資源簡介

課 題 第2課 什么是機器學習
教學目標 １.通過對圖像識別軟件的體驗，初步了解機器的視覺識別。 ２.通過類比人自身學習的過程，簡單了解機器學習的基本原理。 ３.建立對人工智能正確的認識，激發對科技的熱愛。
教學重點 通過類比人自身學習的過程，簡單了解機器學習的基本原理。
教學難點 通過類比人自身學習的過程，簡單了解機器學習的基本原理。
教學準備 1.圖片素材，植物花卉實物。 2.網絡。 3.圖像識別軟件與相關硬件，投屏工具軟件。如雨燕軟件（支持網絡和USB兩種連接方式）等 。 4.相關教學資源。
教 學 過 程 教學環節 設計意圖
一．情境導入 暑假中，小銘同學在陽谷金水湖游玩,路邊和小丘陵上開滿了漂亮的花，還有各種景觀樹木。小銘在花叢中、小樹下拍照記錄這美好的時光，還發到了朋友圈和小伙伴們分享，大家紛紛點贊。 這時有個同學留言問到：“好多花啊，很多都不認識。小銘，它們都叫什么名字啊？”小銘被難住了,他也不知道這些花叫什么，大家能來想個辦法幫助他嗎？ 同學們你們都想起什么好的方法了？（讓學生討論，踴躍發言，學生的回答中有用手機拍照可以適時引用導入。） 老師請了一個小助手，咱們請它來幫一下忙好不好？ 二．試一試 機器視覺識別體驗： 活動指導： ① 手機連接電腦，廣播桌面。（或連接大屏） ② 打開手機相冊展示圖片，展示要識別其中一幅圖片。 ③ 打開微信——小程序——找到“識花君”軟件 ④ 打開相冊中圖片識別。 ⑤ 展示識別結果。 手機也就是一個機器，為什么機器能夠認出來這些植物 三．說一說 手機能夠認出來這是哪一種植物，并不是我們現在的手機有多么強大的功能，而是依賴于特定的軟件，而這些特定的軟件，又依賴于人類智慧的結晶：人工智能。人工智能是人賦予機器的智慧。這種軟件有很多，剛才我們用到是微信里面的一個小程序，軟件叫“識花君”。 四．做一做 為什么機器能夠認出來圖片或實物呢？它是怎么實現的？ 在研究這個問題前大家先做這樣一個實驗，想一下我們自己認識同學的過程。 （一）認識新同學 1.老師逐一出示多張同班同學照片，讓同學一一辨認。為什么都認識？原來都見過，都熟悉。我們認識同學的過程首先通過觀察，認知到這位同學的一些特征，通過這些特種，就可以確定照片中的是這位同學，這是人對于事物的常見的認知方法。（數據輸入） 2.突然出示一張不認識的照片，問同學認識不認識，為什么不認識？沒見過，原來沒見過就不認識，因為腦子中沒這個人的信息。 3.出示陌生人角度、大小不同的照片及名字。我們把他做為一個新同學，大家來認一下。思考你怎么才能把記住，以后見了能認出來，相互討論一下。說一說你是怎么記住這個人的。（討論內容如記住的他模樣、個子高矮、穿著……）。 4.根據學生的回答老師總結： 同學們主要做了一下工作，首先反復觀察圖片，找出這個同學的特點，與其他人不一樣的地方，（特征提取）；然后對這些特點在腦子里進行綜合歸納，形成這位新同學的初步印象，一遍一遍總結加強記憶。 5.現在驗證一下，出示另一組多人照片，看能不能找到這位同學，進行驗證。不正確的怎么辦，重新找特點再進行總結歸納。出示另一組圖片（如都是臉部），　像這樣通過幾次強化記憶，就基本記住了。（訓練模型） 這個過程對我們來說就是一個學習的過程，學習不光是指學習知識，認識一位同學和認識文字一樣都是學習。 （二）機器圖像識別 手機實際就是一個機器，它能認出圖片前也有一個學習的過程，基本和你學習的過程差不多。 我們簡單描述一下機器學習的過程： 1.把大量的數據給計算機（計算機把所有輸入給它的信息都統稱為數據），如把同一個人多張不同角度、大小的圖片輸入給計算機，計算機反復觀看提取這個人的特征。（相當于我們說的找這個同學自己的特點） 2.然后對這些特征進行總結歸納出一定的規律，這個規律在這里也可以看作是認識的方法，再一遍一遍評估驗證，測試識別結果成功率，這個過程就是訓練模型。 3.評估驗證結果滿意再拿去應用，如輸入一張人的圖片就知道人的姓名和年齡等。 機器（計算機）它自己總結出來的規律和方法的過程就叫作“建模”，相當于人思維考慮的過程。機器（計算機）它自己總結出來的規律和方法的叫作“模型”。計算機反復看圖，總結出規律，然后學會圖像識別等功能的過程，就叫作“機器學習”。 手機的軟件有了這種本領就可以把圖片識別出來。 四、人與機器學習過程對比： 人認識新同學的學習過程： 機器識別圖像的學習過程： 同學們想一想，人工智能技術這么厲害，是不是什么都認識，每次都識別正確？ 同學們先想一下，你有過認錯人的時候嗎？你剛才在圖片認識的新同學如果到了你面前你一定能認出來嗎？是可能認出來對吧，如果不學習一定不認識。 同樣人工智能產品也會出現這樣的失誤？這種失誤是怎么產生的？怎樣能減少這種失誤呢？我們下一節課中再講解。
教 學 反 思

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