信息技术六年级上册 浙江摄影版（三起）11语音识别（教案）

语音识别
【教学内容名称】
六年级上册第二单元第11课《语音识别》
【教学内容分析】
《语音识别》这节课选自六年级上册第二单元。第二单元整个单元都是人工智能知识，主要包含文字识别、人脸识别、语音识别三块，虽然它们内容不同，但是原理相通，所以学好本课对整个单元的知识掌握极为重要。同时本课的学习内容是学习第12课语音合成的基础，具有承上启下的作用。
【学情分析】
本课的学习者是小学六年级的学生，经过前面文字识别和人脸识别两节课的学习，学生对于人工智能已经有了初步的了解，但对人工智能的一些原理仍旧处于一知半解、似懂非懂的层次。预测在本课的学习中，对于语音识别的应用和影响，以及语音输入法的使用，学生不会存在问题，但是在了解语音识别的过程与原理时，学生会遇到困难。
【核心素养指向】
1.了解语音识别在学习、生活中的应用，能主动去发现身边的语音识别应用。（信息意识）
2.通过对语音识别过程的解析，初步了解其过程与原理。（计算思维）
3.学习一种语音输入方法，应用于学习生活。（数字化学习与创新）
4.了解语音识别的新进展，新应用，并能适当运用于学习和生活。（信息意识、数字化学习与创新）
【教法学法】
教法：如果直接采用讲解演示的方法，虽然学生也能大致了解知识点，但是会缺少很多源自自身的体验与理解，缺失了从学生本位出发的思考。所以我通过创设情境，采用实验教学法，把本课的教学内容设计成多个实验，在实验过程中引导学生通过探究总结出语音识别的过程和原理，还原学习本质，并通过评价量规，进行及时准确的评价。
学法：引导学生进行自主探究与合作学习相结合的学习方法，重在引导学生学会学习。
【教学目标】
教学目标：1.了解语音识别的应用与影响，能主动去发现身边的语音识别应用。
2.学习一种语音输入方法，应用于学习生活。
3.通过对语音识别的过程解析，初步了解其过程与原理。
4.初步了解信息安全意识，知道保护个人隐私的必要性。
重点：学习语音输入的方法，应用于学习生活。
难点：对语音识别过程和原理的认识。
显而易见，本课的教学重点就是了解语音识别的过程和学习语音输入的方法。但是要了解语音识别的原理，就需要学生具有一定的抽象思维能力。因此我把本课的教学难点定为对语音识别原理的认识，通过把语音采集为波形图像，再把波形图像处理为计算机可以处理的数据，引导学生进行思维上的突破。
【教学环境】
硬件：多媒体计算机网络机房、小爱音箱、小米手机、学生人手一个耳麦。
软件：慧编程、截图软件FSCapture90、极域电子教室。
资源：课件。
【教学效率分析】
教师人力：在教学设计的过程中，教师需要准备一些课堂教学素材：
1.PPT课件：辅助课堂教学过程展开，明确各环节教学任务，总结提升。
2.评价量规表。
新技术资金开销：无。
目标达成：在试教中，通过查看实际效果和教师巡视，发现所有的学生都能够学会讯飞语音输入法，并知道搜狗等其他语音输入法，教学重点顺利完成。通过评价量规，发现学生基本能够理解语音识别的过程及原理，教学难点顺利突破。
【教学过程设计】
思维导图：
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
一、激趣导入
我们先来放松一下。玩一个模仿动物叫声游戏？谁能模仿羊叫？大象叫？
今天老师邀请了一个嘉宾，它模仿动物叫声特别像，想不想听一听？
小爱同学：大象的叫声
它不仅模仿能力强，学习能力更强，不信？试一下。
小爱同学，猫的英文是什么？谁想来试一下？
还有更牛的，小爱同学，用“一边…...一边……”造句。
你喜欢这个嘉宾吗？
与教师互动
两名学生上台
通过游戏的方式，引出人工智能语音助手“小爱同学”，激发学习兴趣，同时为课堂教学做铺垫。
互动参与，增加趣味，加深印象。
二、揭示课题
1.提问：刚才的小爱同学厉不厉害？
它用到了人工智能当中的一种技术，你知道是什么吗？
老师和刚才的同学是怎么给小爱同学发指令的？
语音。
2.
我只需要说话，当计算机听懂了我说的话，它就能做出对应操作，这就是语音识别。【板书】
3.
揭题：今天我们就一起来学习第11课
语音识别。
思考、讨论、回答
接导入环节，为引出课题做铺垫。
板书定义，揭示课题。
三、揭秘语音识别
1.
老师很好奇，语音识别是如何实现的呢？
它的过程是怎样的？
谁能先来猜一猜？
前面两个课是不是学习了文字识别和人脸识别？让我们先来回顾一下。
文字识别过程
人脸识别过程
是不是有相同之处呢？老师想先请大家猜一猜语音识别的过程，然后记录在纸上。
2.用实物投影展示学生的猜想，板书。
是不是和同学们猜想的一样呢？老师有一个好办法：我们来做一个模拟实验，模拟计算机识别语音的过程，好不好？
4.实验怎么做？步骤如何？
按刚才的猜想步骤来。
5.进入第一步：语音采集。声音看不见，摸不着，它被采集后是长什么样呢？
今天我们就借助实验工具：慧编程，来看一看声音长什么样。
5.教师演示用慧编程采集“猫”。（拖长音，显示出波形，引出声波）
6.声音长什么样？
长得像波浪一样，板书：声波文件。
来播放一下老师刚才采集的猫，前面一段是无效部分，我们把它去掉，这一步叫做预处理环节当中的端点检测，同学们等下采集时也要注意，截取有效部分。
点击保存，重命名
7.你能不能在你的电脑上也采集一个“猫”？
板书【语音采集】【预处理】
8.
声音“猫”有很明显的形状特征，我们是不是可以设计一些实验，探索出更多关于声音特征的奥秘呢？
老师有一个提议：小组讨论确定要研究的问题，并设计对应的实验，记录在实验单上。
9.
用实物投影展示汇报多组学生的实验单。
10.做实验：一起开始做实验，并进行记录，得出结论。
11.学生汇报：做了哪些实验？得到什么结果？
同一个人内容不同实验？
不同的人同一内容实验？
同一个人语速快慢、音量高低实验。
教师截图放入课件演示。
12.小结：经过刚才的实验，我们可以得出什么结论呢？
内容不同，声波形状不同。
内容相同，声波形状相似。
每个声波文件包含音量、音调、音色等多个特征。
13.特征提取好了，怎么进行模型匹配呢？
这个过程能不能模拟呢？
可以。让我们通过两个实验来体验一下。
老师提问羊叫，同学们第一反应“咩”，因为记忆产生了作用，那么计算机的记忆是什么呢？
声学模型。
看图辨声一：“小爱”？“同学”？
实验内容：请分别采集“小爱”和“同学”两个声波文件，和老师的声学模型进行匹配。
看图辨声二：“收音机”？“计算机”？
实验内容：请分别采集“收音机”和“计算机”两个声波文件，和老师的声学模型进行匹配。
14.原来计算机是通过与已有的声学模型进行匹配，得出结果，最后进行文字输出。
15.
小结：所以语音识别的过程应该是：语音采集，预处理，特征提取，模型匹配和文字输出。
16.
这里我们进行的是模拟实验，在现实生活中，语音识别其实是一个非常复杂的过程，我们看到的是声波，其实在计算机里是编码为二进制后提取特征，而模型匹配是需要进行多次匹配，这些都涉及了大数据和云计算，有兴趣的同学可以课后了解一下。
学生猜
思考，回答
观看，回忆
学生猜过程，记录在纸上。
上台展示
多个学生
学生回答
思考
回答
观察，思考
学生说一说声音的样子。
观看，思考
学生采集
观察，思考，回答
小组讨论，记录。
上台展示、汇报。
学生做实验，记录实验结果，思考实验结论。
学生汇报
思考、回答
思考、回答。
学生采集，匹配，汇报
学生采集，匹配，汇报
思考、回答
通过激趣提问，激发学习动力。
回顾旧知是为了知识迁移，方便学生猜语音识别过程。
记录在纸上是为了便于汇报。
展示是为了下一步实验做准备。
确定实验步骤，方便课程组织。
设疑，激发学生兴趣。
怎么样让无从下手的实验变得能操作，首先要打好基础，知道声音长什么样。
先用自己的语言形容，更容易记住教师的定义。
强调操作要点，为接下来的实验打下基础。
强调重命名，培养好习惯。
自己动手操作，熟悉操作技能。
学生自主探究，思考实验内容，激发思维。
让学生上台展示是为了收集学生设计的实验信息。
以生为本，自己实验得出的结果才是最真实的结果。
演示学生实验结果，并让他用自己的话汇报，得出自己的实验结论，体现了以学生为主体的理念。
截图是为了方便对比，更容易得出实验结论。
教师汇总提炼结论，强化知识点。
按照刚才设想的流程，设疑过渡，进入下一步实验。
对比人与计算的记忆原理，方便学生理解。
让学生亲身参与实验，比单纯教师示范效果要好。
通过同学的参与得出的实验结论，清晰明了，学生认可度高，印象深刻。
小结提升，帮助学生理清思路，总结出语音识别的过程和原理。
联系生活，现实生活中的语音识别是一个复杂的过程，激发进一步学习的动力。
四、体验语音识别
1.模拟实验非常成功，接下来我们就可以来体验一下了，语音识别在我们的生活中无处不在，老师接下来要介绍其中的一种，是什么呢？
先来回答一个小问题：平时键盘输入，每分钟几个汉字？
2.如果老师能让每个同学每分钟输入一百多个汉字，你们信吗？
3.今天老师就让你们每个人都当一回输入小超人。
4.怎么做呢？借助讯飞语音输入法，在Word中输入自己的作文，计时三分钟。
5.教师演示：打开Word，选择讯飞输入法，打开语音输入，戴上耳麦，按住说话按钮进行语音输入。
“锄禾日当午，汗滴禾下土。谁知盘中餐，粒粒皆辛苦。。”
6.学生实践：输入自己的作文。
7.演示学生作品
8.发现问题：出现错别字？而且奇怪的是错别字和我们要输入的字发音是一样的。
你觉得语音识别中的哪一个环节导致了这个现象？
特征提取
汉语中的多音字
9.语音识别正确率：语音识别正确率目前没法达到100%。讯飞是目前识别率比较高的软件之一，能达到90%多，剩下的10%左右，可能需要同学长大以后，有你们来攻克这个难关了。
10.接下来还要来尝试什么呢？讯飞语音输入法还有一种多语种功能，在哪呢？
11.教师演示切换到英语的方法，学生尝试输入英语。
12.生活中还有很多语音输入法，比如百度语音输入法、搜狗语音输入法，有兴趣的同学课后可以去尝试一下。
学生回答
回答
观看、思考
打开Word，切换讯飞输入法，用语音输入法输入自己的作文。
观看。
思考、分析、回答
试一试用语音输入英语。
通过提问平时的键盘输入速度，对比出语音输入的强大，激发学习兴趣。
激趣设疑，激发学习兴趣。
通过语音输入法的便捷体验，感受语音识别给学习、生活带来的便捷。
通过演示，展示操作要点，方便学生掌握。
选择输入自己的作文而不是其他内容，是为了后面正确率环节作铺垫。
通过学生出现输入错误字的实际样例，引出语音识别正确率问题。
多音字的特征相似，导致语音识别正确率的问题。
语音识别正确率是一个无法回避的问题。
激发好好学习，长大攻克难关的雄心。
新奇的发现是指讯飞输入法还能识别英语和方言等多种语言。
讯飞语音输入法只是语音输入法的一种，生活中还有很多语音输入法值得一试。
五、拓展延伸
1.生活中还有没有其他的语音识别应用呢？
2.听歌识曲：生活中可能会碰到听到一首很好听的歌曲，但是不知道歌名，让人非常烦恼，这时候我们就可以借助音乐识别技术，今天老师要介绍一款“QQ音乐听歌识曲软件”，我们来考一考它，看是不是这么神奇。
呼叫“小爱同学”播放音乐
打开“QQ音乐听歌识曲”
识别
2.你还知道哪些语音识别应用？
它们给你的生活带来了哪些影响？
欣赏
思考、回答。
提问过渡，进入拓展延伸环节。
介绍音乐识别技术在生活中的应用。
现场感受能给学生留下深刻的印象。
唤起生活回忆，呼应课题。
小结评价
1.今天你有什么收获？
2.问卷星“自我评价”问卷。
⑴下面哪一项计算机技术能实现人与计算机进行语言交流？
⑵语音识别有哪几个流程？
⑶你知道语音识别过程中的各个步骤分别是如何实现的吗？
⑷你学会语音输入的方法了吗？
⑸有陌生人想请你帮忙，在他的手机上录制一段语音，你同意吗？
回答
完成自我评价问卷。
在项目评价环节，教师通过两个环节收集学生的学习情况，一是提问今天有什么收获，二是完成问卷星中的“自我评价”问卷。通过评价量规，对参与项目的过程进行回顾，同时梳理本课的知识点，查漏补缺并确定下一步学习目标。
【课后反思】
在实际教学过程中基本与教学设计的预设保持一致，激趣引入环节，小爱同学的强大功能瞬间将学生征服，虽然很多学生家里都有小爱同学或者天猫精灵等，但是有些功能并未使用，尤其是造句，一出场，惊叹声一片，成功地激起了学生的好奇心，达到了教师预期的目的。实验揭秘阶段的三个揭秘小实验，也成功达到了预期的效果，学生通过自主探究与合作学习相结合的方式，理解了语音识别的的过程和原理，教学难点顺利突破。在体验应用环节，我采用了讯飞语音输入法，通过对比平时键盘输入的速度和语音输入的速度，激发起了学生强烈的学习兴趣，并有强烈的以后继续使用的意愿。然后通过QQ音乐听课识曲软件识别出歌曲“少年”，以及提问生活中还有哪些语音识别应用，它们给你的生活带来了哪些影响，唤起学生的生活记忆，教学重点顺利实现。
但是回顾整堂课，还存在一些需要改进之处：
1.本节课对设备的要求比较高，除了教师要准备小爱同学，学生都有人手一个耳麦，要进行语音识别，所以硬件的准备是第一步。本节课发现在嘈杂的环境中，手机唤醒小爱同学会出现时灵时不灵的情况，所以用小爱音箱来替代手机进行。
2.为了对比出效果，教师采用了截图软件截图软件FSCapture90，截取声波文件放到课件里进行对比，在实际教学过程中，虽然软件操作很方便，时间也不多，但频繁地切换，总体感觉，还是略显繁琐，希望找到一种快捷方法，能迅速实现截图对比。
3.如何进一步培养学生的核心素养。本节课的设计一直努力向学生主体性靠拢，希望学生通过自主探究与合作学习的方式，自己得出结论，并能用自己的话表述出来。但是在课堂上，学生的表述效果不理想，概括能力较弱，后期打算尝试系统地设计问题引导学生概括归纳，提升问题解决能力，进而培养计算思维。
2