第二节 用智能工具处理信息课程内容标准1、初步掌握用计算机进行信息处理的几种基本方法，认识其工作过程与基本特征。2、通过部分智能信息处理工具软件的使用，体验其基本工作过程，了解其实际应用价值。一、教材分析1、本节的作用和地位沿着技术发展趋势，信息技术自然会涉及到智能信息处理，这也是前沿技术在日常应用中的体现。高中学生有必要也有兴趣追求和学习前沿技术。本节内容要求学生在使用智能信息处理工具软件的过程中，对智能信息处理工具进行初步体验，并形成感性认识。2、本节主要内容介绍基于学生在体验中形成认识的思考，教材中设计了一系列操作活动，让学生根据自己的兴趣和实际情况，有选择地进行体验式实践。本节采用了“情景引入操作体验了解原理应用展望”的线索组织内容，具体如下：“情景引入”：本节以世界第一个新闻虚拟主播安娜的事例作为情景引入，吸引学生对神奇的智能信息处理世界产生兴趣。“操作体验”：教材设计了5个典型的智能信息处理活动，主要涉及了两个方面的研究范畴，即模式识别类和自然语言理解类。活动1：手写输入，语音输入；活动2：光学字符识别（OCR）；活动3：自然语言对话（文本对话）；活动4：自然语言对话（文本对话及机器人形象）；活动5：机器翻译。“了解原理”:对上述5项活动的工作原理进行简单分析，让学生做到知其然，也能初步知其所以然。“应用展望”:智能信息处理工具的开发和应用，正是由于实际需要而不断地发展着。这部分内容罗列了一些应用实例，及其对人们生活学习方面的影响。“拓展”部分主要介绍了电脑写作的情况，目前利用电脑来进行文学创作，这一现象引发了人们的极大兴趣和疑虑。该部分内容作为教材正文的一个补充，让学生对智能信息处理工具有一个更全面的了解。3、重点难点分析教学重点：能体验智能信息处理工具的应用。让学生在操作体验智能信息处理工具的实际效果，感受智能信息处理技术对日常生活的影响。教学难点：简单了解智能信息处理工具的工作原理。这部分内容可以帮助学生更加深入了解智能信息处理方面的知识，激发学生学习人工智能知识的兴趣。更加有趣的内容，学生可在选修模块人工智能初步中进行深入的学习和探讨。二、教学建议1、课前准备教师可以根据教材中5项活动的要求，根据实际情况，为学生使用的电脑准备好手写板、麦克风或扫描仪(并安装好OCR软件)、或双向翻译软件等。2、教学策略对于教材第一部分内容“体验智能信息处理”，教师可以为学生创设开放的操作实践环境。教师可根据学校教学环境的实际情况，在5项活动中有选择地组织学生开展学习活动，也可以根据活动内容让学生独立体验，还可让学生在分组操作和讨论中体验某些智能信息处理工具的工作方式。在教材第二部分“智能信息处理方式”的教学过程中，教师可让学生在了解了人工智能的两个应用领域（即模式识别和自然语言理解）之后，鼓励学生讨论和交流对智能信息处理工具的工作方式的理解。在这个过程中，教师给予适时恰当的引导，让学生在智能信息处理工具的使用过程中感受到喜悦。“智能信息处理的应用”部分，学生可以根据教材内容向全班同学推荐，并列举智能信息处理在某一方面的应用，师生一起来共同感受。3、问题考虑在自然语言理解类方面的应用中，学生接触到的绝大部分是英文环境下的自然语言对话(例如和网络机器人对话)，针对这一问题教师可以引导学生分析和讨论利用汉语进行智能对话存在的困难，以及由此产生网络环境中的国际话语权问题，激发学生努力学习，在探索中不断创新，争取将来在这一领域能为让中国在网络环境中夺得国际话语权作出贡献。三、练习说明本节练习是对教材正文中人工智能的两个研究范畴的一个补充。在线下棋是一类比较成熟的智能信息处理应用，该部分的设计可让学生运用教材正文中的内容再一次理解智能信息处理的一般过程。四、参考教学案例（一）课题名称 用智能工具处理信息。（二）教学目标认知：能从操作的过程中了解智能信息处理工具的基本工作过程。 技能：(1)能使用部分智能信息处理工具。(2)简单了解智能信息处理工具的工作原理。情感：(1)认识到智能信息处理这一前沿技术的实际应用价值。(2)能在应用和体验智能信息处理工具的过程中，形成对信息前沿技术探索的强烈要求。 （三）教学重点和难点教学重点能应用和体验智能信息处理工具。 教学难点 简单了解智能信息处理工具的工作原理。 （四）教学方法1采用案例分析、实践探究的学习方法。2通过交流分享探究过程所获得的感受。3通过讲解加深学生对原理的理解。4利用作业反映学生应用和体验的结果。 （五）教学环境网络教室 （六）教学过程1课时安排本节课教学时间为2个课时：课时主要内容第1课时1对智能工具应用案例进行分析，了解智能工具的应用范围；2对各种智能工具进行有选择的操作，体验智能工具的功能。第2课时1交流分享体验结果；2了解各智能工具的工作原理；3课堂作业巩固学习内容。2教学流程环节教师活动学生活动设计意图第1课时引入1登录教材P.88中所展示的有关全球第一个虚拟主播安娜的网站http:/www.ananova.com/vedio/。2指明进行信息处理的方法是多种多样的，这节课中我们将使用智能工具，其技术更具前沿性。通过对虚拟女主播的视听感受人工智能的神奇效果。一开课就展示虚拟女主播，创设展现人工智能的神奇效果的氛围。案例分析1引导学生阅读5个案例智能工具应用案例（详见“教学网页”）。2引导学生分析案例中所提及问题的解决手段，即用到何种智能工具：案例1：扫描仪+OCR；案例2：语音识别系统；案例3：双向翻译系统；案例4：机器人+自然语言理解；案例5：机器人。 阅读5个智能工具应用案例，讨论、分析案例中所提及问题的解决手段。让学生较全面地了解智能工具的应用领域。操作探究 要求学生在模式识别和自然语言理解两大领域中的5项活动（详见“教学网页”）中至少选择两项进行独立的操作。 1独立操作探究。 2讨论操作方法，比较操作结果。 让学生在独立操作的过程中形成自己对所操作工具的认识，并在讨论、比较中感知智能工具处理问题所获得结果的不确定性。第2课时交流分享 提请学生就自己所选择的活动过程及结果发表意见。 交流分享操作探究的结果。 让所有的学生对各个活动中所使用的智能工具的性能、功效等，有较全面的感知。归纳提炼帮助学生从同学的交流和课本中归纳提炼出各种智能工具的工作原理：一、 与一般处理工具的区别：1处理问题的对象、性质、方法、过程、结果均不同；2处理的问题是不确定的、非结构的、没有固定算法的、处理的过程是推理控制的过程，最终得到的结果也是不太确定的二、主要研究领域：1模式识别技术：样本采集、信息的数字化、预处理、数据特征的提取、与标准模式进行比较、分类识别；2自然语言理解：词法分析、句法分析、语义分析三、简单原理：1用手写板输入汉字：手写汉字、信息读入、预处理、笔画识别、特征匹配、显示汉字；2通过网络与机器人对话：语言理解、思考、语言生成；3翻译系统：输入待翻译的源语言文本、确定对应单词、确定语法结构、翻译、输出翻译后的目标语言文本。 1理解各种智能工具的简单工作原理。 2理解智能工具处理信息与一般工具的区别。 为学生的学习进行整理归纳。练习拓展 1开展课堂测试（内容见“教学附件”）。2鼓励学生完成课本中的练习。3提出国际话语权问题让学生思考、讨论。 1完成测试内容，并以记事本的方式保存。 2尝试进行在线下棋。1通过课堂测试的方式帮助学生巩固本节课的知识。2利用学生在操作探究过程中有深刻感受的国际话语权问题激发学生努力学习、不断创新。（七）教学网页任务一览表阅读案例 操作实践 理解原理 归纳小结 案例1：王主任走进了办公室，一眼看到宇飞正在看报纸，二话不说拿过了宇飞的报纸，把一本书放到了宇飞面前。“把第二章和第三章的内容打出来，准备作为公司职工培训教材”。向来不紧不慢的宇飞，这次可真急了，虽然只有两章的内容，但是文字量足有70多页，怎么办？案例2：2003年8月1日，卡塔尔半岛电视台再次播放了据称是伊拉克前总统萨达姆的讲话录音。萨达姆在讲话中号召伊拉克人民“利用各种方式”赶走美英占领军。美国中央情报局官员随后发表声明称，中情局专家在对这盘录音带进行对比分析后，认为录音带上的声音“十有八九出自萨达姆本人”。案例3：21CN的商务邮箱提供了一项“翻译邮箱”服务。我们借助这项服务，向翻译邮箱发出了如图1所示的帮助请求，图2是立刻接收到的帮助结果。当我们直接将这个结果当成是原文再一次请求帮助的时候，收到了如图3所示的结果。图1 发送翻译请求图2 翻译结果图3 翻译结果案例4：“把窗帘拉上，看看体育频道”；“查查北京的天气情况”随着演示人员用嘴发出一道道指令，开着的窗帘自动合上了，电视自动转到了中央电视台的体育频道，与此同时，电脑屏幕上立即更换上了显示北京当天天气预报的网页。这是中科院自动化所中科模识科技公司的演示现场。演示人员与机器的“对话”变成了真正的语音了，不过这是单向的对话。 案例5：2003年2月7日，国际象棋特级大师卡斯帕罗夫与电脑软件棋手“小深”惊心动魄的“人机大战”在纽约降下帷幕。在总共六局比赛中，双方各一胜一负，另有四局打成平手，同积分，不分伯仲。1997年，卡斯帕罗夫曾败给IBM公司超级计算机“深蓝”，引起全球轰动，在那场交锋中，卡斯帕罗夫下得非常保守。但网上实况评棋人士认为，此次与“小深”对阵，卡斯帕罗夫“使出了标志性的攻击棋路”。39岁的卡斯帕罗夫在赛后表示，能够与“小深”最终战平他感到“相当满意”。这位俄罗斯人透露，最后一场决胜局比赛，曾令他回想起1997年大战“深蓝”时的危险场面。当时，卡斯帕罗夫正是在关键的最后一场比赛中败北，最终在总比分上输给了“深蓝”。卡斯帕罗夫说，这次他的惟一目标就是保证“不要输”。他声称，虽然“小深”比“深蓝”更强大，但自己在比赛中从来没有真正落于下风。“我只输了一场，而且那还是因为一个非常非常可怕的错误，”卡斯帕罗夫说，“但这并不意味着机器打败了我”。输给“深蓝”后，卡斯帕罗夫一直不服，找出种种理由为自己辩护。分析人士指出，这次卡斯帕罗夫虽未能报一箭之仇，但平局多少也算为他挽回了一点面子。卡斯帕罗夫与“小深”的比赛是首项得到国际象棋联合会授权的“人机大战”。此次没有分出最后胜负，也使人与电脑棋手究竟谁更厉害的争论暂时不能得出最后结论。活动一：安装并启动“汉王OCR”软件，快速阅读软件帮助；利用“汉王OCR”识别右栏所示的三个已扫描文件，分析其识别率；就三次识别结果讨论分析其识别的简单原理；从纸张的质量、扫描效果等方面分析识别率差异的原因。相关资料下载：“汉王OCR” 文件1（平整） 文件2（褶皱） 文件3（报纸）活动二：安装并启动“文通慧视小灵鼠”软件，快速阅读软件帮助；下载右栏中的WORD文档，利用“文通慧视小灵鼠”的鼠标输入功能，在该文件中对应已有文字进行“鼠标输入”；就鼠标输入结果讨论分析其识别的简单原