Технологическая карта урока «Искусственный интеллект и машинное обучение»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 16 г. Невинномысска Ставропольского края

Урок информатики на тему:

«Искусственный интеллект и машинное обучение»

в рамках Всероссийской образовательной акции 

«Урок цифры»

 КЛАСС:   8А класс    

УЧИТЕЛЬ: Назаренко Людмила Николаевна

КОЛИЧЕСТВО ЧАСОВ: 1 час

г.Невинномысск, 2019 год

Конспект урока

Данные об учителе:    Назаренко Людмила Николаевна, учитель информатики МБОУСОШ №16 г. Невинномысска

Предмет: информатика      Класс: 8     Учебник Босова Л.Л. Информатика: учебник для 8 класса/Л.Л. Босова, А.Ю. Босова. -2017г

Тема урока: Искусственный интеллект и машинное обучение.

Цель: создание условий для осознания школьниками важности построения дальнейшей индивидуальной образовательной траектории и ранней профориентации через знакомство с перспективными направлениями развития ИТ-индустрии (на примере искусственного интеллекта и машинного обучения).

 Задачи

Образовательные: Познакомить школьников с основными проблемами, которые решаются с помощью современных интеллектуальных систем;

Развивающие: Расширить представление школьников о технологиях машинного обучения и перспективах развития этого направления ИТ-индустрии; познакомить с основными видами задач, решаемых с помощью систем машинного обучения в разных областях и сферах деятельности человека.

Воспитательные: акцентирование внимания на том, чтобы познакомить школьников с современным уровнем развития технологий на примере технологий искусственного интеллекта, которые не только улучшат качество жизни и работы людей, но значительно ускорят и изменят процессы и способы решения различных задач, требуя от специалистов любых профессий в будущем (в том обществе, в котором им жить!) дополнительных навыков и компетенций, многие из которых связаны с умением программировать (разрабатывать алгоритмы, писать программы для различных устройств и систем, логически и системно мыслить и т.п.).

Форма работы: Индивидуальная, групповая, фронтальная.

Метапредметные связи:  Физика, математика

Тип урока: открытие новых знаний.

Оборудование: мультимедийный проектор, компьютерная презентация (приложение 1), видеоролик, компьютерный тренажер, инструкция по ТБ в компьютерном классе, Интернет.

 Планируемые результаты:

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

Описание этапов урока

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 не достаточно 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.

Приложение 1

Слайды презентации

Краткое описание документа:

Технологическая карта разработана для проведения урока на тему «Искусственный интеллект и машинное обучение» в рамках Всероссийской образовательной акции «Урок цифры». Разработанный материал может быть использован при проведении внеклассных мероприятий по предмету "Информатика" с целью развития познавательной активности обучающихся.