第四章第二节《用智能工具处理信息》教学实录
授课时间：2012年4月 授课人：西安市xxx中学
选用教材：粤教版 信息技术必修模块《信息技术基础》 授课班级：xxx中学高一学生
【师】：上课！ 【生】：老师好！（起立） 【师】：同学们好！请座。在介绍本课内容之前，先请同学们欣赏一个视频片段。（播放新闻片段《霍金和他的计算机》） 【师】：从视频片段中同学们可以看到霍金先生和他所使用的电脑，请问大家能不能从中发现霍金先生所使用的电脑和我们所使用的电脑有何不同？ 【生】：（纷纷作答）红外线识别„„ 【师】：识别什么？ 【生1】：眼睛眨动。 【师】：用红外线识别眼睛的眨动。那声音是怎么发出的？ 【生2】：计算机合成声音！ 【师】：类似霍金先生所使用的智能工具现在已经逐步走入到我们的生活中。这节课老师就带着大家一起来领略智能工具的神奇魅力——第四章第二节用智能工具处理信息。（板书课题） 【师】：智能工具的研究领域非常广泛，在日常生活中应用最多应该是模式识别技术。模式识别技术是指计算机对物体、语音、字符等自动识别的技术。刚才在视频片段中霍金先生所使用的电脑是自动识别眼睛的眨动选择字符，然后把霍金先生所输入的字句合成语音输出。霍金先生所使用的电脑全世界只有一台，我们无缘一用！这节课老师安排了另一个实践活动——用鼠标输入汉字，希望同学们可以通过这个实践活动来感受模式识别技术在日常生活中的应用—— “用鼠标输入汉字”。 【师】：（广播展示课件中的实践任务）在这个实践活动中，需要使用 “文通慧视小灵鼠” 软件——可以识别用鼠标滑动的笔画组成汉字输出。同学们可以通过登录服务器复制软件。然后登录论坛输入十个字符，老师给定五个字符，分别是：米，天，
，A（英文字符），。（句号），„„，其它五个自选。最后登录论坛完成“手写文字识别率调查”主题中的内容。 下面老师讲简单地演示实践步骤。（广播演示实践步骤） 【师】：步骤明白了没有？ 【生】：（齐声回答）明白了。 【师】：下面大家可以开始自己操作。（简单板书实践步骤和内容） 【生】：（学生实践操作） 【师】：平时大家输入十个汉字需要多长时间？ 【生】：（大多数学生回答）
三、四十秒钟。 【师】：（笑）我们学校的学生计算机水平非常高，平时输入用
三、四十秒，那今天老师先给大家一分钟的时间登录论坛，再给大家三分钟的时间输入十个字符，看哪些同学输的又快又好！谁先发帖，老师在论坛中都可以看到。比一比我们班哪个同学第一个完成！ 【师】：只给三分钟的时间，一会老师就要倒计时了，请大家抓紧时间。 【生】：（学生实践，教师巡回指导） 【师】：还有1分半，同学们要抓紧时间，先把这十个字符完成了。 【生】：（学生实践，教师巡回指导） 【师】：（查看论坛回复情况）已经有四个学生完成，其他同学要抓紧时间了。 【生】：（学生实践，教师巡回指导） 【师】：（广播展示论坛投票结果）我们一起来看一下同学们完成的情况。总共有二十个同学完成了识别率的投票，老师相信肯定还有很多同学也完成了鼠标输入汉字这个实践活动，但是没有来得及投票，因为是第一次使用论坛，不太熟悉，也有情可原，没有关系，咱们先来看看这些同学的投票结果。通过论坛投票可以很清晰地看到同学们的实践结果，智能鼠标输入汉字的识别率大概在多少？ 【生】：（绝大多数学生齐声回答）60% 【师】：50%-60%。回顾实践过程，同学们输入的这十个字符，有哪些被正确识别了？ 【生4】：米！ 【生5】：天„„ 【师】：有哪些字符没有被正确识别? 【生】：（异口同声）【师】：还有呢？ 【生6】： A 【生7】： 句号 【师】：那 被错误识别成什么了？
【生8】：察，警察的察；
【生9】：（窘迫的窘；
【生10】：不认识的字„„ 【师】：那A呢？ 【生11】：大写的八； 【生12】：匕；„„ 【师】：句号呢？ 【生13】：甲乙的乙；„„ 【师】：那“米”和“天”所有的同学都被正确识别了吗？ 【生】：是（部分学生肯定回答，还有一些学生沉默） 【师】：老师刚看到有位同学输入的米没有被正确识别，不好意思说！太简单了！（笑）被错误识别成禾了！那“天”呢？有没有别错误识别的？ 【生】：（部分学生回答）有！ 【师】：被错误识别成什么？ 【生14】：大； 【生15】：人„„ 【师】：通过刚才同学们反馈的结果可以发现你们输入的这十个字符有些被正确识别了，有些没有被正确识别？为什么？ 【生】：（小声议论） 【师】：下面咱们一起来探究一下“鼠标输入字符”的原理，下面请同学们翻开课本第86页阅读下面这段文字“用手写板输入汉字的简单原理”。实际上“用鼠标输入字符”的简单原理和它非常相似，不长的一段文字，老师给大家3分钟时间，请同学们阅读这段文字，归纳总结“用鼠标输入字符”的原理。 【生】：（阅读文字） 【师】：有没有哪位同学自告奋勇总结一下“智能鼠标输入汉字”的基本原理？或者总结一下它识别汉字经过了几个步骤？ 【生】：（无人举手） 【师】：我们高新一中的同学都很腼腆，那老师就点将了！（观察学生，指向一位表情若有所思的男生） 【男生1】：第一步先用鼠标输入。 【师】：（鼓励的语气）很好，下面的？ 【男生1】：第二步对汉字进行处理； 【师】：（肯定的语气复述）对汉字进行处理！（鼓励地看着作答男生）第三步呢？ 【男生1】：第三步和特征库进行匹配。 【师】：（复述）第三步和特征库进行匹配。 【男生1】：第四步显示汉字。 【师】：好！请坐！这位同学总结了四步，还有没有其他同学有补充的？ 【师】：那大家一起来看一下老师总结的原理，第一步手写汉字，第二步把鼠标划动的轨迹信息读入到计算机中，第三步进行预处理，第四步笔画识别，第五步和特征库中的标准汉字信息匹配，最后显示汉字。 【师】：虽然刚才这位同学只说到了三步，但是老师觉得他总结的也非常好，因为他提到了其中最重要的两步，一步是预处理，一步是特征匹配。那请同学们再思考一下计算机对字符进行哪些形式的预处理？ 【生16】：规范化！ 【师】：非常好！在我们书写汉字的时候，输入是不是横平竖直，对汉字笔画大小粗细的规范化。还有哪些形式的预处理？（停顿）只是规范化吗？ 【生17】：去噪声 【师】：什么是去噪声？ 【生】：（沉默） 【师】：咱们回到刚才的实践中来看一下，有同学输入的“米”字，很简单的一个字，但是也没有被正确识别，而是被识别成“禾”，他是这样输的（板书—模仿学生输入的“米”字），结果被识别成“禾”！同学们已经了解了“智能鼠标输入汉字”的简单原理，能不能解释一下为什么这个“米”会被错误地识别成“禾”？ 【生18】：把点去掉了！ 【师】：那这是刚总结的步骤中的哪一步呀？ 【生19】：预处理中的去噪声！ 【师】：非常好！因为标准笔画中是没有这样的圆点的，所以被“去噪声”去掉了！还有吗？ 【生20】：还有上面的哪一点！ 【师】：对，因为这点太长了，所以被„„(故意停顿) 【生21】：规范化 【师】：对，被规范化成撇，所以“米”被识别成“禾”。那其它的这几个字符，biang,A,。为什么没有被识别？或者被识别成乱七八糟的其它字？ 【生22】：没有这个字！ 【师】：对!因为特征库（强调）中没有这个字！同学们说的非常好！刚才在实践过程中老师听到有同学在抱怨，这个软件难用死了，输入的又慢，输入的文字又不能被正确识别，„„，那请问同学们，这个文通慧视小灵鼠软件还有用吗？ 【生】：（异口同声）有用！ 【师】：为什么？ 【生23】：不会打字的人能用。 【生24】：不会拼音打字的人能用。 【师】：还有一些行动不方便的残障人士也可以使用！所以我们在对待事物包括智能工具要一分为二地看问题，不能因为一点小小的不足而否定它！刚才通过实践，同学们亲身感受了模式识别技术在生活中的一种应用——用鼠标输入汉字。请问同学们在我们的生活中还有哪些模式识别技术的应用？ 【生】：（小声讨论）
【师】：（指向板书中的模式识别定义）刚才提到模式识别技术是对物体，（故意停顿） 【生】：（齐声回答）语音、图片、字符 【师】：等进行自动识别的技术！那还有哪有哪些模式识别的应用实例？ 【生25】：语音识别！ 【师】：语音识别具体应用实例是？ 【生26】：语音输入文字！ 【生27】：手机中的语音拨号！ 【师】：非常好！还有哪些模式识别的应用实例？有没有看到电影中的高精尖技术？开门都用„„（故意停顿） 【生28】：指纹；
【生29】：眼睛；„„ 【师】：指纹识别，或者是虹膜识别！在课本上还有几个关于模式识别的应用识别，课堂时间有限，无法一一尝试，课下同学们可以自己实践感受！刚才，我们通过实践讨论探究了解了智能鼠标输入汉字的简单原理，其实模式识别的一般过程和它非常相似，包括信息采集、数字信息化、预处理、数字特征的提取、与标准模式进行比较，最后显示出来。（广播展示课件） 【师】：刚才通过实践我们了解了模式识别技术在日常生活中的应用，其实智能工具在生活中的应用非常广泛，老师在这里要给大家介绍一位新朋友小i，大家和他交流一下，或许他能给大家带来一些关于人工智能的其它信息！ 【生】：（打开快捷方式“我是小i”，进入机器人对话窗口，和小i交流） 【师】：大家可以先和小i认识一下！ 【师】：好，老师要打断一下同学们！ 【生】：（集体遗憾的叹气） 【师】：（笑）很多同学都是意犹未尽的感觉！那通过交流，认识了小i，那小i是男生？还是女生？ 【生30】：（异口同声）男生 【师】：是和同学们一样的同龄人？ 【生】：（齐声回答）不是 【生31】：四岁 【师】：（惊讶）啊!那一个四岁的小朋友就能通过上网和大家交流！而且可以同时和这么多同学交流？ 【生】：（小声议论） 【师】：那小i的真实身份是？ 【生】：机器人（部分同学回答） 【师】：那机器人为什么能同时和这么多同学交流，而且能回答我们提出的各种各样的问题？（故作停顿） 【生】：（思考） 【师】：这就是我们这节课要探索的智能工具的第二个研究领域——自然语言理解技术。自然语言技术主要研究的是理解和生成自然语言的技术。自然语言实际上就同学们在日常生活交流中所用到的语言。机器人理解自然语言，回答我们提出问题的过程和人类思考的过程是类似的。举个例子，（手指某位男生）这位男生请起立！
【男生2】：（起立） 【师】：你叫什么名字？ 【男生2】：张鑫 【师】：（惊讶的语气）为什么你能这么快回答老师提出的问题？ 【男生2】：（笑）猜的！ 【生】：（很多学生都笑了） 【师】：（笑着看着其它学生）真的是猜的嘛？这么准猜到自己的名字？应该是„„（故作停顿） 【生32】：大脑 【师】：很好！大脑中的数据库中存储着自己的名字。而且回答之前，你还要理解老师提出的问题——分析老师提出的是疑问句，问的是你的名字，然后才能在大脑的知识库中搜索回答老师的问题。 【师】：其实机器人理解自然语言的过程和人类对话的过程非常类似。（板书机器人对话的关键环节）首先是语言理解，包括词法分析，句法分析，语义分析；然后机器人思考，回答我们提出的问题。 【师】：（鼓励）同学们了解了与机器人对话的简单原理，再来和小i交流一下，这次就不是随意的聊了，大家可以分不同主题（加强语气）和小i交流，看小i是不是什么都懂！或者咱们挑挑他的毛病，看我们提出的哪些问题他能很好的回答，哪些就差强人意了？（结束广播） 【生】：（通过聊天对话框和小i对话） 【师】：（巡回观察学生实践情况） 【生】：（所有学生都兴奋地投入和小i的交流中，有些学生不时小声地相互交流，有些学生不自觉地笑了） 【师】：老师看到大家在与小i交流的过程中，有些同学嘴角不自觉地露出了微笑。大家可以把你和小i的精彩对话发送到我们的论坛中和大家一起共享！在“与小i的精彩对话”主题下，可以发送你和小i的精彩对话片段。 【生】：（继续和小i交流，有些学生都笑出声了，不时拉着相邻同学看他的屏幕） 【师】：（鼓励的微笑）独乐不如众乐，大家把让你发出笑声的，有意思的的对话发送到论坛与更多的同学分享。 【生】：（通过聊天对话框和小i对话） 【师】：（查看论坛发帖情况）老师在论坛上看到已经有一位同学把他和小i的对话发送到论坛上，非常有意思！还有同学用英语和小i交流！还有哪些同学有更有趣的对话也可以发送到论坛上和其他同学分享！ 【师】：课堂时间有限，很遗憾只能再给大家一分钟时间把你和小i的精彩对话片段发送到论坛上，抓紧时间！ 【生】：（回贴发表精彩对话片段） 【师】：（广播） 【生】：（集体叹息） 【师】：（微笑）看来大家还是意犹未尽！一会老师给大家小i的网址，大家课下可以和小i继续交流。 【师】：有哪位同学愿意站起来跟大家分享一下你跟小i交流的对话？ 【生】：（小声地说，但是没人举手） 【师】：（鼓励的笑）大家都很腼腆，不愿意表现自己，不要紧，我们到论坛上去看看。（广播展示论坛上学生发表的与小i的对话） 【师】：通过展示的论坛上发表的我们班同学和小i的精彩对话，我们发现小i可谓是上通体育下知英语，对计算机也颇有研究，还知道windows media player是播放器！那大家觉得小i聪明不聪明呀？ 【生33】：要多聪明有多聪明！ 【师】：有没有同学有反对意见？ 【生】：不聪明！（部分学生回答） 【师】：为什么你会觉得他不聪明？ 【生34】：回答的不对！ 【师】：哦！他的回答和你提出的问题„„ 【生34】：不一致！ 【师】：也就是说„„（故意停顿） 【生34】：答非所问了！ 【师】：这位同学说的非常好！小i答非所问！那为什么小i会答非所问呀？ （学生思考，沉默） 【师】：老师刚才在论坛上看到有一位同学发表的他与小i的对话，可能会对大家有所帮助！我们一起来看一下！
( 展示论坛上该班学生发表的帖子，与小i的对话记录如下：
你 说： 你是谁？
小i机器人 说： 连小i也不认识，你可真逊 你 说： 你叫什么名字
小i机器人 说： 我叫小i,\"小\"呢是小i的的小，\"i\"呢是小i的i 你 说： 你的名字是什么？
小i机器人 说： 你说的这个，我不懂。说点别的吧
) 【师】：开始我们小i回答上来了吗？ 【生】回答上来了。（齐声回答）
【师】那为什么相同意思的问题问到最后小i就不懂了？ （学生小声议论） 【师】：再请刚才这位男生，老师还想问你几个问题，“你是谁？” （该生沉默，其他学生笑） 【师】：（风趣的笑）像我们小i学习了，真的不懂吗？“你是谁？” 【男生2】：我是张鑫。 【师】：“你叫什么名字？” 【男生2】：我叫张鑫。 【师】：为什么张鑫同学可以这么快速地回答老师提出的问题？而小i却回答不了？ 【生35】：他没听懂！ 【师】：对，有句俗话叫：“话有百说”，自然语言是丰富多彩的，让机器人完全理解自然语言还有比较困难的！如果让你作为未来小i的设计者，你会如何设计小i？ 【生36】：教他学更多的话！ 【生37】：让他的知识库越来越丰富。 【师】：这不仅仅是同学么探讨的问题，也是很多人工智能专家探讨的问题！我们现在努力的方向是让机器人越来越聪明，那会不会有一天人类（加强语气）赋予机器人的智慧会超越人类的智慧？ 【生】：会！（一部分学生回答） 【生】：不会！（一部分学生回答） 【师】：下面请同学们来看一个视频片段，也许从这段视频中会对大家有所启发。( 播放《我，机器人》视频剪辑 ) 【师】：大家觉得刚才视频片段中出现的画面会不会发生在我们生活中? 【生】：会！（一部分学生回答） 【生】：不会! （一部分学生回答） 【师】：有争论！实际上，这个问题也是现在许多人工智能专家研究的问题！实际上，现在任何人都无法肯定或预测未来人工智能的发展趋势，就像三十年我们无法预测网络普及到现在这个程度一样！那么未来人工智能的发展趋势、发展方向掌握在谁的手里？ 【生】：（充满自信地大声回答）我们！ 【师】：（鼓励地笑）非常好！看来我们同学都非常自信！通过这节课同学们了解了模式识别技术和自然语言理解技术（指板书中的标题）的应用和原理，激发了同学们了解人工智能技术的兴趣，老师也相信未来人工智能的专家会产生在同学们当中！ 【师】：要称为人工智能的专家，只是掌握本课的知识是不够的，感兴趣的同学下学期可选修信息技术选修模块《人工智能初步》获取更多关于人工智能的知识。在论坛上老师也发表了相关帖子，感兴趣的同学也可以课下登录论坛了解和讨论。 【师】：好，这节课就到这里，下课！ 【生】：老师再见！ 【师】：同学们再见！
