《趣味文本》教學(xué)設(shè)計(jì)2課題：趣味文學(xué)-智能對(duì)對(duì)聯(lián)授課對(duì)象：中職課型：新授課課時(shí)：3~4課時(shí)教材分析：結(jié)構(gòu)內(nèi)容：本節(jié)課選自《人工智能通識(shí)》的項(xiàng)目七。本節(jié)課的主要內(nèi)容體驗(yàn)自然語言處理的應(yīng)用，了解自然語言處理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用場(chǎng)景，簡(jiǎn)單處理文本對(duì)聯(lián)數(shù)據(jù)、分割數(shù)據(jù)集、調(diào)用已訓(xùn)練的模型，自動(dòng)對(duì)對(duì)聯(lián)。地位作用：如今人工智能已經(jīng)逐步讓人們的生活智能化，讓企業(yè)服務(wù)智能化，那么無論為了工作還是為了跟上時(shí)代步伐，有必要去了解人工智能是如何運(yùn)作的。本節(jié)課的學(xué)習(xí)將帶領(lǐng)學(xué)生感知自然語言處理技術(shù)應(yīng)用，需要學(xué)習(xí)關(guān)于智能對(duì)對(duì)聯(lián)的操作，為后面的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。學(xué)情分析學(xué)習(xí)心理特征：本節(jié)課的授課對(duì)象為中職一年級(jí)學(xué)生該階段的學(xué)生學(xué)習(xí)自制力較差，上課注意力易被分散，因此在上課過程中，應(yīng)該采用講練結(jié)合的方式，讓學(xué)生能夠在實(shí)踐中學(xué)習(xí)和鞏固課程內(nèi)容。同時(shí)該階段的學(xué)生有很多自己的想法和創(chuàng)意，因此在設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，需要給學(xué)生一定的自由發(fā)揮的空間，讓學(xué)生自主地學(xué)習(xí)和實(shí)踐。另外由于中職一年級(jí)的學(xué)生水平各不相同，因此教師在學(xué)生操作過程中應(yīng)該實(shí)時(shí)觀察，引導(dǎo)并鼓勵(lì)基礎(chǔ)較差的學(xué)生完成練習(xí)。知識(shí)基礎(chǔ)：學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)中已經(jīng)感知到了部分人工智能技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)代碼的實(shí)操和概念的理解會(huì)有一些基礎(chǔ)。教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能目標(biāo)：了解自然語言處理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用場(chǎng)景能夠簡(jiǎn)單處理文本對(duì)聯(lián)的數(shù)據(jù)能夠分割數(shù)據(jù)集能夠調(diào)用已訓(xùn)練的模型進(jìn)行自動(dòng)對(duì)對(duì)聯(lián)的操作過程與方法：使用搜索引擎搜索信息，小組合作討論智能對(duì)對(duì)聯(lián)的應(yīng)用和發(fā)展程度根據(jù)教師發(fā)布的實(shí)訓(xùn)任務(wù)書，自主進(jìn)行對(duì)聯(lián)數(shù)據(jù)的處理根據(jù)教師發(fā)布的實(shí)訓(xùn)任務(wù)書，自主通進(jìn)行模型的調(diào)用，完成對(duì)對(duì)聯(lián)的操作情感態(tài)度與價(jià)值觀：能夠體會(huì)到自然語言處理技術(shù)的奇妙和給生活帶來的樂趣。通過小組合作的方式，培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)參與的意識(shí)，強(qiáng)化自身的責(zé)任感，以及增強(qiáng)自己的合作能力。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：1、什么是智能對(duì)對(duì)聯(lián)？2、如何處理文本數(shù)據(jù)？3、完如分割數(shù)據(jù)集4、如何調(diào)用模型5、如何完成整體流程教學(xué)難點(diǎn)：調(diào)用模型智能對(duì)對(duì)聯(lián)工作過程教學(xué)方法教法：任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、理實(shí)一體法學(xué)法：自主學(xué)習(xí)法、小組合作學(xué)習(xí)法教學(xué)準(zhǔn)備教學(xué)環(huán)境：人工智能實(shí)訓(xùn)室教學(xué)資源：派LabAI云課堂，PPT課件，教案，實(shí)訓(xùn)源代碼，相關(guān)素材教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容及過程時(shí)間分配設(shè)計(jì)意圖一、創(chuàng)設(shè)情景【教師活動(dòng)】小派最近迷戀上了對(duì)對(duì)聯(lián)，但是無奈沒有人想和他battle一下，于是他又去求助了計(jì)算機(jī)，他想設(shè)計(jì)一個(gè)能夠PK對(duì)對(duì)聯(lián)的系統(tǒng)：小派出上聯(lián)，計(jì)算機(jī)能夠?qū)ο侣?lián)。下面我們開始構(gòu)建對(duì)聯(lián)數(shù)據(jù)集并訓(xùn)練一個(gè)自動(dòng)對(duì)對(duì)聯(lián)的模型。2分鐘該環(huán)節(jié)通過創(chuàng)設(shè)一個(gè)生活中真實(shí)存在的情景，讓學(xué)生了解人工智能的應(yīng)用。二、任務(wù)分析【教師活動(dòng)】?本案例我們主要需要實(shí)現(xiàn)智能對(duì)對(duì)聯(lián)的應(yīng)用，展示自己的實(shí)訓(xùn)能力。首先我們需要對(duì)如何開展該任務(wù)進(jìn)行分析（該過程可以讓學(xué)生進(jìn)行小組討論回答）預(yù)設(shè)：首先需要能夠簡(jiǎn)單處理文本對(duì)聯(lián)的數(shù)據(jù)、然后能夠分割數(shù)據(jù)集、最后能夠調(diào)用已訓(xùn)練的模型進(jìn)行自動(dòng)對(duì)對(duì)聯(lián)的操作【學(xué)生活動(dòng)】小組展開討論各小組發(fā)表自己的任務(wù)分析結(jié)果【教師活動(dòng)】對(duì)各小組的討論結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，最后進(jìn)行小結(jié)，得出最后的任務(wù)分析結(jié)果：子任務(wù)一：簡(jiǎn)單處理文本對(duì)聯(lián)的數(shù)據(jù)子任務(wù)二：能夠分割數(shù)據(jù)集子任務(wù)三：調(diào)用已訓(xùn)練的模型進(jìn)行自動(dòng)對(duì)對(duì)聯(lián)的操作3分鐘該環(huán)節(jié)主要是對(duì)本節(jié)課的任務(wù)的一個(gè)討論分析，在該過程中，讓每個(gè)學(xué)生對(duì)接下來要完成的任務(wù)進(jìn)行分析和討論，讓學(xué)生成為課堂的主體，提高學(xué)生的參與感，提升學(xué)生的自主思考能力。三、新知學(xué)習(xí)任務(wù)一：簡(jiǎn)單處理文本對(duì)聯(lián)的數(shù)據(jù)【教師活動(dòng)】本節(jié)需要掌握以下幾個(gè)步驟;步驟1：解壓數(shù)據(jù)集步驟2：文本按字用空格隔開步驟3：查看數(shù)據(jù)量步驟4：查看部分?jǐn)?shù)據(jù)【學(xué)生活動(dòng)】根據(jù)提出的要點(diǎn)進(jìn)行實(shí)操。【教師活動(dòng)】步驟1：解壓數(shù)據(jù)集??點(diǎn)擊左側(cè)黃色文件夾圖標(biāo)，進(jìn)入“data-sets”文件夾，壓縮包“data_couplet.zip”中包含了我們收集的對(duì)聯(lián)數(shù)據(jù)，上聯(lián)和下聯(lián)分別以文本形式儲(chǔ)存與、于兩個(gè)文本文檔中，其中每一行文字代表一條對(duì)聯(lián)的上、下聯(lián)。共計(jì)70余萬條。代碼如下：!unzip-o-q./data-sets/data_couplet.zip-d./步驟2：文本按字用空格隔開??為了后續(xù)的模型訓(xùn)練，我們需要對(duì)原始文本進(jìn)行預(yù)處理。下面我們打開兩個(gè)文件逐行將文字以空格隔開，便于后續(xù)模型的學(xué)習(xí)和預(yù)測(cè)。樣本示例處理前：欲捧行云空有憾處理后：欲捧行云空有憾代碼如下：defsplit_data(filein):f=open(filein)#打開文件listout=[]#定義空列表，用于存儲(chǔ)分割后的文字forlinf.readlines():#依次讀取每行l(wèi)ine=''.join(l)#每行中的每個(gè)文字用空格進(jìn)行連接listout.append(line)#將處理好的一行文本加入listout列表中f.close()returnlistoutx_split=split_data('datain.txt')y_split=split_data('dataout.txt')步驟3：查看數(shù)據(jù)量??上一步處理的上聯(lián)和下聯(lián)數(shù)據(jù)分別以列表list形式保存于x_split、y_split中。通過len方法查看數(shù)據(jù)量的大小，同時(shí)確認(rèn)處理后上聯(lián)數(shù)據(jù)和下聯(lián)數(shù)據(jù)總量是保持一致的。代碼如下：print(len(x_split))print(len(y_split))【學(xué)生活動(dòng)】小組討論探究，各組分享探究結(jié)果【教師活動(dòng)】進(jìn)行總結(jié)總體還是圍繞數(shù)據(jù)的查看來進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，同學(xué)們需要根據(jù)每一步驟，學(xué)習(xí)一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，每個(gè)函數(shù)的使用方法和參數(shù)。最后進(jìn)行同學(xué)答疑。15分鐘在該環(huán)節(jié)中，通過對(duì)幾個(gè)重要概念的介紹和講解，能夠讓學(xué)生對(duì)自然語言處理技術(shù)有一定的認(rèn)知。后續(xù)再增加課堂的實(shí)踐性，讓學(xué)生對(duì)項(xiàng)目的目標(biāo)成果有個(gè)整體理解?！窘處熁顒?dòng)】請(qǐng)同學(xué)們思考，如何查看部分?jǐn)?shù)據(jù)使用呢？預(yù)設(shè)：分別查看上聯(lián)和下聯(lián)的前10條文本。我們使用split()方法。??代碼如下：#上聯(lián)即輸入x_split[0:10]#下聯(lián)即輸出y_split[0:10]【學(xué)生活動(dòng)】思考并回答問題：各模式如何選擇15分鐘在該環(huán)節(jié)中，通過提問的方式引出接下來要操作的內(nèi)容，同時(shí)讓學(xué)生在動(dòng)手操作之前能夠思考為什么要做這個(gè)事.另外，讓學(xué)生動(dòng)手安裝之后再拋出一個(gè)問題，讓學(xué)生討論發(fā)現(xiàn)問題的答案，而不是直接給出，增加學(xué)生之間的互動(dòng)與交流。任務(wù)二：分割數(shù)據(jù)集【教師活動(dòng)】在后續(xù)模型訓(xùn)練過程中，我們使用數(shù)據(jù)集的一部分作為訓(xùn)練集，一部分作為測(cè)試集。這里調(diào)用sklearn中的train_test_split來分隔數(shù)據(jù)集，其中考慮到數(shù)據(jù)總量達(dá)到70多萬，參數(shù)test_size設(shè)置為0.01，這樣測(cè)試集的大小為7000余條。代碼如下：fromsklearn.model_selectionimporttrain_test_split#劃分?jǐn)?shù)據(jù)集x_train,x_test,y_train,y_test=train_test_split(x_split,y_split,test_size=0.01,random_state=2)#設(shè)置隨機(jī)種子保證所有人結(jié)果一致【學(xué)生活動(dòng)】參考實(shí)訓(xùn)任務(wù)書或派Lab平臺(tái)上的實(shí)訓(xùn)指南，完成詞向量訓(xùn)練的實(shí)操【教師活動(dòng)】接下來我們要保存訓(xùn)練集和測(cè)試集將上一步得到的訓(xùn)練集的上聯(lián)x_train、下聯(lián)y_train，測(cè)試集的上聯(lián)x_test、下聯(lián)y_test分別保存起來。其中將訓(xùn)練集保存到train文件夾下，測(cè)試集保存到test文件夾下。代碼如下：#將變量datain中的內(nèi)容保存在對(duì)應(yīng)的文件中defsave_file(datain,fileout):#打開文件fw=open(fileout,'w')forlindatain:#將數(shù)據(jù)寫入文件中fw.write(l)fw.close()importosos.makedirs('./train')#創(chuàng)建文件目錄os.makedirs('./test')#將訓(xùn)練集和測(cè)試集的數(shù)據(jù)依次保存到對(duì)應(yīng)的txt文件中save_file(x_train,'./train/in.txt')save_file(y_train,'./train/out.txt')save_file(x_test,'./test/in.txt')save_file(y_test,'./test/out.txt')【教師活動(dòng)】對(duì)學(xué)生的練習(xí)進(jìn)行簡(jiǎn)單小結(jié)，指出學(xué)生常見的錯(cuò)誤。30分鐘在該環(huán)節(jié)中，主要介紹詞向量相關(guān)，當(dāng)然，這部分要考慮實(shí)現(xiàn)難度與學(xué)生的能力。給出一批代碼樣例，有條件的學(xué)生可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。這里需要老師帶著學(xué)生一起去理解代碼之間的結(jié)構(gòu)以及代碼內(nèi)部的核心部分。重點(diǎn)了解詞向量的訓(xùn)練和應(yīng)用。讓學(xué)生對(duì)詞向量的使用有所認(rèn)知。步驟三：調(diào)用已訓(xùn)練的模型進(jìn)行自動(dòng)對(duì)對(duì)聯(lián)的操作【教師活動(dòng)】步驟1：導(dǎo)入代碼包步驟2：讀取訓(xùn)練數(shù)據(jù)和測(cè)試數(shù)據(jù)步驟3：將訓(xùn)練數(shù)據(jù)、測(cè)試數(shù)據(jù)分別進(jìn)行分組存放步驟4：構(gòu)建模型步驟5：訓(xùn)練模型導(dǎo)入代碼包導(dǎo)入我們封裝好的train_couplet包。代碼如下：importtrain_coupletastc接著，讀取訓(xùn)練數(shù)據(jù)和測(cè)試數(shù)據(jù)代碼如下;#讀取之前已經(jīng)保存好的訓(xùn)練集和測(cè)試集x_train_txt=tc.read_data('./train/in.txt')y_train_txt=tc.read_data('./train/out.txt')x_test_txt=tc.read_data('./test/in.txt')y_test_txt=tc.read_data('./test/out.txt')然后將訓(xùn)練數(shù)據(jù)、測(cè)試數(shù)據(jù)分別進(jìn)行分組存放。訓(xùn)練數(shù)據(jù)以字典形式存儲(chǔ)，字典中的key代表對(duì)聯(lián)的長(zhǎng)度（包含的字?jǐn)?shù)），字典中的value整體是個(gè)列表，列表中包含兩個(gè)元素，一個(gè)是輸入上聯(lián)，另一個(gè)是輸出下聯(lián)，且上聯(lián)和下聯(lián)分別用id（某個(gè)字在所以數(shù)據(jù)集構(gòu)成的字典中的序號(hào)）表示。樣本示例如下：接著初始化模型結(jié)構(gòu)、：model=tc.build_model(chars)最后訓(xùn)練模型：調(diào)用train_model函數(shù)開始訓(xùn)練，其中最后一個(gè)參數(shù)表示epochs（訓(xùn)練輪數(shù)，可以自行修改）。訓(xùn)練完成后，最優(yōu)模型將會(huì)保存在當(dāng)前目錄下。所有步驟代碼詳見實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)手冊(cè)。30分鐘該環(huán)節(jié)是一個(gè)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，結(jié)合學(xué)生自身的特點(diǎn)，讓學(xué)生自己參考任務(wù)書，完成任務(wù)，提高學(xué)生的自學(xué)能力，以及動(dòng)手實(shí)踐能力。四、課堂小結(jié)【教師活動(dòng)】總結(jié)：在學(xué)習(xí)智能對(duì)對(duì)聯(lián)之后，相信大家都對(duì)詞的向量化有了自己的理解和認(rèn)知，可做做總結(jié)2、出題測(cè)試5分鐘讓學(xué)生自