Урок по информатике 8 класс «Искусственный интеллект и машинное обучение».
план-конспект урока по информатике и икт (8 класс)

Познавательные

Личностные

Коммуникативные

Регулятивные

Учащиеся научатся работать с информацией, анализировать и структурировать полученные знания и синтезировать новые, устанавливать причинно-следственные связи

личностное и профессиональное самоопределение (самооценка через осознание возможностей интеллектуальных систем, мотивация к получению профессий в наукоемких областях через интерес к достижениям в области искусственного интеллекта)

Разовьют умение участвовать в диалоге; сотрудничать с одноклассниками в поиске и сборе информации; принимать решения и реализовывать их; точно выражать свои мысли.

Учащиеся научатся

ставить цель и находить оптимальные способы ее достижения, проводить ситуационную и ретроспективную рефлексию, участвуя в подведении итогов отдельных этапов и урока в целом

Этап

Задачи этапа

Деятельность учителя

Деятельность ученика

Организационный

1-2 мин

Проверить готовность детей к уроку.  Настроить на работу

Организует проверку готовности детей. Настраивает на работу.

Готовятся. Занимают рабочие места.

Постановка цели и задач урока. Мотивация учебной деятельности учащихся.

2-3 мин

Заинтересовать детей.

Показать необходимость изучения данного вопроса.

Слайды 1-2

Учитель.

По всей стране с 25 февраля по 03 марта 2019г. стартовал всероссийский образовательный проект «Урок Цифры». Сегодня и мы станем участниками этого проекта. А вот о чем пойдет речь на этом Уроке, я думаю, вы озвучите сами, просмотрев видеоролик.

Демонстрирует видеоролик.

Смотрят видеоролик. Формулируют тему урока. Отвечают на вопросы.

Основная часть.

Актуализация знаний.

15-18 мин

Раскрыть назначение искусственного интеллекта, типы ИИ, историю возникновения и этапы развития, этапы сферы его применения.

Слайды 3-6

Задает вопросы:

Существует ли уже ИИ?

Что такое ИИ?

ИИ - это, прежде всего, научная область, занимающаяся созданием программ и устройств, имитирующих интеллектуальные функции человека.

Это достаточно общее определение, ведь интеллектуальных функций очень много!

Вопрос: Какими же интеллектуальными (умными) способностями мы обладаем? 

Обобщение ответов учителем:

Например, это может быть способность играть в разные игры, запоминать и анализировать что-то, а также это такие понятные для нас с вами вещи, как способность передавать и получать информацию с помощью речи, читать и узнавать, что изображено перед нами, рисовать, писать музыку...

Слайд 7                           

Современные специалисты делят область Искусственного Интеллекта на две большие группы - специализированный (или слабый) и сильный:

●    слабый Искусственный Интеллект (название говорит за себя) решает и справляется только с какими-то конкретными задачами, например, играть в шахматы, или находить и фильтровать спам в почте, опознать котика на фотографии...

●    сильный Искусственный Интеллект - это те самые персонажи (роботы и компьютеры), которых мы видим в фильмах, играх и научной фантастике. Они способны осознать себя и во всем соответствовать человеку или даже превзойти его!

Как и почему появилось такое разделение - отдельная интересная тема.

Слайд 8.

Просмотр видеоролика. История появления ИИ.

Слайд 9.

Вместо поиска общих алгоритмов интеллекта разработчики переключились на инженерный подход. А именно, взять живых людей, как носителей того самого интеллекта, и описать их знания в понятном для машины формате.

Простейшим и самым распространенным видом таких знаний стали простые правила вида ЕСЛИ-ТО, как мы уже вам показали. Этот подход был назван экспертными системами, так как в его построении участвовали эксперты в своих областях.

Слайд 10.

И только около 30 лет назад, в 90-е годы XX века (примерно, когда ваши мамы и папы еще ходили в школу) математики наконец разработали новые алгоритмы, которые стали самым серьезным прорывом в области искусственного интеллекта.

Новые алгоритмы позволили машинам обучаться самим, анализируя разную информацию, приобретая новые знания. Этот подход и получил название - машинное обучение.

Самое главное, что для этого необходимо - набор данных, в которых будут четко обозначены объекты и соответствующая им реакция машины (ответы). Объектами будут данные, которые подаются на вход алгоритма, а ответами - то, что алгоритм должен предсказать.

Слайд 11.

Машинное обучение не стоит на месте, и на этом история не заканчивается! В последние годы исследователи стали больше заниматься интеллектуальными задачами, окружающими нас с вами.

Это и поисковые системы, целиком построенные за счет машинного обучения, и анализ текста, помогающего нам не только фильтровать спам и бороться с злоумышленниками, но и отвечать на вопросы.

Слайд 12.

Что же до шахмат - исследователи с 60-ых годов обещали одолеть в них человека еще тогда, но достичь этого удалось только с приходом машинного обучения. В 1997 году прошел исторический матч между чемпионом мира в то время Гарри Каспаровым, и алгоритмом от IBM Deep Blue. Алгоритм успешно одолел чемпиона мира, и с тех пор лучшими игроками в шахматы мира являются алгоритмы.

Слайды 13 – 18.

А еще в машинном обучении произошла настоящая революция в распознавании изображений -  новые алгоритмы (глубокого обучения и глубоких нейронных сетей - так они называются!), существенно расширили возможности работы с изображениями.

С их приходом произошел качественный скачок: к 2015 году они уже достигли сопоставимых с людьми результатов и даже превзошли их. Удивительный факт - сегодня нейронные сети могут отличить изображение котика от собачки, а собачку от кексика на фотографии, точнее, чем человек!

Демонстрация систем ИИ

Слайды 19-21.

А еще нейронные сети нашли применение в множестве креативных задач, о которых люди раньше даже не задумывались:

• это и стилизация с перерисовкой фотографий, как во многих популярных приложениях где можно стилизовать ваше фото под классиков живописи;
• создание новых реалистичных изображений, включая фотографии людей,
• а также бесконечный поток комиксов, отрисованных нейронными сетями;
• генерация музыки.

Недалек тот день, когда алгоритмы смогут генерировать нам еще целые видеоролики, вплоть до видеороликов с придуманным нами сюжетом под заказ.

Слайды 22-24.

Учитывая все достижения, сейчас семимильными шагами развивается робототехника. Успехов пока не так много, но в ближайшие несколько лет исследователи справятся с имеющимися трудностями. Причем может быть, среди этих исследователей будете и вы.

Слайд 25.

Эта область никогда не стоит на месте, все время появляются новые приложения и совершаются существенные прорывы. В ней, как никогда и как нигде, востребованы новые исследователи, и сейчас отличное время, чтобы начать этим заниматься.

 А для этого нужно все время учиться, пробовать новые инструменты и экспериментировать. Невозможно учить машины и проектировать искусственный интеллект, если недостаточно хорошо умеешь учиться сам!

Формулируют определение ИИ, записывают его в тетради. Отвечают на вопросы. Участвуют в дискуссии.

Первичное усвоение новых знаний.

Выполнение практического задания

10-12 мин

Показать практическое применение технологии машинного обучения с использованием программных средств.

Слайды 26-28.

Учитель.

Вам предстоит наладить работу зоопарка, где большую часть работы выполняют роботы. На начальном этапе роботы будут постоянно допускать какие-то ошибки, например, собакам будет доставаться корм для кошек, а игрушки для кошек попадать в секцию для волков. Это происходит из-за того, что робот не понимает, кто где находится, а просто работает по алгоритму, который уже давно не обновлялся. Вместо того, чтобы перепрограммировать робота каждый раз, лучше научить его отличать зверей друг от друга. И здесь нам на помощь придет искусственный интеллект.

Контролирует работу детей. Помогает.  Консультирует. Советует.

Работают в он-лайн тренажере «Зоопарк»

Рефлексия.

1-2 мин

Выявить эмоциональное состояние после урока.

Что вы чувствовали при работе с программой?

Понравилась ли она вам? Удобна ли для использования?

Выражают собственное мнение, аргументируют его.

Домашнее задание.

1 мин

Продолжить работу в он-лайн тренажере, получить сертификат, распечатать его

Записывают домашнее задание.

Первичное закрепление.

3-4 мин

Проверить степень усвоения учебного материала

Слайды 29-30

Учитель формулирует вопросы.

Отвечают на вопросы.

Подведение итогов

1-2 мин

Слайды 31-32.

Подведение итогов занятия. Выставление оценок.