信息技術(shù)（第2版）（拓展模塊）教案 拓展模塊5 5.5 應(yīng)用開發(fā)實(shí)例

2/7課題名稱圖像分類和文本分類授課類型理實(shí)一體授課對象授課課時(shí)所授課程授課地點(diǎn)所授教材一、學(xué)情分析本課程授課對象為高職各專業(yè)大一學(xué)生，課程開設(shè)在大一第2學(xué)期，學(xué)生在知識儲備、學(xué)習(xí)特點(diǎn)和信息素養(yǎng)的情況如下：1.知識與技能儲備學(xué)生熟悉了Python及開發(fā)環(huán)境，了解了飛槳等開發(fā)平臺功能，對卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的原理有了一定的了解，能使用PyCharm開發(fā)Python程序2.學(xué)習(xí)特點(diǎn)授課對象在學(xué)習(xí)方面表現(xiàn)出如下特點(diǎn)：（1）喜歡動(dòng)手實(shí)踐，厭煩平淡無奇的說教；（2）樂于接受可視化教學(xué)資源，反感靜態(tài)紙質(zhì)學(xué)習(xí)材料；（3）具有較強(qiáng)的求知欲，希望能夠應(yīng)用人工智能技術(shù)解決一些實(shí)際問題。3.信息素養(yǎng)學(xué)生具備了基礎(chǔ)的信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)，二、教學(xué)內(nèi)容本節(jié)課選自拓展模塊5人工智能--5.5.1圖像分類和5.5.2文本分類，主要介紹圖像分類和文本分類的應(yīng)用開發(fā)。1.圖像分類2.循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)3.文本分類1.知識目標(biāo)2.能力目標(biāo)3.素養(yǎng)目標(biāo)1.教學(xué)重點(diǎn) 八、教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)策略與意圖環(huán)節(jié)一課程回顧與學(xué)習(xí)目標(biāo)(10分鐘)【問題導(dǎo)入】卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要由哪些層組成？各層的主要功能是什么？【學(xué)習(xí)目標(biāo)】教師活動(dòng)1.提出問題，回顧卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)各層的主要功能2.介紹本單元的學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)生活動(dòng)2.思考記錄1.問題教學(xué)法：回顧卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，為本次課程做好鋪墊2.講授教學(xué)法：介紹學(xué)習(xí)目標(biāo)，使學(xué)生明確本次課的要求教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)策略與意圖環(huán)節(jié)二分析圖像分類程序(20分鐘)1.VGG16網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2.圖像分類程序分析教師活動(dòng)1.介紹VGG16網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2.啟動(dòng)PyCharm，打開圖像分類源代碼3.逐條講解程序代碼4.展示分析運(yùn)行結(jié)果學(xué)生活動(dòng)2.逐條操作運(yùn)行3.思考記錄1.講授法：通過回顧對比介紹VGG16網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使學(xué)生了解VGG16的性能特點(diǎn)2.理實(shí)一體：通過邊講解邊操作使學(xué)生能夠在實(shí)際中理解圖像分類程序每條語句的作用教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)策略與意圖環(huán)節(jié)三學(xué)習(xí)循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(25分鐘)1.文本分類問題文本分類問題是自然語言處理領(lǐng)域里的一個(gè)基本任務(wù)，它要求根據(jù)一段不定長的文本內(nèi)容來判斷文本相應(yīng)的類別，也就是說，文本分類任務(wù)要求模型將句子、段落等輸入文本序列映射成一個(gè)和任務(wù)相關(guān)的標(biāo)簽。文本分類的分類對象不再是一個(gè)像素矩陣，而是一個(gè)漢字或單詞序列，因此，前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不適合處理這類變長的序列數(shù)據(jù)。2.循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)定義循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（英文縮寫RNN）是一類以序列數(shù)據(jù)為輸入，在序列的演進(jìn)方向進(jìn)行遞歸且所有循環(huán)單元按鏈?zhǔn)竭B接的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。3.循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)4.循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隱藏層內(nèi)部結(jié)構(gòu)5.用于文本情感分析的循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)情感分析是一類特殊的文本分類任務(wù)，它根據(jù)一段文本判斷該文本是正面評價(jià)還是負(fù)面評價(jià)。教師活動(dòng)1.講授文本分類問題，引出循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)2.給出循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)定義3.運(yùn)用圖示講解循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)4.運(yùn)用圖示講解循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)隱藏層內(nèi)部結(jié)構(gòu)5.運(yùn)用圖示講解文本情感分析的循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)學(xué)生活動(dòng)2.積極思考3.思考記錄講授法：通過圖示講授循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使學(xué)生能夠具體形象地了解循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)策略與意圖環(huán)節(jié)四分析文本分類程序(25分鐘)1.什么是LSTM為了解決長距離依賴問題，在標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造得到長短時(shí)記憶網(wǎng)絡(luò)(簡稱LSTM)，該網(wǎng)絡(luò)模型可以實(shí)現(xiàn)長時(shí)記憶，是目前最流行的一種解決方案。2.文本情感分類程序分析3.分類結(jié)果分析測試語句:這是一部波瀾壯闊的史詩測試結(jié)果:positive正面概率:0.8632負(fù)面概率:0.1368測試語句:這家餐廳不好吃測試結(jié)果:negative正面概率:0.0811負(fù)面概率:0.9189教師活動(dòng)1.講解LSTM主要解決的問題，說明Senta提供LSTM等3種不同的模型結(jié)構(gòu)2.啟動(dòng)PyCharm，打開文本情感分類程序源代碼3.逐條講解程序代碼4.展示分析運(yùn)行結(jié)果學(xué)生活動(dòng)1.講授法：通過講解LSTM主要解決的問題，使學(xué)生了解實(shí)際應(yīng)用循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法2.理實(shí)一體：通過邊講解邊操作使學(xué)生能夠在實(shí)際中理解文本情感分類程序每條語句的作用教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)策略與意圖環(huán)節(jié)五考核評價(jià)與教師小結(jié)(10分鐘)1.通過學(xué)習(xí)通課程平臺，完成本小節(jié)的考核評價(jià)測試試題。2.通過學(xué)習(xí)通課程平臺教師端，匯總分析考核評價(jià)的總體情況3.教師小結(jié)九、反思與改進(jìn)成功之處：不足之處：1/5課題名稱語音識別授課類型理實(shí)一體授課對象授課課時(shí)所授課程授課地點(diǎn)所授教材一、學(xué)情分析本課程授課對象為高職各專業(yè)大一學(xué)生，課程開設(shè)在大一第2學(xué)期，學(xué)生在知識儲備、學(xué)習(xí)特點(diǎn)和信息素養(yǎng)的情況如下：1.知識與技能儲備學(xué)生熟悉了Python及開發(fā)環(huán)境，了解了飛槳等開發(fā)平臺功能，對循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的原理有了一定的了解，能使用PyCharm開發(fā)Python程序2.學(xué)習(xí)特點(diǎn)授課對象在學(xué)習(xí)方面表現(xiàn)出如下特點(diǎn)：（1）喜歡動(dòng)手實(shí)踐，厭煩平淡無奇的說教；（2）樂于接受可視化教學(xué)資源，反感靜態(tài)紙質(zhì)學(xué)習(xí)材料；（3）具有較強(qiáng)的求知欲，希望能夠應(yīng)用人工智能技術(shù)解決一些實(shí)際問題。3.信息素養(yǎng)學(xué)生具備了基礎(chǔ)的信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)，二、教學(xué)內(nèi)容本節(jié)課選自拓展模塊5人工智能--5.5.3語音識別，主要介紹語音識別的基本原理和預(yù)訓(xùn)練模型的簡單應(yīng)用。1.語音識別的基本原理2.預(yù)訓(xùn)練模型應(yīng)用1.知識目標(biāo)2.能力目標(biāo)3.素養(yǎng)目標(biāo)1.教學(xué)重點(diǎn) 八、教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)策略與意圖環(huán)節(jié)一課程回顧與學(xué)習(xí)目標(biāo)(5分鐘)【問題導(dǎo)入】循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是怎樣的？【學(xué)習(xí)目標(biāo)】教師活動(dòng)1.提出問題，回顧循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)2.介紹本單元的學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)生活動(dòng)2.思考記錄1.問題教學(xué)法：回顧循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，為本次課程做好鋪墊2.講授教學(xué)法：介紹學(xué)習(xí)目標(biāo)，使學(xué)生明確本次課的要求教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)策略與意圖環(huán)節(jié)二學(xué)習(xí)語音識別的基本原理(15分鐘)1.語音識別任務(wù)識別語音信號并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的文字，其任務(wù)可以被認(rèn)為是幀序列到文字序列之間的轉(zhuǎn)換。2.語音識別過程①分幀②提取特征③語音轉(zhuǎn)換④路徑搜索⑤歸一處理⑥挑選正確文字教師活動(dòng)1.講授語音識別基本任務(wù)2.運(yùn)用圖示講解語音識別過程學(xué)生活動(dòng)2.積極思考3.思考記錄講授法：通過圖示講授語音識別過程，使學(xué)生能夠具體形象地了解語音識別的基本原理教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)策略與意圖環(huán)節(jié)三分析語音識別程序(20分鐘)1.簡要介紹預(yù)訓(xùn)練模型以語音幀序列為輸入，漢字或英文字母序列為輸出。其中，每一幀由歸一化的聲譜圖作為特征向量進(jìn)行表征，模型以多層雙向RNN結(jié)構(gòu)為核心完成序列之間的轉(zhuǎn)換，語音端和文字端分別加入卷積和全連接層幫助進(jìn)一步提取特征。2.語音識別程序分析3.展示運(yùn)行結(jié)果打開文本文件，檢查程序運(yùn)行結(jié)果。教師活動(dòng)1.簡要介紹預(yù)訓(xùn)練模型2.啟動(dòng)PyCharm，打開語音識別程序源代碼3.逐條講解程序代碼4.在demo_audio.wav文件