高中信息技术探识人工智能教学设计学情分析教材分析课后反思.docx

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高中信息技术探识人工智能教学设计学情分析教材分析课后反思

《探识人工智能》教学设计

一、教学设计思想

《探识人工智能》是新课程标准中选择性必修《人工智能初步》的第一节课，本节课让学生通过人工智能的相关实验认识人工智能，了解人工智能的广泛应用，同时了解人工智能的发展历程，以及人工智能合理使用的信息社会责任意识，整体上引发学生对人工智能产生浓厚的学习兴趣和整体认识，为后续人工智能课程的学习做铺垫。

二、教学目标

1.知识与技能

（1）理解人工智能的概念；

（2）根据需求选择合适的人工智能工具对信息进行加工；

2.过程与方法

（1）通过实验吸引学生的学习兴趣，了解人工智能的大致工作原理；

（2）通过自主探究，了解信息的智能化加工类型和主要用途；

3.情感态度与价值观

（1）能体验人工智能技术在加工信息中的优势与局限；

（2）通过体验式学习，激发学生对于人工智能的学习热情；

（3）通过体验人工智能技术，正确认识人工智能软件的应用价值和意义。

三、教学重点及难点

重点：

引导学生了解人工智能的概念和体验人工智能，思考其实际应用价值；

难点：

提升学生对人工智能的认识，培养正确的人工智能应用观；

四、教学方法

自主探究、任务驱动、小组合作交流；

五、教学辅助

软件：

专家系统软件、重力四子棋软件、八数码难题求解程序；

资源：

在线翻译网站资源、教学内容演示文稿、专题网页；

教学环境要求：

计算机教室；

六、教学过程

过程

教师活动

学生活动

设计目标

导入

1.视频播放

观看视频

通过视频观看，使学生了解当前人工智能的发展，体验人工智能的魅力。

2.回顾视频内容

问题1：

什么是“AI合成主播”？

问题2：

你感受到人工智能了吗？

什么是人工智能?

让学生体会人工智能的发展

主题

人工智能的概念

自主探究，上网搜索人工智能信息，理解人工智能的概念

通过自主学习，探索人工智能的发展，形成初步印象

主题体验

任务1：

模式识别

使用XX识图工具，识别两幅图片，思考模式识别的基本工作原理

学会使用图像识别工具，解决生活中的具体问题，了解模式识别的工作原理

任务2：

机器翻译

使用XX翻译，将以下语句译成英文，再将翻译后的英文译成汉语，对照结果。

1.Toivotan,ettäRizhaonkokeellisenlukionkehitysonparantumassa.

2.会当凌绝顶一览众山小。

海内存知己，天涯若比邻

思考：

机器翻译的优缺点及基本工作原理

学会使用翻译工具，解决学习和生活中遇到的具体问题，了解机器翻译的基本工作原理

任务3：

专家系统

使用动物识别专家系统，描述一种动物，让专家系统推测所描述的动物，思考专家系统的原理

认识了解专家系统，了解专家系统原理

任务4：

人机博弈

使用重力四子棋博弈程序，思考人机博弈原理

认识人机博弈及其原理

拓展任务:

智能搜索

使用九宫格-八数码难题求解程序

认识智能搜索及其原理

人工智能应用总结

1.模式识别

语音识别、光学字符识别、手写识别、车牌识别、XX识图、人脸识别、指纹识别……

2.机器翻译

XX翻译、金山快译、译星、万能对译

3.专家系统

血液凝结疾病诊断系统、电话电缆维护专家系统、花布图案设计和花布印染专家系统

4.智能机器人：

深蓝、AlphaGo、灭火机器人、潜水机器人、

扫地机器人、足球机器人、舞蹈机器人……

5.机器证明、数据挖掘……

通过总结，使学生了解到当前人工智能应用类型，学会分辨哪些是人工智能应用，对人工智能有初步的了解。

讨论

在我们生活中还有哪些人工智能的应用？

智能音箱、智慧公交、智能安防、人工智能的医疗影像分析和智能问诊、虚拟个人助理、

新闻、音乐、电影推荐服务（推荐系统）

在线客服、购买预测……

结合实际生活经验，使学生发现生活中的人工智能，对人工智能再认识。

讨论

人工智能时代来了，“AI合成主播”都出现了，人工智能真的能取代人类吗？

举例：

人工智能能听懂笑话吗？

使学生认识人工智能的局限性。

讨论

2017年10月26日，沙特阿拉伯授予香港汉森机器人公司生产的机器人索菲亚公民身份，成为史上首个获得公民身份的机器人，索菲亚当天在沙特说，它希望用人工智能“帮助人类过上更美好的生活”，人类不用害怕机器人，“你们对我好，我也会对你们好”。

索菲亚拥有仿生橡胶皮肤，可模拟62种面部表情，其“大脑”采用了人工智能和谷歌语音识别技术，能识别人类面部、理解语言、记住与人类的互动。

2018年8月24日，在线教育集团iTutorGroup聘请索菲亚担任人类历史上首位AI教师，开创在线教育新纪元。

索菲亚表示，“我希望我的存在和我们一起开展的开创性工作能够帮助更多学校在课堂中拥抱技术，为下一

代的崭新世界做好准备”。

随着人工智能在各个领域的深入发展与广泛应用，

会带来哪些问题？

我们应该如何应对？

提升学生对人工智能的全面认识，培养学生对人工智能合理使用的信息社会责任意识。

猜想

未来人工智能发展趋势人工

学生讨论，各小组对猜想结果进行分析

培养学生对人工智能发展的兴趣，引导学生主动追求与关注科技发展。

课堂小结

1、人工智能的概念

2、人工智能的应用

3、人工智能的局限性与问题应对

自我反思

1、人工智能的主要应用有哪些？

请列举说明。

2、通过体验，说出模式识别、机器翻译、专家系统的基本工作原理。

学生回顾学习内容，巩固学习知识

课堂练习

1、人工智能的英文缩写是（）

A．ITB．AIC．ICD．AT

2、日照市多家超市都已经可以刷脸支付，刷脸支付主要体现的是（）

A．人脸识别B．机器翻译

C．专家系统D．自然语言处理

3、以下不属于人工智能具体应用的是（）

A．XX翻译B．小区车牌识别

C．汽车自动驾驶D．同声传译

4、以下不属于人工智能范畴的是（）

A．深度学习B．智能客服C．机器学习D．人工降雨

5．住户把手指纹对着门的微电脑锁上，门就自动打开了，这其中主要应用了人工智能中的（）

A．图像识别技术B．指纹识别技术

C．语音识别技术D．字符识别技术

通过练习，检测本节内容掌握情况

七、教学评价

过程性评价：

对课堂上学生参与讨论和发言进行及时评价，并根据实际情况进行引导和帮助；

学生自我评价：

通过自我评价阶段的问题反思，自我检测课堂内容掌握情况；

总结评价：

通过课堂练习和探讨阶段总结发言，检查学生对人工智能的理解程度。

学情分析

教学对象为高一下学期的学生，通过日常生活，学生已经知道人工智能这一词汇，对于什么是人工智能也有着自己的看法，但对人工智能的真正概念比较模糊，学生对人工智能既感到神秘，又充满好奇，教师需要引导学生探讨人工智能的含义以及体验应用，学会用一些人工智能的工具软件解决实际问题。

因此，本节课知识的传授避免有过深的理论概念，设计四个典型的人工智能实验让学生来体验，教师正好利用学生的好奇心激发他们进行本节课的探索，通过几个生动有趣的实验体验让学生感受人工智能的魅力，从而消除对该模块课程的神秘感，对后续学习起铺垫性作用。

通过本节的学习，整体力图做到激发学生兴趣，认识人工智能，对人工智能形成着整体的理解与把握。

效果分析

学生通过这几个体验感悟类的人工智能实验，体验到了人工智能给学习和生活带来的诸种便利和优势，在使用体验的过程中学生学会了观察和分析各种人工智能技术的基本工作原理或流程，使学生体验了人工智能相关工具并了解其工作原理和应用价值，本节课紧扣新课标，遵循“技术”在“做中学”的学习认知规律，提升了学生信息素养与能力，但在课堂中学生讨论还不够深入。

教材分析

本节是教育科学出版社主编的信息技术选修《人工智能初步》模块第一单元的内容，是人工智能模块的第一节课，对后续人工智能课程有着引领的作用，教材内容主要涉及人工智能的含义、发展和应用领域，本节旨在帮助学生了解人工智能相关应用领域与工具，激发学生对人工智能的学习兴趣。

通过自主学习、自主体验、交流、讨论等形式，了解人工智能在社会生活中的广泛应用，拓展学生对人工智能的形态和内涵的认识，让学生们建立人工智能的概念。

人工智能涉及的领域很多，本节课挑选了具有典型代表性的模式识别、专家系统、机器翻译、人机博弈实验让学生体验，在实践中全面理解人工智能的含义。

本节课没有局限于教材，引入了生动有趣的四个实验内容，以丰富的实例充实教学内容，避免了单纯的理论介绍，并根据实际教学内容将原教材题目《初识人工智能》变为《探识人工智能》，突出本节课探究体验的特点。

评测练习

一、学习目标

1.了解人工智能的概念；

2.了解人工智能在生活中的典型应用；

3.学会根据需要选择合适的人工智能工具进行使用；

4.学会科学的使用人工智能技术为人类的发展做出贡献。

二、解决问题

项目

问题

解答

1.导入

（1）视频中提到“AI合成主播”是什么？

（2）你感受到人工智能了吗？

2．主题

（3）什么是人工智能？

（4）模式识别

工具

1.XX识图：

任务

1.使用XX识图工具，区分两幅图片，思考模式识别的基本工作原理

思考

模式识别的基本工作原理是什么？

（5）机器翻译

工具

XX翻译或谷歌翻译

任务

1、将芬兰语翻译成中文：

Toivotanteilleoppimistajaedistystä

2、将中文翻译成英语：

（再将翻译所得的英文翻译回来）

海内存知己，天涯若比邻。

会当凌绝顶，一览众山小。

思考

机器翻译的基本工作原理及优缺点

（6）专家系统

工具

动物识别专家系统

任务

以下两条描述：

1、某动物是哺乳、食肉性，黄褐色，有斑点；

2、某动物有羽毛，不会飞，长腿，长脖子，黑白色；

请用动物识别专家系统进行体验。

思考

分析专家系统的基本工作原理。

（7）人机博弈

工具

重力四字棋程序

任务

体会该程序，进行人机博弈

思考

机器博弈的原理

拓展：

九宫格-八数码问题求解

工具

提供的八数码问题求解程序

任务

进行自主求解、自动求解

思考

计算机程序是如何进行自动求解的？

4.总结

（7）人工智能应用类型、举例

5.探讨

（8）人工智能技术会带来的问题

6.猜想

（9）未来人工智能的发展趋势

三、自我反思

1、人工智能的主要应用有哪些？

请列举说明。

2、说出模式识别的的基本工作原理。

四、练习题

1、人工智能的英文缩写是（）

A．ITB．AIC．ICD．AT

2、日照市多家超市都已经可以刷脸支付，刷脸支付主要体现的是（）

A．人脸识别B．机器翻译C．专家系统D．自然语言处理

3、以下不属于人工智能具体应用的是（）

A．XX翻译B．小区车牌识别C．汽车自动驾驶D．同声传译

4、以下不属于人工智能范畴的是（）

A．深度学习B．智能客服C．机器学习D．人工降雨

5．住户把手指纹对着门的微电脑锁上，门就自动打开了，这其中主要应用了人工智能中的（）

A．图像识别技术B．指纹识别技术C．语音识别技术D．字符识别技术

五、课外讨论

2016年，主持人杨澜带领团队制作了“探寻人工智能”系列纪录片，为大众展现了当时最前沿的科技。

那时，有个问题始终萦绕在她脑中想去证实：

我的工作会不会被取代？

请讨论：

“人工智能”会抢了主持人的饭碗吗？

6、拓展阅读

1.人工智能（ArtificialIntelligence）——为机器赋予人的智能

人工智能在1956年由约翰·麦卡锡（JohnMcCarthy）首次定义，涉及可以执行人类智能特征任务的机器。

虽然这很普遍，但它包括规划，理解语言，识别物体和声音，学习和解决问题等内容。

科学家将人工智能分为两类，一般和狭义。

人工智能，即能够做任何人类能力的计算机。

这与人工智能的局限性形成了鲜明对比。

在人工智能中，计算机可以做人类能做的事情，但只能在很窄的范围内-本·汤普森（BenThompson），战略研究员。

根据machinelearnings.co给出的定义，一般人工智能具有人类智能的所有特征，包括上述能力。

狭窄的人工智能展示了人类智慧的一些方面，并且可以做得非常好，但在其他方面缺乏。

一台擅长识别图像的机器，但没有别的东西，就是狭窄AI的一个例子。

2.机器学习——一种实现人工智能的方法

机器学习的核心只是实现人工智能的一种方式。

阿瑟·塞缪尔（ArthurSamuel）将其定义为“没有明确编程就能学习的能力。

”您可以在不使用机器学习的情况下获得AI，但这需要使用复杂的规则和决策树来构建数百万行代码。

因此，机器学习不是手动编码具有特定指令的软件例程来完成特定任务，而是一种“训练”算法的方式，以便它可以学习如何。

“训练”涉及向算法提供大量数据并允许算法自我调整和改进。

举一个例子，机器学习已经被用来大大改进计算机识别图像或视频中的对象的能力。

你收集了数十万甚至数百万张图片，然后让人类标记它们。

例如，人类可能会标记其中包含猫的图片与不包含猫的图片。

然后，该算法尝试构建一个模型，该模型可以准确地将图片标记为包含猫或不包含人类。

一旦准确度达到足够高，机器现在就“学会”了猫的样子。

3.深度学习——一种实现机器学习的技术

深度学习是机器学习的众多方法之一。

其他方法包括决策树学习，归纳逻辑编程，聚类，强化学习和贝叶斯网络等。

深度学习的灵感来自大脑的结构和功能，即许多神经元的互连。

人工神经网络（ANN）是模拟大脑生物结构的算法。

在人工神经网络中，存在“神经元”，其具有离散层和与其他“神经元”的连接。

每个图层都会选择要学习的特定要素，例如图像识别中的曲线/边缘。

正是这种分层深度学习了它的名称，深度是通过使用多个层而不是单个层来创建的。

课后反思

整个课堂是基于人工智能实验与体验的学习：

在教师引导下开展实践探索；通过操作体验实践的过程，培养了学生的自主学习能力及大胆探索、相互协作的精神；整个教学设计遵循导学生成为实验的主动者、探索者，在自主实践中掌握双基、在合作中解决问题、在探究中培养学科思维，使学生在模式识别、专家系统、机器翻译、人机博弈四个经典实验中理解人工智能及其工作原理，把握人工智能的特点。

不足之处：

1、在计算机云教室授课过程中出现网络速度过慢现象，学生在实践中总会遇到一些新的问题，对生成性问题的处理难以全面；

2、学生自主思考、讨论使得课堂时间不好准确把握；

3、讨论时学生发言积极性没有很好的调动起来，课堂的讨论和实践对课堂秩序略有影响。

课标分析

教育部《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》将《人工智能初步》纳入到选择性必修，新课标明确指出让学生了解人工智能的发展历程及概念，描述人工智能的概念与基本特征，知道人工智能的典型应用与趋势以及新进展、新应用，并能适当运用在学习和生活中，辩证认识人工智能对人类社会未来发展的巨大潜力和潜在威胁，自觉维护和遵守人工智能社会化应用的规范和法规。

结合新课程标准，具体到本节课来说要达成以下目标：

1、了解人工智能的概念；

2、人工智能的典型应用与新应用，并能运用到学习生活中；

3、学会科学的认识人工智能，并且能够合理利用认识人工智能。