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(lái)ok1《將軍秋點(diǎn)兵》教

將軍秋點(diǎn)兵樹(shù)德中學(xué)信息學(xué)教研組劉強(qiáng)學(xué)科:人工智能教學(xué)主題:人工智能技術(shù)中語(yǔ)音識(shí)別的原理與應(yīng)用課時(shí)：60分鐘教學(xué)設(shè)備:人工智能實(shí)驗(yàn)室+教師智能端+學(xué)生智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)+可編程機(jī)器人課型：原理探究與綜合運(yùn)用課學(xué)時(shí)結(jié)構(gòu)共60分鐘：情景創(chuàng)設(shè)（15分鐘）+語(yǔ)音識(shí)別理論學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)探索（6分鐘）+訓(xùn)練語(yǔ)音識(shí)別卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)探索（15分鐘）+任務(wù)驅(qū)動(dòng)的團(tuán)隊(duì)探索語(yǔ)音識(shí)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(chǎng)真人秀的舞臺(tái)?。s15分鐘）圍繞樹(shù)德創(chuàng)始人孫震將軍創(chuàng)立樹(shù)德、學(xué)子誓死參軍抗日的校史為主線(xiàn)，體現(xiàn)了孫將軍心系民族未來(lái)、誓死抵抗外侵的家國(guó)情懷。滄海桑田，樹(shù)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(shù)德人血液，九十年前樹(shù)德少年在國(guó)家危難之時(shí)勇于承擔(dān)保家衛(wèi)國(guó)之歷史責(zé)任。面對(duì)中美貿(mào)易戰(zhàn)、南海挑釁，臺(tái)海危機(jī)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(shù)德的英才正勵(lì)精圖治、奮發(fā)圖強(qiáng)！搶占人工智能時(shí)代高地、訓(xùn)練機(jī)器人士兵、沙場(chǎng)秋點(diǎn)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(yǔ)音識(shí)別》中教學(xué)內(nèi)容。設(shè)計(jì)機(jī)器人將士的基本要求就是能夠聽(tīng)懂指揮官的語(yǔ)音指令，是人工智能技術(shù)中的語(yǔ)音識(shí)別板塊。同學(xué)們?cè)谌粘Ｉ钪幸呀佑|過(guò)語(yǔ)音識(shí)別的電子產(chǎn)品，如語(yǔ)音喚醒的機(jī)器人、語(yǔ)音控制的手機(jī)APP等，本節(jié)課將通過(guò)語(yǔ)音分類(lèi)實(shí)驗(yàn)為載體，理解了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)支持下聲音識(shí)別技術(shù)的原理，體驗(yàn)訓(xùn)練機(jī)器監(jiān)督學(xué)習(xí)（SupervisedLearning）系統(tǒng)。掌握理論后我們通過(guò)《操練機(jī)器人將士》項(xiàng)目式實(shí)踐探究活動(dòng)，幫助學(xué)生較為全面系統(tǒng)地理解語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的原理與場(chǎng)景應(yīng)用。二、學(xué)習(xí)目標(biāo)分析重點(diǎn)：理解卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)支持下聲音識(shí)別技術(shù)的工作流程與運(yùn)用。難點(diǎn)：機(jī)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(shí)與技能：（1）系統(tǒng)地理解語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的原理。（2）體驗(yàn)并理解機(jī)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(shí)踐探索能力，本堂課同學(xué)們理解了聲音識(shí)別技術(shù)的工作流程、團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成《檢閱》項(xiàng)目。提升同學(xué)們的團(tuán)隊(duì)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(shù)德創(chuàng)始人心系民族未來(lái)、保家衛(wèi)國(guó)的精神力量！對(duì)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(shù)德學(xué)子忠于國(guó)家、忠于民族、勇于負(fù)責(zé)，勇于求勝！占領(lǐng)人工智能時(shí)代高地，鑄國(guó)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(duì)象為高二年級(jí)英才班同學(xué)，通過(guò)前階段的人工智能方面的學(xué)習(xí)與生活經(jīng)驗(yàn)積累，他們已初步掌握了一定的人工智能常識(shí)，對(duì)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)有初步的了解，但并不清楚語(yǔ)音識(shí)別的基本原理，對(duì)語(yǔ)音識(shí)別過(guò)程中涉及的基礎(chǔ)理論認(rèn)識(shí)并不深入。同時(shí)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(dòng)手方面，他們能夠自主獨(dú)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(duì)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(shí)、合理、周詳?shù)囊龑?dǎo)。綜上，學(xué)生對(duì)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)無(wú)陌生感，該課程在實(shí)施中更容易被接受。但現(xiàn)實(shí)生活中學(xué)生更多的使用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)用于學(xué)習(xí)與生活，對(duì)涉及的相關(guān)算法理解相對(duì)較少。我們希望通過(guò)本堂課的學(xué)習(xí)，同學(xué)們能夠掌握語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的基礎(chǔ)理論，運(yùn)用語(yǔ)音識(shí)別訓(xùn)練機(jī)器人，接受時(shí)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(shù)德、出川抗日的樹(shù)德校史劇作為引入。導(dǎo)入主題：通過(guò)前面的情景創(chuàng)設(shè)，面對(duì)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(duì)新時(shí)代、新挑戰(zhàn)。通過(guò)視頻引入機(jī)器人在當(dāng)今戰(zhàn)爭(zhēng)中的重要作用。激發(fā)起同學(xué)們?cè)谛聲r(shí)代保家衛(wèi)國(guó)的學(xué)習(xí)動(dòng)力，引導(dǎo)同學(xué)們認(rèn)知語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)是機(jī)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(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的相關(guān)知識(shí)。五、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)一：點(diǎn)燃學(xué)習(xí)語(yǔ)音識(shí)別激情教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)課前預(yù)熱：1.播放視頻1：“當(dāng)今戰(zhàn)爭(zhēng)的機(jī)器人”，引導(dǎo)學(xué)生思考問(wèn)題，未來(lái)的戰(zhàn)爭(zhēng)就是機(jī)器人的戰(zhàn)爭(zhēng)2.任務(wù)驅(qū)動(dòng)，拋出本節(jié)課的任務(wù)：時(shí)代使命，建立一只機(jī)器人戰(zhàn)隊(duì)，接受檢閱！完成《檢閱》任務(wù)。3.教師引導(dǎo)：語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)是機(jī)器人控制與交互所必需的基礎(chǔ)技術(shù)，控制機(jī)器人，首先需要學(xué)習(xí)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)理論基礎(chǔ)。從而引出本節(jié)課主題：語(yǔ)音識(shí)別。1.觀看視頻1：思考未來(lái)機(jī)器人戰(zhàn)爭(zhēng)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(shí)？設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)觀看視頻，拋出本節(jié)課的《檢閱》任務(wù)，激發(fā)學(xué)生對(duì)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)原理探究的興趣。環(huán)節(jié)二：學(xué)習(xí)語(yǔ)音識(shí)別的工作原理教師活動(dòng)：學(xué)生活動(dòng)：1.指導(dǎo)學(xué)生利用人工智能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的“語(yǔ)音轉(zhuǎn)寫(xiě)”實(shí)驗(yàn)，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究一活動(dòng)：探究語(yǔ)音識(shí)別過(guò)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(guò)程中的核心要點(diǎn)和問(wèn)題。第一、以小組為單位，利用“語(yǔ)音轉(zhuǎn)寫(xiě)”原理平臺(tái)，探究識(shí)別過(guò)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(shí)驗(yàn)，嘗試描述語(yǔ)音識(shí)別的過(guò)程。（3）課堂巡視，解決小組合作中存在的問(wèn)題。（4）組織學(xué)生分組匯報(bào)，匯報(bào)要點(diǎn)包括任務(wù)完成情況和過(guò)程體會(huì)。2.討論以下問(wèn)題。學(xué)生小組討論結(jié)束后，教師抽點(diǎn)各組代表回答。問(wèn)題1：在進(jìn)行特征提取之前，我們?yōu)槭裁匆獙?duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理呢？（答案參考學(xué)習(xí)單第一頁(yè)最后一段的內(nèi)容）問(wèn)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(yè)最后一段的內(nèi)容）問(wèn)題3：“我”有幾個(gè)音節(jié)？幾個(gè)音素？（答案參考學(xué)習(xí)單第三頁(yè)第一段的內(nèi)容）問(wèn)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(yǔ)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(yè)第一段的內(nèi)容）3.教師引導(dǎo)問(wèn)題四結(jié)論，承上啟下：通過(guò)對(duì)問(wèn)題的探究，我們知道聲學(xué)模型與語(yǔ)言模型的核心支撐是機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)進(jìn)行大量的語(yǔ)言數(shù)據(jù)集訓(xùn)練。問(wèn)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的“語(yǔ)音分類(lèi)”實(shí)驗(yàn)，打開(kāi)語(yǔ)音分類(lèi)實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)訓(xùn)練過(guò)程。以小組為單位，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究二活動(dòng)?；顒?dòng)步驟1：選擇收集訓(xùn)練集，然后對(duì)變、右、下、左進(jìn)行訓(xùn)練，根據(jù)訓(xùn)練次數(shù)。來(lái)確定后面的語(yǔ)音游戲的準(zhǔn)確度?；顒?dòng)步驟2：進(jìn)行游戲，小組討論，活動(dòng)步驟3：邀請(qǐng)兩位在訓(xùn)練量有區(qū)別的同學(xué)，進(jìn)行游戲模擬的對(duì)比?？纯辞闆r如何！活動(dòng)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(huì)影響游戲準(zhǔn)確度？5.總結(jié)：以上述實(shí)驗(yàn)為線(xiàn)索，總結(jié)語(yǔ)音識(shí)別的四個(gè)步驟。1.利用人工智能實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的“語(yǔ)音轉(zhuǎn)寫(xiě)”實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究一：探究識(shí)別過(guò)程的原理。（1）組織分工。（2）了解任務(wù)要求。（3）開(kāi)展任務(wù)，嘗試描述語(yǔ)音識(shí)別的過(guò)程，閱讀學(xué)習(xí)單。（4）分小組匯報(bào)，匯報(bào)要點(diǎn)包括任務(wù)完成情況和過(guò)程體會(huì)。2.跟隨教師思路，理解語(yǔ)音識(shí)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(wèn)題，之后小組代表分享本小組討論結(jié)果。4開(kāi)展語(yǔ)音分類(lèi)實(shí)驗(yàn)，按照步驟要求，完成訓(xùn)練與游戲的實(shí)驗(yàn)，然后小組研究討論，完成分析思考中的問(wèn)題。5.根據(jù)游戲于實(shí)驗(yàn)思考：那些因素會(huì)影響游戲準(zhǔn)確度？反思語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的流程。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)實(shí)踐探究活動(dòng)、平臺(tái)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生深入理解語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的基本原理。環(huán)節(jié)三：操練機(jī)器人將士教師活動(dòng)：學(xué)生活動(dòng)：1.展示本節(jié)課的任務(wù)：時(shí)代使命，建立一只機(jī)器人戰(zhàn)隊(duì)，接受檢閱！完成《檢閱》任務(wù)。檢閱任務(wù)一：活動(dòng)要求：以小組為單位，完成以下檢閱任務(wù)一，請(qǐng)各組的同學(xué)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)：校長(zhǎng)：同志們好！機(jī)器人戰(zhàn)士：首長(zhǎng)好！校長(zhǎng)：同志們辛苦了！機(jī)器人戰(zhàn)士：為人民服務(wù)！校長(zhǎng)：敬禮 機(jī)器人戰(zhàn)士：身體向右轉(zhuǎn)40度，抬頭行注目禮！校長(zhǎng)：向右轉(zhuǎn)機(jī)器人戰(zhàn)士：隊(duì)列向右轉(zhuǎn)90度！校長(zhǎng)：向左轉(zhuǎn)機(jī)器人戰(zhàn)士：隊(duì)列向左轉(zhuǎn)90度！檢閱任務(wù)二：校長(zhǎng)：我們的校訓(xùn)是？機(jī)器人戰(zhàn)士：禮、義、廉、恥！校長(zhǎng)：我們的校箴是：“忠”？機(jī)器人戰(zhàn)士：忠于國(guó)家、忠于民族、忠于社會(huì)、忠于職業(yè)！校長(zhǎng)：我們的校箴是：“勇”？機(jī)器人戰(zhàn)士：勇于為善，勇于負(fù)責(zé)，勇于求勝！校長(zhǎng)：就要上戰(zhàn)場(chǎng)了，你們怕不怕？機(jī)器人戰(zhàn)士：不怕，不怕！聽(tīng)黨指揮、能打勝仗、作風(fēng)優(yōu)良！2.課堂巡視，解決機(jī)器人小組合作中存在的問(wèn)題。3.組織學(xué)生分組進(jìn)行機(jī)器人編隊(duì)檢閱測(cè)試。1跟隨教師思路，團(tuán)隊(duì)協(xié)作，思考完成《檢閱》任務(wù)。對(duì)各項(xiàng)細(xì)節(jié)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)解決，出現(xiàn)問(wèn)題團(tuán)隊(duì)討論決策。3分組展示機(jī)器人。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)機(jī)器人編隊(duì)接受檢閱任務(wù)作為驅(qū)動(dòng)，促進(jìn)同學(xué)們理論分析與實(shí)踐探索能力，團(tuán)隊(duì)協(xié)作完成《檢閱》項(xiàng)目，希望提升同學(xué)們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作、自主學(xué)習(xí)、動(dòng)手能力，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。環(huán)節(jié)四：將軍秋點(diǎn)兵教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)1.有請(qǐng)“孫校長(zhǎng)”對(duì)樹(shù)德機(jī)器人將士進(jìn)行點(diǎn)兵。2.孫校長(zhǎng)將對(duì)檢閱任務(wù)一、檢閱任務(wù)二進(jìn)行執(zhí)行。最后關(guān)問(wèn)同學(xué)們：就要上戰(zhàn)場(chǎng)了，你們怕不怕？最后：唱響樹(shù)德中學(xué)校歌。同學(xué)們有力的齊聲答道：不怕，不怕！聽(tīng)黨指揮、能打勝仗、作風(fēng)優(yōu)良！起立合唱校歌！設(shè)計(jì)意圖：期望同學(xué)們延續(xù)樹(shù)德創(chuàng)始人心系民族未來(lái)、保家衛(wèi)國(guó)的精神力量！倡導(dǎo)樹(shù)德學(xué)子忠于國(guó)家、忠于民族、勇于負(fù)責(zé)，勇于求勝！學(xué)好知識(shí)，占領(lǐng)人工智能高地，鑄國(guó)家之脊梁，造民族之榮幸！七、教學(xué)設(shè)計(jì)反思設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要利用任務(wù)驅(qū)動(dòng)小組探究圍繞“情景引入—任務(wù)驅(qū)動(dòng)—教師引導(dǎo)—團(tuán)隊(duì)研討—總結(jié)提升”的思路進(jìn)行