初中人工智能课程 第3课 机器学习初探 教学设计.docx

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课题

《人工智能之机器学习初探》

学科

信息科技

授课对象

七年级

教学用书

青岛版教材

课时

1

教学流程

教学目标

1.通过类比人的学习过程，了解机器学习的概念；

2.通过水果模型训练与测试活动，了解机器学习一般过程；

3.通过猜拳小达人活动，体验利用“慧编程”实现机器学习过程一般过程和方法；

4.激发探索人工智能技术原理的学习兴趣。

教学重点及难点

重点：机器学习的原理、机器学习一般过程

难点：机器学习的原理和一般过程

教学过程

环节

内容

设计目标

教师

学生

热身活动

情境导入

1.热身活动：猜明星

（1）如何找自己像哪个明星？（微信搜一搜）

（2）猜照片中的明星是谁：于敏、孙家栋；（百度图片有哪些信誉好的足球投注网站）

立德树人：这些为国家安定和人民幸福生活做出杰出贡献的人，才应该是我们心中真正的大明星。

2.课堂调查

刚才我们所用到的图片识别技术就是现代人工智能技术的应用，今天我们这节课就来探讨一下，人工智能的问题。对于人工智能技术，同学们了解多少呢？我们接下来就来先做个调查。

下列人工智能技术应用你使用过吗？

A.人脸识别支付

B.淘宝智能客服

C.手机APP识别绿植

D.智能语音输入法

引导学生认识这些技术背景都隐藏着类似人类学习的机器学习。

机器是如何识别你的脸？机器识别之前需要有个认知你的过程，就像我们认识一个人需要见过几次面才能将其面部特征记录下来。

机器如何听懂你说的话？机器识别你的话语之前，也需要有个认知汉语的过程。

机器要认知一个事物，不管认人还是学语言，就像我们人一样必须要学习。我们称之为机器学习。

3.提问：什么是机器学习？机器又是如何学习的呢？它跟人的学习一样吗？

4.出示课题：人工智能之机器学习初探

参与猜明星活动，互动问答。

生：能与调查

思考并回答问题

通过猜明星，让学生进行上课状态，体验人工智能技术应用，同时树立正确的明星观。

通过对身边的人工智能应用的实例导入，让学生感受到身边的人工智能技能的应用无处不在，而这些技术的应用都离不开机器学习，这一步将大大激发学生的学习兴趣。

激趣分析

探究新知

1.设疑：什么是学习呢？请同学个带着两个问题来观看一段视频，播放《超能查派》电影片段。

问题1.视频中的机器人学习了哪两个词语？

问题2.机器人是如何学会的呢？

2.问题互动：视频中的机器人学习了哪两个词语是什么？它是怎么学会的呢？

3.揭示人的学习过程

电影其实就是模仿我们小时候牙牙学语的场景，当我们还在学习说话时，父母会拿一件东西放在我们面前告诉我们这是什么，然后让我们，反复看、听、触摸，进入大脑，大脑中就有了这件物品的的印象，我们把这个印象称为模型，有了这个模型后，下一次当我们再看到这件物品就会说出这件东西的名字，这是人的学习过程。

4.引导认识“模型”习得过程

从上面的分析，我们能否得出这样一个结论，我们认不认识一件事物，关键看大脑中有没有这个事物的模型。

模型是怎么获得的呢？回顾视频中机器人学习认识手表的过程，强调模型的建立，必须通过五官感知，然后寻找特征，记忆模型，然后用模型去预测判断新事物，当有新的事物出现，无法判断或判断出错时，重复上述流程。

了解了人的学习过程，那么机器学习过程呢？

带着问题观看视频

生：watch、chicken，多次看、多次听后在大脑中形成手表的模型

认真倾听讲解

参与答题

认真倾听

机器学习过程其实就是在模仿人的学习过程，当我们把人的学习过程讲清楚了，那么对于接下来的机器学习原理的难点的突破，做好充分的铺垫。

实例演示

知识迁移

1.提出假设

什么是机器学习呢？到此，我们是否可以提出这样的一个假设，机器之所以能够识别物体，是不是也应该有这么一个模型呢，那么这个模型是不是也是可以学习获得呢？

那么这个假设对不对？我们通过一个机器学习的平台来直观的感受一下机器学习的过程吧。为了更好地帮助同学们理解机器学习的过程，我们给同学们展示谷歌机器学习可视化平台，来验证一下这个假设。

2.平台实验

（1）界面介绍：我们先来看看界面，左边输入，相当于人的眼球看到事物环节，中间是学习，相当于人脑建立模型环节，右边是输出判断结果。

（2）设疑：我们以计算机识别苹果、梨、和桔子为例，现在计算机会识别吗？为什么

（3）演示讲解学习模型：

首先我们给三个模型起个名称，这样机器就会知道它是苹果、梨、桔子，

接下来我们开始让机器训练学习

学习的第一步：我们要让计算机看到苹果，把苹果放在镜头前让摄像头感知，

学习的第二步：到了中间学习环节，点击训练动作一按钮开始学习

学习的第三步：不断地转动苹果，不断采集苹果的图像样本，来提取特征、训练模型，当样本量足够多的时候，完成苹果模型的训练，

（4）设疑：为什么要转动苹果？

人看到是现实事物，计算机采集的图像是数据。不同的角度苹果