Вся программа 7 класса · 3.4. Понятие «искусственный интеллект»
Помощника учат отличать учебные рисунки листьев от рисунков камней. В одном архиве все листья зелёные, а все камни серые. В другом есть листья разных цветов. Какое свойство может выучить помощник? Можно ли проверить его только на старых рисунках? Сегодня моделируем выбор правила, а не запускаем настоящую нейросеть.
Учителю: подготовка и план на 45 минут
Подготовьте: экран или распечатки, тетради, 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
Помощника учат отличать учебные рисунки листьев от рисунков камней. В одном архиве все листья зелёные, а все камни серые. В другом есть листья разных цветов. Какое свойство может выучить помощник? Можно ли проверить его только на старых рисунках? Сегодня моделируем выбор правила, а не запускаем настоящую нейросеть.
0–5 минут: 1 минута — чтение; 2 — первое решение и его основание; 2 — сравнение в паре и вопрос, который поможет проверить ответ.
02. Объяснение и разобранный пример
5–14 минут: 4 минуты — понятия; 3 — совместный разбор; 2 — проверка ограничений примера.
Обучающие данные — примеры, по которым изменяют модель. Признак — описанная характеристика объекта: цвет, форма, наличие жилок. Метка — ответ в учебном наборе, например «лист». В обучении с учителем модель сопоставляет признаки с метками и подбирает параметры. Если цвет во всех примерах совпадает с меткой, он может стать удобной, но ненадёжной опорой. Это возможность, а не утверждение, что любой алгоритм обязательно выберет именно цвет.
Применение начинается, когда уже выбранная модель получает новый объект и выдаёт результат. Правильный ответ проверяющего для этого объекта нельзя заранее подмешивать в обучение, если мы хотим независимого испытания. В учебной модели люди сами формулируют правило; в настоящем обучении параметры подбирает алгоритм. Ручное правило показывает влияние выборки, но не изображает все вычисления нейросети.
Важны не только количество, но и разнообразие, правильность меток и соответствие задаче. Тысяча одинаковых зелёных листьев не добавляет опыта с жёлтыми. Независимая проверка может выявить проблему, но четыре случая не доказывают качество на любых фотографиях. Полезно отдельно записывать данные, модель, новые ответы и установленную ошибку.
Разобранный пример. Учебный архив: зелёный лист с жилками, серый гладкий камень. Два правила одинаково подходят архиву: «зелёный → лист» и «есть жилки → лист». Для нового жёлтого листа правила расходятся. До проверки новых случаев нельзя выбрать правило только по совпадению с двумя старыми метками. Сами признаки упрощены: не каждый реальный лист хорошо показывает жилки и не всякая линия на камне является жилкой.
03. Практика 1: Выведите правила из двух архивов
| Набор | Цвет | Жилки | Метка |
|---|---|---|---|
| А | Зелёный | Есть | Лист |
| А | Зелёный | Есть | Лист |
| А | Серый | Нет | Камень |
| А | Серый | Нет | Камень |
| Б | Зелёный | Есть | Лист |
| Б | Жёлтый | Есть | Лист |
| Б | Серый | Нет | Камень |
| Б | Зелёный | Нет | Камень |
Кандидат Ц: зелёный → лист, иначе камень. Кандидат Ж: есть жилки → лист, иначе камень. Выбираем только между ними. Наборы и метки учебные; фотографии реальных объектов не заявляются.
- За 2 минуты прочитайте оба набора и назначение полей.
- За 4 минуты получите ответы Ц и Ж для восьми строк и сосчитайте ошибки отдельно в А и Б.
- За 3 минуты выберите допустимые правила для каждого архива; если данных мало для выбора, так и напишите.
- За 2 минуты предложите недостающие примеры, не называя их результатами уже выполненного обучения.
Форма результата: Две таблицы ошибок и вывод «что позволяет выбрать архив».
Критерии: 1 балл за результаты обоих кандидатов в двух наборах; 1 за оценку достаточности А; 1 за обоснованный выбор в Б; 1 за новые данные и ограничение: 4.
Ответ, объяснение и критерии для учителя
А: Ц и Ж дают 4/4, выбор неоднозначен. Б: Ц ошибается на жёлтом листе и зелёном камне, 2/4; Ж даёт 4/4. В рамках двух кандидатов Б поддерживает Ж. Полезны листья иных цветов и зелёные камни, а также случаи с плохо различимыми жилками. Четыре правильные строки не делают Ж универсальным определителем. Дубли А не являются четырьмя различными условиями.
Оценка: 1 балл за результаты обоих кандидатов в двух наборах; 1 за оценку достаточности А; 1 за обоснованный выбор в Б; 1 за новые данные и ограничение: 4.
04. Практика 2: Проверьте одинаковые новые случаи
| Новый объект | Цвет | Жилки | Контрольная метка |
|---|---|---|---|
| 1 | Жёлтый | Есть | Лист |
| 2 | Зелёный | Нет | Камень |
| 3 | Красный | Есть | Лист |
| 4 | Серый | Нет | Камень |
Для сравнения зафиксированы две модели: из А выбрано Ц, из Б — Ж. Закройте колонку меток при вычислении ответов; затем откройте для проверки. Нельзя после каждого случая менять правило и выдавать результат за проверку прежней модели.
- За 2 минуты запишите предсказания обеих моделей без контрольных меток.
- За 3 минуты откройте эталон и сравните ответы: правильные / всего.
- За 2 минуты объясните различие через учебные примеры, а не «модель захотела ошибиться».
- За минуту отделите план доработки от результата исходного испытания.
Форма результата: Протокол применения и отдельный план следующего обучения.
Критерии: 1 балл за восемь предсказаний; 1 за две доли верных; 1 за объяснение признаков; 1 за новую независимую проверку: 4.
Ответ, объяснение и критерии для учителя
Ц: камень, лист, камень, камень — 1/4; Ж: лист, камень, лист, камень — 4/4. Все случаи проверены по одному эталону. Различие связано с выбранными признаками; новый архив содержит контрпримеры цвету. Доработка: добавить разнообразные правильно размеченные данные и снова обучить, затем испытать на другом наборе. Эти четыре строки после использования для выбора уже не полностью независимы для следующего испытания.
Оценка: 1 балл за восемь предсказаний; 1 за две доли верных; 1 за объяснение признаков; 1 за новую независимую проверку: 4.
05. Обсуждение: аргумент и возражение
33–40 минут. Тезис: «Если увеличить архив в сто раз, ошибки исчезнут». За 2 минуты сформулируйте пользу большого числа разных примеров; за 3 возразите ста копиями зелёного листа; за 2 предложите условия полезного расширения.
Ориентир для обсуждения
Объём полезен при корректных метках и достаточном разнообразии. Копии не создают новых условий. Нужны цель, разные случаи и испытание на новых данных; исчезновение всех ошибок не гарантировано.
06. Индивидуальная проверка понимания
В учебном архиве все фотографии кошек сняты в помещении, собак — во дворе. Помощник отвечает «кошка» для любого помещения. Укажите возможный неверный признак, два контрпримера, различие обучения и применения и способ следующей проверки.
40–45 минут: за 3 минуты запишите решение самостоятельно, за минуту сверьте и исправьте другим цветом, за последнюю минуту сдайте ответ и обсудите общий вывод.
Ключ и критерии индивидуальной проверки
Неверная опора — фон вместо признаков животного. Контрпримеры: кошка во дворе и собака в помещении. Обучение подбирает параметры по примерам; применение использует зафиксированную модель на новом фото. Следующая проверка — заранее отделённые новые фотографии с разными фонами и верными метками, без их использования для настройки. По 1 баллу за четыре элемента.
07. Связь с исходной программой
Пункт программы → действие → проверяемый результат
| Пункт программы | Действие ученика | Что проверяет учитель |
|---|---|---|
| Обучение и данные | Выводит кандидаты по двум выборкам | Различает признаки, метки и неоднозначность |
| Методики и алгоритмы обучения ИИ | Моделирует выбор правила с учителем | Честно отличает ручную имитацию от реального обучения |
| Оценивать результат работы ИИ | Испытывает два фиксированных правила | Считает ошибки на одинаковых новых случаях |
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. Числовые наборы, реплики условных помощников и ситуации специально подготовлены для урока. Исторические карточки пересказывают указанные документы; это не дословные цитаты. Учебные журналы не являются результатами испытания реального ИИ.
Google: что такое машинное обучение — источник для понятий и проверки; учебные задания разработаны отдельно.
Google: разделение данных и независимая проверка — 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.