zhuǎn)寫”實驗，開展實驗探究一活動：探究語音識別過程的原理。（1）要求學(xué)生分組探究。（2）提出小組任務(wù)，提示該任務(wù)過程中的核心要點和問題。第一、以小組為單位，利用“語音轉(zhuǎn)寫”原理平臺，探究識別過程的原理。第二、閱讀學(xué)習(xí)《學(xué)習(xí)單》。第三、要求學(xué)生結(jié)合學(xué)習(xí)單與實驗，嘗試描述語音識別的過程。（3）課堂巡視，解決小組合作中存在的問題。（4）組織學(xué)生分組匯報，匯報要點包括任務(wù)完成情況和過程體會。2.討論以下問題。學(xué)生小組討論結(jié)束后，教師抽點各組代表回答。問題1：在進(jìn)行特征提取之前，我們?yōu)槭裁匆獙φZ音信號進(jìn)行預(yù)處理呢？（答案參考學(xué)習(xí)單第一頁最后一段的內(nèi)容）問題2：聲學(xué)模型把每一幀聲音數(shù)據(jù)處理成什么？（答案參考學(xué)習(xí)單第二頁最后一段的內(nèi)容）問題3：“我”有幾個音節(jié)？幾個音素？（答案參考學(xué)習(xí)單第三頁第一段的內(nèi)容）問題4：是什么技術(shù)保障聲學(xué)模型能夠準(zhǔn)確的提取音素？又是什么技術(shù)保障語言模型準(zhǔn)確的挑選出符合原句意思的字（答案參考學(xué)習(xí)單第三、四頁第一段的內(nèi)容）3.教師引導(dǎo)問題四結(jié)論，承上啟下：通過對問題的探究，我們知道聲學(xué)模型與語言模型的核心支撐是機器學(xué)習(xí)系統(tǒng)進(jìn)行大量的語言數(shù)據(jù)集訓(xùn)練。問題5：那么是如何訓(xùn)練的呢？4.指導(dǎo)學(xué)生利用人工智能實驗平臺中的“語音分類”實驗，打開語音分類實驗，體驗訓(xùn)練過程。以小組為單位，開展實驗探究二活動。活動步驟1：選擇收集訓(xùn)練集，然后對變、右、下、左進(jìn)行訓(xùn)練，根據(jù)訓(xùn)練次數(shù)。來確定后面的語音游戲的準(zhǔn)確度?；顒硬襟E2：進(jìn)行游戲，小組討論，活動步驟3：邀請兩位在訓(xùn)練量有區(qū)別的同學(xué)，進(jìn)行游戲模擬的對比。看看情況如何！活動步驟4：總結(jié)訓(xùn)練次數(shù)與系統(tǒng)準(zhǔn)確性的情況。思考：那些因素會影響游戲準(zhǔn)確度？5.總結(jié)：以上述實驗為線索，總結(jié)語音識別的四個步驟。1.利用人工智能實驗平臺中的“語音轉(zhuǎn)寫”實驗，進(jìn)行實驗探究一：探究識別過程的原理。（1）組織分工。（2）了解任務(wù)要求。（3）開展任務(wù)，嘗試描述語音識別的過程，閱讀學(xué)習(xí)單。（4）分小組匯報，匯報要點包括任務(wù)完成情況和過程體會。2.跟隨教師思路，理解語音識別的工作流程。并完成任務(wù)單。3.學(xué)習(xí)內(nèi)容，分小組討論教師提出思考問題，之后小組代表分享本小組討論結(jié)果。4開展語音分類實驗，按照步驟要求，完成訓(xùn)練與游戲的實驗，然后小組研究討論，完成分析思考中的問題。5.根據(jù)游戲于實驗思考：那些因素會影響游戲準(zhǔn)確度？反思語音識別系統(tǒng)的流程。設(shè)計意圖：通過實踐探究活動、平臺實驗，讓學(xué)生深入理解語音識別技術(shù)的基本原理。環(huán)節(jié)三：操練機器人將士教師活動：學(xué)生活動：1.展示本節(jié)課的任務(wù)：時代使命，建立一只機器人戰(zhàn)隊，接受檢閱！完成《檢閱》任務(wù)。檢閱任務(wù)一：活動要求：以小組為單位，完成以下檢閱任務(wù)一，請各組的同學(xué)對機器人進(jìn)行編程實現(xiàn)：校長：同志們好！機器人戰(zhàn)士：首長好！校長：同志們辛苦了！機器人戰(zhàn)士：為人民服務(wù)！校長：敬禮 機器人戰(zhàn)士：身體向右轉(zhuǎn)40度，抬頭行注目禮！校長：向右轉(zhuǎn)機器人戰(zhàn)士：隊列向右轉(zhuǎn)90度！校長：向左轉(zhuǎn)機器人戰(zhàn)士：隊列向左轉(zhuǎn)90度！檢閱任務(wù)二：校長：我們的校訓(xùn)是？機器人戰(zhàn)士：禮、義、廉、恥！校長：我們的校箴是：“忠”？機器人戰(zhàn)士：忠于國家、忠于民族、忠于社會、忠于職業(yè)！校長：我們的校箴是：“勇”？機器人戰(zhàn)士：勇于為善，勇于負(fù)責(zé)，勇于求勝！校長：就要上戰(zhàn)場了，你們怕不怕？機器人戰(zhàn)士：不怕，不怕！聽黨指揮、能打勝仗、作風(fēng)優(yōu)良！2.課堂巡視，解決機器人小組合作中存在的問題。3.組織學(xué)生分組進(jìn)行機器人編隊檢閱測試。1跟隨教師思路，團隊協(xié)作，思考完成《檢閱》任務(wù)。對各項細(xì)節(jié)進(jìn)行現(xiàn)場解決，出現(xiàn)問題團隊討論決策。3分組展示機器人。設(shè)計意圖：通過機器人編隊接受檢閱任務(wù)作為驅(qū)動，促進(jìn)同學(xué)們理論分析與實踐探索能力，團隊協(xié)作完成《檢閱》項目，希望提升同學(xué)們的團隊協(xié)作、自主學(xué)習(xí)、動手能力，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。環(huán)節(jié)四：將軍秋點兵教師活動學(xué)生活動1.有請“孫校長”對樹德機器人將士進(jìn)行點兵。2.孫校長將對檢閱任務(wù)一、檢閱任務(wù)二進(jìn)行執(zhí)行。最后關(guān)問同學(xué)們：就要上戰(zhàn)場了，你們怕不怕？最后：唱響樹德中學(xué)校歌。同學(xué)們有力的齊聲答道：不怕，不怕！聽黨指揮、能打勝仗、作風(fēng)優(yōu)良！起立合唱校歌！設(shè)計意圖：期望同學(xué)們延續(xù)樹德創(chuàng)始人心系民族未來、保家衛(wèi)國的精神力量！倡導(dǎo)樹德學(xué)子忠于國家、忠于民族、勇于負(fù)責(zé)，勇于求勝！學(xué)好知識，占領(lǐng)人工智能高地，鑄國家之脊梁，造民族之榮幸！七、教學(xué)設(shè)計反思設(shè)計過程中，主要利用任務(wù)驅(qū)動小組探究圍繞“情景引入—任務(wù)驅(qū)動—教師引導(dǎo)—團隊研討—總結(jié)提升”的思路進(jìn)行