人工智能中的过程与控制

江阴市河塘中心小学 董忆

一、教学目标

信息意识：通过AI生图预测未来样貌、探究生活中人工智能系统等活动，感知人工智能系统的功能与应用场景，认识到信息在人工智能系统中的核心作用，提升对人工智能技术的敏感度和关注度。

计算思维：分析人工智能生图活动的操作步骤，归纳总结人工智能系统的输入、计算、输出三环节模型，理解各环节之间的逻辑关系，初步形成对复杂系统的拆解与建模能力。

数字化学习与创新：运用人工智能小程序探究生活中人工智能系统的工作环节，利用AI生图工具将线稿转化为成品图，在实践中掌握数字化工具的使用方法，培养基于数字化平台解决问题和创新创作的能力。

信息社会责任：通过体验AI生图中人类对人工智能的控制过程，认识到人工智能是可控制的智能系统，明确人类在人工智能技术应用中的主导地位，树立合理、安全使用人工智能技术的意识。

 

二、教学重难点

教学重点：掌握人工智能系统输入-计算-输出的完整工作流程；理解人类通过精准输入指令实现对人工智能的控制过程。

教学难点：理解输入、计算、输出三环节在人工智能系统中的作用；知道人工智能是可控制的智能系统。

 

三、课时安排

1课时

 

四、教学流程

（一）导入

师：AI可以预测出长大后同学的样貌，哪位同学愿意上台试试看？

流程：1、拍摄一张现在的照片上传到平台；2、输入同学未来想从事的职业（工程师）；3、点击开始生图按钮；4、图像生成。

师生共评AI生成的图像。

师总结：同学们，其实这是运用了人工智能中的AI生图技术。通过AI生图，我们发现人工智能可以快速处理复杂的任务，所以，人工智能是一个智能系统。那么人工智能系统是怎么工作的呢？今天我们一起来探究《人工智能中的过程与控制》。

设计意图：通过趣味性的活动引入人工智能主题，激发学生的学习兴趣，使学生初步感知人工智能系统的强大功能，为后续讲解人工智能系统的三环节模型以及探究其中的过程与控制做好铺垫，让学生在轻松愉快的氛围中开启对新知识的学习。

（二）新授

1、AI生图

师：请问刚刚在课前AI生图的活动中，操作分为哪几步？

学生回答。

预设：

第一步：向人工智能发送学生图片与未来职业信息。

第二步：人工智能分析指令要求，加工同学成年后的样貌模型。

第三步：生成预测图。

师总结：第一步其实就是这就像给AI出了一道题，我们这一步称之为输入。第二步则是AI拿到照片后，会悄悄分析我们的五官，再根据时间算变化，就像是AI在“动脑子思考这道题该怎么做”，这一步可以总结为计算。第三步，AI生成预测图，则是AI把题目的答案写出来了，这一步我们称之为输出。所以，AI生图就像我们做数学题一样，要经过输入、计算、输出这三个环节。

师：是不是所有的人工智能系统都按照输入、计算、输出三个环节工作的呢？接下来我们验证一下。

设计意图：通过人工智能生图的具体操作步骤分析，引导学生逐步认识人工智能系统的工作流程，将抽象的输入、计算、输出概念转化为具体可感的操作环节，帮助学生初步构建起人工智能系统三环节模型的认知框架，为后续深入探究不同人工智能系统的工作机制奠定基础。

师：你知道生活中有哪些人工智能系统吗？

学生回答。

师：同学们回答得都很积极，像我们常见的智能语音助手，扫地机器人，文本生成都属于人工智能系统的范畴，接下来，尝试体验AI生成小故事，探究它的工作流程和我们刚刚总结的规律是否一致？

3、AI文本生成

师：同学们，我们写一个小故事要具备四个要素分别是时间、地点、人物、事件。在什么时间，某个地方，谁发生了什么事情。接下来，我们利用这四要素，让AI为我们生成一个100字左右的小故事。总结AI故事生成的工作流程。

活动一：在文本生成.html网页中，体验AI文本生成的过程，总结AI文本生成的工作流程。

学生体验AI文本生成，总结AI文本生成的工作流程。

预设：

第一步：在网页中输入时间、地点、人物、事件这四个要素信息，这相当于给AI提供了创作的素材，也就是输入环节；

第二步：AI分析这些输入的信息，在内部进行复杂的分析和创作构思，这如同在大脑中构思故事内容，属于计算环节；

第三步：AI将构思好的故事以文字的形式呈现出来，这就是输出环节。

师总结：大家总结得非常准确，从AI文本生成的过程我们也能清晰地看到，它同样是遵循着输入、计算、输出这三个环节来工作的，

师：那么这三个环节分别在人工智能系统中发挥着怎样的作用呢？

设计意图：通过让学生亲身体验AI文本生成活动，从熟悉的写故事场景出发，引导学生自主探究并总结出AI文本生成的工作流程，使学生深刻理解人工智能系统三环节模型在不同类型人工智能应用中的通用性，强化学生对该模型的认识和掌握，提升学生自主探究和归纳总结的能力。

3、人工智能系统的三个环节

（1）输入

师：课前活动的过程中，如果我们给AI的输入是“模糊的照片”，AI能做好预测吗？

邀请学生回答，教师总结。

不能，输入的指令要精准，AI才能理解人类的需求和意图，提供相应的服务和反馈。

师总结：输入环节是人工智能与人类建立沟通的过程。

（2）计算

师：计算其实就是AI在思考的过程。在课前活动中，计算环节是怎样呈现的呢？

教师分解问题，引导学生回答问题。

师：AI主要分为两步，第一步是分析输入信息。AI首先会分析我们上传的照片，识别出五官的特征。第二步是加工信息。AI会根据学生样貌和职业要求，运用它内部已经学习到的关于人类面部变化的知识和规律，进行模拟和计算，预测出我们未来可能的样子。

师：接下来，我们一起来体验一下人工智能的图像分析过程，老师有一张图片，想请大家分析一下，这个人有怎样的特点？

活动二：人脸分析师，分析图片中的人脸有怎样的特征。

上台学生观察后回答，台下学生补充，教师用简单板书记录。

师总结：这就是AI计算的第一步——分析输入的信息。

师：如果我们现在12岁，20年后，相貌会有哪些变化？请同学们根据下方图表中的特征，完成活动三。

活动三：人脸预测师，20年后，图中人的相貌会有哪些变化？

五官部位	20 年后的预测变化	我的预测理由
眼睛形状	□ 基本不变 □ 眼角略下垂 □ 眼型更柔和	例：我觉得眼睛形状不会大变，可能会因为长大更有神
鼻子高低	□ 基本不变 □ 更立体 □ 变化不大	例：爸爸的鼻子很高，我可能长大后鼻子会更挺
眉毛粗细	□ 基本不变 □ 略变粗 □ 略变细	例：眉毛粗细好像和遗传有关，应该不会有太大变化
脸型类型	□ 基本不变 □ 变圆润 □ 变修长	例：现在是圆脸，长大后可能会慢慢变成椭圆形脸
嘴巴大小	□ 基本不变 □ 略变大 □ 变化不大	例：嘴巴大小应该不会变，可能会因为牙齿整齐更好看

师：我们通过分析五官特点，现在再结合这些“变化规律”，就能算出 20 年后、50 年后的样子——这就是 AI 计算的第二步：根据规则加工信息。

师：刚刚在预测的过程中，我们凭借的是自己的认识和经验，AI也是如此，通过学习人类面部变化的知识和规律，从而准确预测我们未来的相貌。

师：人工智能有一项特殊能力——学习进化。人工智能系统可以通过分析海量的数据不断优化解决问题的方法。

（3）输出

师：人工智能系统输出环节都有哪些呈现形式?

师：AI预测未来相貌的活动中，人工智能的输出是什么呀？

样貌预测图。

师：AI 完成计算后，会把结果以我们能看懂的方式告诉我们。

师：在AI文本生成活动中，输出又是什么呢？

小故事。

师：文本、声音、图像、动作等。输出的内容要准确、清晰，这样我们人类才能明白AI想要表达的意思。

设计意图：通过一系列具体的人工智能应用活动体验与深入分析，让学生从直观感受上升到理性认知，清晰理解人工智能系统输入、计算、输出三个环节的具体内涵与相互关系。在输入环节，明确其是人工智能与人类沟通的起始，精准输入指令是关键，为后续环节提供基础；计算环节如同人类思考，AI先分析输入信息，再依据内部学习到的知识规律加工信息，且具备学习进化能力以不断优化；输出环节则是将计算结果以人类能理解的形式呈现，内容需准确清晰。这样的设计有助于学生全面、深入地掌握人工智能系统核心工作逻辑，为后续理解人工智能在生活各方面的应用及控制机制筑牢根基。

4、AI生图

师：我们刚刚和同学们共同探究了人工智能的工作流程，接下来，老师要考验大家，请同学们运用刚刚所学的知识，小组合作，利用AI生图工具，完成一个创作任务。老师这里准备了同学们绘制的现代建筑的线稿，你们能否运用人工智能技术，把线稿变为成品图？

活动四：学生挑选线稿，填写设计意图，运用人工智能技术，生成成品图，并提交。

学生完成作品，并提交。

师生共同赏析学生的作品。

师提问：AI生图的结果符合你的预期吗？

不符合。

师：人工智能系统根据用户输入的指令，生成成品图，你的指令越精准，生成的作品越符合你的预期，接下来，请同学们再次尝试。

活动三：学生挑选线稿，利用AI优化设计意图，生成成品图，并提交。

教师讲解操作步骤，学生生图。

师总结：人工智能是可控制的智能系统，它按照人类设定的规则工作，最终的决策权和控制权仍掌握在人类手中。

设计意图：通过两次运用人工智能技术将线稿变为成品图的活动，让学生亲身体验人工智能系统是可控制的。学生先初次尝试生成不符合预期的图像，再通过优化设计意图精准输入指令，生成更符合预期的图像，这一过程使学生深刻认识到人类对人工智能系统的控制作用，明白人类可以通过精准输入指令来引导人工智能生成符合需求的结果，进而理解人工智能系统是按照人类设定的规则工作，其决策权和控制权始终在人类手中，强化了学生对人工智能是可控制的智能系统这一概念的认识。

 

（三）总结

师生共同回顾和总结本节课的学习内容。

师：同学们，今天我们一起走进了人工智能，了解了人工智能系统的三个环节，也就是输入、计算和输出。通过AI生图，理解了人工智能系统的三个环节在其中的重要作用。而且，我们还亲自体验了AI生图，通过精准输入指令，能让它生成符合我们需求的成果，理解了人工智能是可控制的智能系统。现在，请大家来说说，这节课你都有哪些收获呢？

学生分享自己的收获。

师：请同学们结合本节课的学习情况，填写学习评价表。

学生填写学习评价表。

师总结：希望大家在今后的生活中，能继续保持对人工智能的好奇心和探索欲，用我们学到的知识，去发现更多人工智能的奥秘。