Вся программа 5 класса · Технологии искусственного интеллекта
Учителю: подготовка и план на 45 минут
Подготовьте: экран или распечатки, тетради и ручки. Все таблицы, тексты и ключи находятся в статье и PDF. Ключи открывайте после самостоятельной попытки; ученические листы печатайте отдельно от раздела учителя.
Вариант без регистрации: работайте по готовым материалам и учебным журналам на экране или бумаге. Ученики не создают аккаунтов и не передают личных данных. Учебная имитация позволяет проверить рассуждение, но не заменяет настоящий эксперимент с сервисом.
| Время | Этап | Результат |
|---|---|---|
| 0–5 | Проблемная ситуация | Первое решение и основания |
| 5–14 | Теория и разобранный пример | Понятия, доказательства и ограничения |
| 14–25 | Практика 1 | Проверяемый результат по критериям |
| 25–33 | Практика 2 | Перенос в новые условия |
| 33–40 | Обсуждение | Аргумент, возражение, общее решение |
| 40–45 | Индивидуальная проверка | Самостоятельный ответ и сверка |
Что собрать: результаты двух практик, основания вывода и индивидуальную проверку. Минуты включают чтение, обсуждение и запись; раздел соответствия программе предназначен учителю вне этих 45 минут. При 0–1 балле в проверке вернитесь к разобранному примеру; при 2–3 уточните пропущенное звено; при 4 предложите новый случай. Критерии нужны для обратной связи, не задают обязательную школьную отметку.
01. Проблемная ситуация
В школьной теплице условный помощник советует включить полив, потому что «растение выглядит грустным». У него есть датчик влажности почвы, датчик температуры и микрофон. Какой сигнал относится именно к поливу? Дети за 2 минуты выбирают источник, затем за 3 минуты объясняют, почему внешний вид или голос ещё не измеряют влажность.
02. Объяснение и разобранный пример
5–14 минут: 4 минуты — понятия; 3 — совместный разбор; 2 — проверка ограничений примера.
Датчик преобразует физический сигнал в данные: температуру, освещённость, влажность, звук. Микрофон измеряет колебания звука, камера даёт изображение. Компьютер обрабатывает полученные числа или записи. Датчик сам по себе не означает наличие ИИ: термостат может включать обогрев по заранее записанному правилу.
Голосовой помощник использует цепочку: микрофон → распознавание слов → определение запроса → действие или ответ → озвучивание. Если слова распознаны неверно, действие может оказаться неверным. Команды, затрагивающие реальные устройства, требуют предусмотренных разработчиком ограничений и возможности отмены.
Электронный «нос» — система нескольких чувствительных датчиков и обработки их сигналов. Она может сопоставлять набор откликов с изученными образцами, например при контроле качества. Это не человеческое ощущение запаха и не универсальное распознавание любого вещества. Для новой смеси или изменившихся условий нужно испытание. На уроке никаких веществ не нюхают: используем готовые числа.
Пример цепочки. Датчик сообщил влажность 22 условные единицы. Учебное правило: ниже 30 — проверить почву и предложить полив; 30 и выше — полив не предлагать. Результат «нужно проверить» получен правилом, не обученной моделью. Если прибор показывает 22 три дня подряд после полива, проверяем исправность и расположение датчика. Измерение 22, решение о поливе и предположение о поломке — разные утверждения.
03. Практика 1: Соберите устройство для теплицы
| Сигнал/сведение | Что известно |
|---|---|
| Влажность почвы | 24 условные единицы, сегодня 10:00 |
| Температура воздуха | 21 °C, сегодня 10:00 |
| Влажность вчера | 42 условные единицы, вчера 10:00 |
| Домашний адрес ученика | Не относится к устройству |
| Микрофон | Записывает разговоры; команда голосом не нужна |
| Учебное правило | Если влажность ниже 30, предложить проверку почвы и полив; иначе не предлагать |
Официальная документация SpeechKit: распознавание и синтез речи. Открывает учитель; для чтения документации ученикам аккаунт не нужен. Веб-проверка показывает описание технологии, а не доказывает работу именно нашего учебного устройства.
- За 3 минуты выберите текущее измерение и отметьте дату; учитель открывает официальную документацию речевых технологий по ссылке ниже. Найдите направления «звук → текст» и «текст → звук», сопоставьте с цепочкой помощника. Без сети используйте объяснение раздела 2; веб-проверку отметьте как отложенную.
- За 4 минуты нарисуйте четыре звена цепочки и подпишите данные в каждом.
- За 2 минуты вычеркните два ненужных источника и объясните причину.
- За 2 минуты отделите факт, вывод по правилу и ещё не проверенную гипотезу.
Форма результата: Схема устройства и список исключённых данных.
Критерии: 1 балл за текущие данные, 1 за четыре звена, 1 за исключение ненужных сведений, 1 за различение факта/вывода: 4.
Ответ, объяснение и критерии для учителя
Цепочка: датчик почвы → 24, сегодня 10:00 → сравнение с порогом 30 → предложение проверить почву и полить после подтверждения. Факт — запись прибора; вывод по заданному правилу — предложить проверку; гипотеза — например, датчик исправен. Адрес ученика и запись разговоров не нужны. Температура может понадобиться в более сложной задаче, но не входит в данное правило. Вчерашнее значение не заменяет текущее. Проверяют также состояние почвы и исправность прибора, не запускают реальный полив на уроке.
Оценка: 1 балл за текущие данные, 1 за четыре звена, 1 за исключение ненужных сведений, 1 за различение факта/вывода: 4.
04. Практика 2: Испытайте учебный электронный «нос»
| Образец | Датчик А | Датчик Б | Известная метка |
|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 8 | Тип X |
| 2 | 3 | 9 | Тип X |
| 3 | 8 | 2 | Тип Y |
| 4 | 9 | 3 | Тип Y |
| Новый 5 | 2 | 9 | Неизвестна |
| Новый 6 | 8 | 3 | Неизвестна |
| Новый 7 | 6 | 6 | Неизвестна |
Числа — условные отклики, а X и Y — учебные группы, не названия веществ. Используйте простое правило сходства: если А≤3 и Б≥8 — X; если А≥8 и Б≤3 — Y; в остальных случаях «не хватает примеров». Это бумажная имитация классификации, не испытание физического прибора.
- За 2 минуты сопоставьте признаки двух известных групп.
- За 3 минуты примените правило к новым образцам 5–7.
- За 2 минуты объясните, почему 7 нельзя уверенно назвать X или Y.
- За 1 минуту предложите новые данные для проверки и укажите границу модели.
Форма результата: Три решения с причинами и планом проверки.
Критерии: 1 балл за 5 и 6, 1 за отказ от уверенного ответа для 7, 1 за подходящие дополнительные данные: 3.
Ответ, объяснение и критерии для учителя
5 → X; 6 → Y; 7 → данных недостаточно. У 7 оба отклика средние, а таких учебных примеров не было. Нужны образцы с известной меткой около (6,6), сведения об условиях измерения и повторная проверка прибора. Группы сигналов не доказывают состав вещества и не позволяют решать, что можно есть или вдыхать.
Оценка: 1 балл за 5 и 6, 1 за отказ от уверенного ответа для 7, 1 за подходящие дополнительные данные: 3.
05. Обсуждение: аргумент и возражение
Тезис: «Чем больше датчиков и данных, тем умнее устройство». За 2 минуты приведите пример полезного дополнительного измерения. За 3 минуты возразите: лишняя запись разговоров не помогает поливу, неисправный датчик даёт плохие данные. За 2 минуты сформулируйте условия: данные относятся к задаче, актуальны и проверяемы; действие ограничено задачей.
06. Индивидуальная проверка понимания
Лампа включается, когда датчик освещённости показывает меньше 20. Сейчас он показывает 12. За 3 минуты запишите цепочку и скажите, доказывает ли она использование ИИ. Последние 2 минуты — сверка.
Ключ и критерии
Датчик → 12 → сравнение с 20 → включение лампы. Это достаточное описание автоматики по правилу; обучения на данных в условии нет, поэтому наличие ИИ не доказано. 1 балл за измерение, 1 за правило, 1 за действие, 1 за вывод об ИИ: 4.
07. Связь с исходной программой
Пункт программы → действие → проверяемый результат
| Пункт программы | Действие ученика | Что проверяет учитель |
|---|---|---|
| Датчики и взаимодействие с предметами | Собирает схему теплицы и лампы | Различает измерение, обработку и действие |
| Возможности электронного «носа» | Сравнивает отклики и группирует 3 новых случая | Не приравнивает учебную метку к доказанному составу |
| Голосовые помощники; цифровая безопасность | Описывает речевую цепочку, исключает лишний микрофон | Показывает, где возможна ошибка и какие данные нужны |
Матрица относится к результатам данного урока. Другие существенные результаты модуля раскрываются в остальных уроках по опубликованному плану.
Источники и права на материалы
Основа содержания и результатов — исходная программа класса. Поурочное название и учебные случаи — авторская методическая развёртка, не дословные названия модулей программы. Все числовые наборы, реплики условных помощников, схемы и ситуации созданы для урока; они не являются результатами реального испытания ИИ.
Введение в машинное обучение: первичный учебный материал Google — источник для понятий и проверки; учебные задания разработаны отдельно.
SpeechKit: обзор речевых технологий — источник для понятий и проверки; учебные задания разработаны отдельно.
Логотип «Школы России» используется в материалах портала; авторские схемы предназначены для учебной работы. Внешние материалы сохраняют указанные условия использования.