《情感分析——有溫度的AI》教學(xué)案例

任赟

編者按：2018年1月，教育部頒布了《普通高中課程方案和語文等學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》，《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》也在其列。眼下各地新課標(biāo)的培訓(xùn)已經(jīng)廣泛推開，但新教材遲遲不肯露面，加之各省區(qū)進(jìn)入綜合改革的時間又不統(tǒng)一，導(dǎo)致采用舊教材落實(shí)新課程方案、新課程標(biāo)準(zhǔn)和新高考方案的“三新一舊”等新舊并存的時期還將延續(xù)。那如何讓新課標(biāo)的理念更好地落地，實(shí)現(xiàn)新舊課標(biāo)的平穩(wěn)過渡？針對這一問題，本刊開設(shè)“普通高中信息技術(shù)新課標(biāo)教學(xué)實(shí)施”專欄，特邀教育部普通高中課標(biāo)修訂組核心成員、特級教師、正高級教師李維明教授主持，歡迎大家踴躍參與討論并不吝賜稿（358211798@qq.com）。

主持人語：“三新一舊”的學(xué)科教學(xué)是普通高中新舊課標(biāo)過渡的特定時期的產(chǎn)物，實(shí)施“三新一舊”信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)必須以新課標(biāo)為指引，重組教學(xué)內(nèi)容，從課堂教學(xué)入手，按照新課標(biāo)的模塊要求，梳理現(xiàn)行教材內(nèi)容，通過項(xiàng)目教學(xué)等新的教學(xué)手段將其重新組合，注入核心素養(yǎng)培育理念，充分利用舊教材的“剩余價值”開展教學(xué)。

由于新課標(biāo)的教學(xué)內(nèi)容較之以前變化較大，舊教材原有的內(nèi)容不可能全部覆蓋，且每個年級學(xué)生手中的舊教材資源也有限，單憑榨取“剩余價值”的方法不可能適用于各種教學(xué)場合。所以，因地制宜開展“三新一舊”的教學(xué)尤為重要。

何為“因地制宜”？就是要根據(jù)所在學(xué)校的基礎(chǔ)設(shè)施、課程資源以及教師、學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和學(xué)校特色，注入新課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)理念開展教學(xué)。本期選用的幾個案例，就是各地教師根據(jù)自己學(xué)校的實(shí)際情況，利用本校的校本課程資源，結(jié)合自己對新課程、新課標(biāo)的認(rèn)識和理解因地制宜開展教學(xué)的鮮活實(shí)例。這些案例或引入人工智能，或利用開源平臺，或挖掘數(shù)據(jù)的意義，或彰顯計(jì)算思維，無不體現(xiàn)出教師們因地制宜駕馭“三新一舊”課堂的高超技藝和過人的智慧。當(dāng)然，這些案例在探索的過程中也存在著這樣那樣的問題，還請大家來共同探討，使之完善并提高。

——李維明

情感分析作為自然語言處理領(lǐng)域中的一個子領(lǐng)域，是文本分類的一個分支。它有兩種研究方法：基于情感詞典的研究方法和基于機(jī)器學(xué)習(xí)的研究方法。而基于情感詞典的研究方法淺顯易懂，容易被學(xué)生理解，并可以方便使用Python代碼實(shí)現(xiàn)。

本案例內(nèi)容緊扣時代前沿領(lǐng)域，通過情感詞典算法程序設(shè)計(jì)過程，將復(fù)雜的自然語言處理問題形式化，構(gòu)建模型，并進(jìn)行系統(tǒng)化、自動化轉(zhuǎn)換，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷計(jì)算思維的工作過程，分析、體驗(yàn)人工智能工作原理。教學(xué)過程深入淺出，充分體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)處理的工作方式和解決問題過程中蘊(yùn)含的思想方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，充分開拓學(xué)生的視野。

● 引入新課（3分鐘）

師：我們上節(jié)課在騰訊AI開放平臺中體驗(yàn)了文本情感分析，那情感分析能做什么呢？

學(xué)生回顧、思考、回答（輿情監(jiān)控、口碑分析……）。

設(shè)計(jì)意圖：引入情感分析，了解學(xué)生對情感分析的認(rèn)知程度，引出情感分析的預(yù)測功能。

教師出示資料：2016年9月26日，Cognovi Labs利用Twitter對美國大選兩個候選人的內(nèi)容進(jìn)行情感分析，結(jié)果顯示特朗普的口碑遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于希拉里。得出結(jié)論：情感分析具有預(yù)測功能。

學(xué)生聽講、思考。

師：情感分析還可以預(yù)測什么？靠什么預(yù)測？

學(xué)生思考、回答（電影票房、股票、網(wǎng)友的評論、發(fā)言等內(nèi)容）。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生了解情感分析的多種應(yīng)用場景，文本也是數(shù)據(jù)。

● 講授新課（17分鐘）

1.情感分析（2分鐘）

師：情感分析是自然語言處理（Natural Language Processing）研究的領(lǐng)域之一，是文本分類的一個分支，它對帶有情感色彩（褒義貶義/正向負(fù)向）的主觀性文本進(jìn)行分析，以確定該文本的觀點(diǎn)、喜好、情感傾向。例如，文本“這本書讀來愛不釋手”歸為正向，“這本書很難看”歸為負(fù)向。

設(shè)計(jì)意圖：幫助學(xué)生了解情感分析的含義。

提出問題：根據(jù)什么來確定？

2.原理介紹（5分鐘）

實(shí)例：“這手機(jī)的畫面極好，操作也比較流暢。不過拍照真的太爛了！系統(tǒng)也不好?！?/p>

問題：復(fù)雜的文本如何確定情感傾向呢？

學(xué)生思考、回答（情感詞、程度詞、否定詞、標(biāo)點(diǎn)符號）。

解答：

（1）情感詞。

積極詞：1分；消極詞：-1分。

實(shí)例中情感詞：好、流暢、爛、好。

1+1+（-1）+1=2。

（2）程度詞。

四個級別：極、非常、比較、一點(diǎn)。

分別賦權(quán)值：4、3、2、0.5。

4×1+2×1+4×（-1）+1=3。

（3）否定詞。

傾向反轉(zhuǎn)：

4×1+2×1+4×（-1）+（-1）=2

（4）標(biāo)點(diǎn)符號。

！：語氣加強(qiáng)。

4×1+2×1+4×（-1）（-2）+（-1）=-1

……

設(shè)計(jì)意圖：引發(fā)學(xué)生思考簡單的原理，引導(dǎo)學(xué)生思考情感分析原理，讓學(xué)生體會，自然語言處理的原理并不是深不可測。講授情感分析原理，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)2，突出教學(xué)重點(diǎn)1。引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)會代碼思想，嘗試進(jìn)行代碼拓展。

3.Python代碼實(shí)現(xiàn)（10分鐘）

提示：僅考慮情感詞、程度詞；分別得到積極分、消極分的分值。

（1）根據(jù)情感詞確定分值。

教師帶領(lǐng)學(xué)生一起寫代碼架構(gòu)。

要點(diǎn)：①句子分詞；②積極詞、消極詞列表；③for循環(huán)遍歷；④if語句判斷。

學(xué)生思考，回答（情感關(guān)鍵詞）。

（2）根據(jù)程度詞確定分詞。

教師帶領(lǐng)學(xué)生寫代碼，如何考慮程度詞。

要點(diǎn)：①記錄單詞的位置；②程度詞列表；③不同的程度詞，不同的權(quán)值。

學(xué)生體驗(yàn)代碼，嘗試引入程度詞。

設(shè)計(jì)意圖：帶領(lǐng)學(xué)生寫基礎(chǔ)代碼，突出教學(xué)重點(diǎn)2，突破教學(xué)難點(diǎn)。

● 實(shí)踐任務(wù)（15分鐘）

1.基礎(chǔ)任務(wù)

（1）完善程度詞的權(quán)重計(jì)算。

（2）參考計(jì)算積極分值的代碼，計(jì)算出消極分值。

學(xué)生參考教師代碼，完善程度詞的權(quán)重計(jì)算。

教師巡視，幫助學(xué)生解決問題，并展示完成計(jì)算消極分值學(xué)生的代碼。

（3）利用jieba庫（第三方中文分詞庫），實(shí)現(xiàn)語句的用戶輸入。

提示：jieba庫使用實(shí)例：

import jieba

jieba.lcut（“中國是一個偉大的國家”）

結(jié)果：[‘中國，‘是，‘一個，‘偉大，‘的，‘國家]

學(xué)生參考jieba庫使用實(shí)例語句輸入功能。教師展示學(xué)生代碼，請學(xué)生示范講解。

設(shè)計(jì)意圖：達(dá)成同伴相互激勵，檢驗(yàn)學(xué)生的理解程度。

2.拓展任務(wù)

任務(wù)：考慮否定詞，完善分值計(jì)算。有能力的學(xué)生完成拓展任務(wù)。

設(shè)計(jì)意圖：為有能力的學(xué)生提供提高的空間。

● 作品展示（2分鐘）

教師展示優(yōu)秀學(xué)生作業(yè)，并請?jiān)搶W(xué)生講解思考方法及代碼編寫方法。其他學(xué)生聽講。

設(shè)計(jì)意圖：同伴相互引領(lǐng)。

● 小結(jié)（3分鐘）

1.情感分析的研究方法

（1）基于情感詞典。

根據(jù)已構(gòu)建的情感詞典，對分析文本進(jìn)行文本處理，抽取情感詞，計(jì)算該文本的情感傾向，提出問題：這種研究方法有什么問題？

（2）基于機(jī)器學(xué)習(xí)。

①提供大量的訓(xùn)練文本，供計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)，②AlphaGo利用機(jī)器學(xué)習(xí)戰(zhàn)勝人類。目前更多的是兩種方法相結(jié)合。

2.Python中的列表

總結(jié)：自然語言處理中，語料庫很重要，Python中的列表可以很好地存儲語料庫。

學(xué)生聽講、回顧、思考并回答情感分析的研究方法：①依賴于詞典；②依賴于計(jì)算規(guī)則。

設(shè)計(jì)意圖：總結(jié)情感分析原理，引出該方法的專業(yè)名稱——基于情感詞典的研究方法、基于機(jī)器學(xué)習(xí)的研究是目前人工智能研究的主要技術(shù)之一。

（本案例由北京市教科院王振強(qiáng)點(diǎn)評指導(dǎo)）