初中人工智能教学案例分享系列之 字符识别的的秘密...
2026-04-162020
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本文介绍了基于《中小学人工智能通识教育指南(2025年版)》设计的初中人工智能教学案例——《字符识别的秘密:关键像素与图像识别之旅》。该案例通过对比模板匹配与机器学习两种方法,引导学生理解字符识别的基本技术逻辑和实际问题解决。学生将完成带标签的手写数字识别任务,建立“数据—训练—应用”的基本流程认识,并通过分析不同输入条件下的效果来提升识别灵活性和准确性。
案例来源教育部基础教育教学指导委员会于2025年发布《中小学人工智能通识教育指南(2025年版)》,提出初中阶段人工智能教育培养应侧重理解技术逻辑,强调实际问题解决。原文描述如下:
- 认知方面侧重理解技术逻辑。掌握机器学习基本流程与监督学习概念,认知数据特征与算法选择的关系。
- 技能方面强调实际问题解决。通过项目式学习等方式完成简单数据整理和分析等任务。
基于上述要求,我们选取并设计了人工智能教学案例——《字符识别的秘密:关键像素与图像识别之旅》。
本案例以识别手写字符为课程出发点,以图像分类中的“字符识别”技术为核心,通过对于传统印刷字符和手写字符识别方法的对比,引导学生分析思考不同类型数字数据的特征和解决算法的特点,了解人工智能算法解决问题的基本原理。
下表是对标案例设计初中阶段培养目标(指南原文) | 《智能就餐之人脸学习和识别》案例对应设计 | 硬件与课程亮点 | | 认知方面侧重理解技术逻辑 | 通过字符识别生活案例、模板匹配体验和机器学习识别体验,引导学生理解字符识别的基本技术逻辑。 | 从应用到原理,层层递进。 | | 掌握机器学习基本流程与监督学习概念 | 通过带标签的手写数字识别任务,帮助学生建立“数据—训练—应用”的基本流程认识。 | 用具体任务理解监督学习。 | | 认知数据特征与算法选择的关系 | 通过对比模板匹配与机器学习识别两种方式,使学生理解不同数据特点需要选择不同方法。 | 两种方法对比鲜明,便于理解。 | | 技能方面强调实际问题解决 | 围绕“如何识别字符”“如何提升识别灵活性和准确性”组织学习活动,让学生在问题解决中完成体验。 | 问题驱动,任务明确。 | | 通过项目式学习等方式完成简单数据整理和分析等任务 | 学生在活动中记录识别结果,比较不同输入条件下的效果,并分析原因。 | 有记录、有比较、有分析。 |
教学设计
本课以真实问题为起点,以操作体验为桥梁,以方法比较为主线,以技术逻辑理解为落点。遵循“应用引入—方法体验—原理提升—比较归纳”的教学路径展开。整体结构与学习活动安排如思维导图所示。
关键活动展示
在实际教学中,学生将完成如下实践活动:
- 体验模板匹配识别文字。初步认识字符识别实现过程,理解传统字符识别的局限性。活动操作演示如下:
- 体验并观察机器学习实现字符识别的过程。通过查看实现的数据集合模型文件夹,了解机器学习识别字符的一般过程。功能演示视频如下:
模型数据集
对应数字手写字体图片
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