2023-2024學(xué)年滬科版（2019）高中信息技術(shù)必修一第四單元項(xiàng)目九《了解手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別-體驗(yàn)人工智能》說(shuō)課稿

2023-2024學(xué)年滬科版（2019）高中信息技術(shù)必修一第四單元項(xiàng)目九《了解手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別——體驗(yàn)人工智能》說(shuō)課稿主備人備課成員設(shè)計(jì)思路本節(jié)課以滬科版（2019）高中信息技術(shù)必修一第四單元項(xiàng)目九《了解手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別——體驗(yàn)人工智能》為教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)思路如下：

1.通過(guò)引入手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別的實(shí)際應(yīng)用案例，激發(fā)學(xué)生對(duì)人工智能的興趣。

2.結(jié)合教材內(nèi)容，講解手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別的原理和方法，讓學(xué)生了解人工智能技術(shù)在數(shù)字識(shí)別領(lǐng)域的應(yīng)用。

3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作，讓學(xué)生親身體驗(yàn)手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別過(guò)程，培養(yǎng)實(shí)際操作能力和創(chuàng)新思維。

4.引導(dǎo)學(xué)生思考手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別在實(shí)際生活中的應(yīng)用價(jià)值，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)和實(shí)際問(wèn)題解決能力。

5.以小組討論、分享交流等形式，促進(jìn)學(xué)生間的合作學(xué)習(xí)，提高課堂互動(dòng)性和趣味性。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析1.信息素養(yǎng)：培養(yǎng)學(xué)生利用信息技術(shù)解決問(wèn)題的能力，通過(guò)手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別的學(xué)習(xí)，提升學(xué)生對(duì)信息技術(shù)的應(yīng)用意識(shí)。

2.創(chuàng)新思維：鼓勵(lì)學(xué)生在理解手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別原理的基礎(chǔ)上，探索新的應(yīng)用場(chǎng)景，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)際操作能力。

3.合作交流：通過(guò)小組合作完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，提高交流分享信息與成果的技巧。

4.信息倫理：引導(dǎo)學(xué)生正確使用人工智能技術(shù)，認(rèn)識(shí)其倫理邊界，培養(yǎng)負(fù)責(zé)任地使用信息技術(shù)的能力。重點(diǎn)難點(diǎn)及解決辦法重點(diǎn)：

1.手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別的原理和算法理解。

2.人工智能技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。

難點(diǎn)：

1.手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別算法的深入掌握。

2.將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際操作的能力。

解決辦法：

1.采用案例教學(xué)法，通過(guò)講解具體的手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別案例，幫助學(xué)生理解原理和算法。

2.使用互動(dòng)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生參與討論，比較不同算法的優(yōu)缺點(diǎn)，加深理解。

3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上實(shí)際操作，將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，增強(qiáng)動(dòng)手能力。

4.提供豐富的學(xué)習(xí)資源，包括在線課程、教材和參考資料，以供學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

5.針對(duì)難點(diǎn)問(wèn)題，組織小組討論，通過(guò)集思廣益，共同解決問(wèn)題，提高學(xué)習(xí)效率。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時(shí)第一課時(shí)步驟師生互動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課教學(xué)資源1.軟件資源：手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別軟件、編程環(huán)境（如Python）、數(shù)據(jù)處理軟件。

2.硬件資源：計(jì)算機(jī)、投影儀、電子白板。

3.課程平臺(tái)：校園網(wǎng)教學(xué)平臺(tái)、在線學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)。

4.信息化資源：數(shù)字教材、教學(xué)PPT、算法示例代碼、案例資料。

5.教學(xué)手段：案例教學(xué)、互動(dòng)討論、實(shí)驗(yàn)操作、小組合作。教學(xué)實(shí)施過(guò)程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過(guò)在線平臺(tái)發(fā)布預(yù)習(xí)資料，包括手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別的原理介紹和基礎(chǔ)算法的演示視頻，明確預(yù)習(xí)目標(biāo)是理解手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別的基本概念。

設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問(wèn)題：設(shè)計(jì)問(wèn)題如“手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別有哪些應(yīng)用場(chǎng)景？”和“簡(jiǎn)述手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別的基本步驟”，引導(dǎo)學(xué)生思考。

監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：通過(guò)在線平臺(tái)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)進(jìn)度和參與度。

學(xué)生活動(dòng)：

自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生觀看視頻和閱讀資料，記錄關(guān)鍵信息。

思考預(yù)習(xí)問(wèn)題：學(xué)生針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行思考，形成初步的理解。

提交預(yù)習(xí)成果：學(xué)生將預(yù)習(xí)筆記和問(wèn)題反饋提交至在線平臺(tái)。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和自主學(xué)習(xí)的能力。

信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)實(shí)現(xiàn)資源的共享和預(yù)習(xí)進(jìn)度的監(jiān)控。

作用與目的：

幫助學(xué)生提前了解手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別的基本概念，為課堂學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

導(dǎo)入新課：通過(guò)展示手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別在生活中的應(yīng)用案例，如銀行支票識(shí)別，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別的原理和算法，如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）在數(shù)字識(shí)別中的應(yīng)用。

組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)小組討論，讓學(xué)生探討手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別的優(yōu)缺點(diǎn)和改進(jìn)方向。

解答疑問(wèn)：對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題進(jìn)行解答，引導(dǎo)學(xué)生深入理解。

學(xué)生活動(dòng)：

聽(tīng)講并思考：學(xué)生聽(tīng)講并思考手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別的原理和算法。

參與課堂活動(dòng)：學(xué)生分組討論，共同探討手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別的應(yīng)用和改進(jìn)。

提問(wèn)與討論：學(xué)生提出疑問(wèn)，參與課堂討論。

教學(xué)方法/手段/資源：

講授法：通過(guò)講解，幫助學(xué)生掌握手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別的原理和算法。

實(shí)踐活動(dòng)法：通過(guò)小組討論，讓學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐。

合作學(xué)習(xí)法：通過(guò)小組合作，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力。

作用與目的：

幫助學(xué)生深入理解手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別的原理和算法，掌握相關(guān)技能。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

布置作業(yè)：布置編寫(xiě)簡(jiǎn)單手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別程序的任務(wù)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

提供拓展資源：提供深度學(xué)習(xí)相關(guān)的書(shū)籍和在線課程，供學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：及時(shí)批改作業(yè)，給予學(xué)生反饋和指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

完成作業(yè)：學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)，編寫(xiě)手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別程序。

拓展學(xué)習(xí)：學(xué)生利用提供的資源，進(jìn)行深度學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)的拓展。

反思總結(jié)：學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)過(guò)程和成果進(jìn)行反思，提出改進(jìn)建議。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)。

反思總結(jié)法：引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)過(guò)程和成果進(jìn)行反思。

作用與目的：

鞏固學(xué)生在課堂上學(xué)到的手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別知識(shí)點(diǎn)和技能，通過(guò)拓展學(xué)習(xí)，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野。通過(guò)反思總結(jié)，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的不足并提出改進(jìn)建議，促進(jìn)自我提升。知識(shí)點(diǎn)梳理1.手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別概述

-手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別的定義：手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)人的手寫(xiě)數(shù)字進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別的過(guò)程。

-手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別的應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于銀行支票識(shí)別、數(shù)字輸入、教育評(píng)測(cè)等領(lǐng)域。

2.手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別原理

-圖像預(yù)處理：包括圖像去噪、二值化、縮放等，為后續(xù)的特征提取做準(zhǔn)備。

-特征提?。禾崛D像的幾何特征、紋理特征等，用于表征數(shù)字的特點(diǎn)。

-模式分類(lèi)：利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，將提取的特征與已知的數(shù)字類(lèi)別進(jìn)行匹配。

3.手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別算法

-K最近鄰算法（K-NN）：通過(guò)計(jì)算測(cè)試樣本與訓(xùn)練樣本的距離，找出最近的K個(gè)樣本，然后進(jìn)行投票預(yù)測(cè)。

-支持向量機(jī)（SVM）：通過(guò)找到最優(yōu)分割超平面，將不同類(lèi)別的樣本分開(kāi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字的分類(lèi)。

-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：多層感知器（MLP）和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）是常用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，能夠有效識(shí)別手寫(xiě)數(shù)字。

4.卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）

-CNN結(jié)構(gòu)：包括卷積層、池化層、全連接層等，能夠自動(dòng)提取圖像特征。

-卷積層：通過(guò)卷積操作提取圖像的局部特征。

-池化層：對(duì)卷積層提取的特征進(jìn)行降維，減少計(jì)算量。

-全連接層：將池化層輸出的特征進(jìn)行整合，輸出最終的分類(lèi)結(jié)果。

5.深度學(xué)習(xí)框架

-TensorFlow：Google開(kāi)源的深度學(xué)習(xí)框架，支持多種深度學(xué)習(xí)模型。

-PyTorch：Facebook開(kāi)源的深度學(xué)習(xí)框架，具有動(dòng)態(tài)計(jì)算圖的特性。

6.手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別的挑戰(zhàn)

-變化多端的手寫(xiě)風(fēng)格：不同人的手寫(xiě)風(fēng)格差異較大，增加了識(shí)別的難度。

-噪聲干擾：圖像中的噪聲和污染可能影響識(shí)別的準(zhǔn)確性。

-實(shí)時(shí)性要求：在某些應(yīng)用場(chǎng)景中，如在線輸入，需要快速準(zhǔn)確地識(shí)別手寫(xiě)數(shù)字。

7.實(shí)際應(yīng)用案例

-銀行支票識(shí)別：通過(guò)手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別技術(shù)，自動(dòng)識(shí)別支票上的金額。

-教育評(píng)測(cè)：在考試評(píng)分中，自動(dòng)識(shí)別學(xué)生的手寫(xiě)數(shù)字答案。

8.手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別的發(fā)展趨勢(shì)

-算法的優(yōu)化：研究者不斷提出新的算法，提高手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別的準(zhǔn)確性和魯棒性。

-模型的壓縮和加速：為了滿(mǎn)足移動(dòng)設(shè)備的計(jì)算能力，研究者致力于壓縮模型體積和加速推理過(guò)程。

9.倫理和隱私問(wèn)題

-數(shù)據(jù)隱私：手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別可能涉及個(gè)人隱私信息的處理，需要嚴(yán)格遵守相關(guān)法律法規(guī)。

-倫理使用：手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別技術(shù)應(yīng)合理使用，避免濫用導(dǎo)致的不公正和歧視問(wèn)題。

10.課程實(shí)踐

-實(shí)驗(yàn)一：手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別系統(tǒng)搭建，使用TensorFlow或PyTorch構(gòu)建簡(jiǎn)單的識(shí)別模型。

-實(shí)驗(yàn)二：圖像預(yù)處理技術(shù)實(shí)踐，包括圖像去噪、二值化等操作。

-實(shí)驗(yàn)三：特征提取和模式分類(lèi)，使用K-NN、SVM或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)字分類(lèi)。內(nèi)容邏輯關(guān)系1.手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別原理與算法

①手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別的定義及意義：理解手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別的基本概念，認(rèn)識(shí)到其在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用價(jià)值。

②圖像預(yù)處理的重要性：掌握?qǐng)D像預(yù)處理的基本步驟，理解其對(duì)手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別的影響。

③特征提取和模式分類(lèi)方法：學(xué)習(xí)不同特征提取技術(shù)和模式分類(lèi)算法，了解其優(yōu)缺點(diǎn)。

2.卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）的應(yīng)用

①CNN的基本結(jié)構(gòu)：理解卷積層、池化層和全連接層的作用，掌握CNN在圖像識(shí)別中的優(yōu)勢(shì)。

②卷積層的工作原理：學(xué)習(xí)卷積操作的具體過(guò)程，理解其如何提取圖像特征。

③池化層的作用：了解池化層如何降低特征維度，減少計(jì)算量，同時(shí)保留關(guān)鍵信息。

3.深度學(xué)習(xí)框架的使用

①TensorFlow和PyTorch的特點(diǎn)：了解兩個(gè)主流深度學(xué)習(xí)框架的基本特性，掌握其適用場(chǎng)景。

②動(dòng)態(tài)計(jì)算圖的概念：理解PyTorch動(dòng)態(tài)計(jì)算圖的優(yōu)勢(shì)，對(duì)比與傳統(tǒng)靜態(tài)計(jì)算圖的差異。

③模型構(gòu)建與訓(xùn)練：學(xué)習(xí)如何使用深度學(xué)習(xí)框架構(gòu)建模型，進(jìn)行模型的訓(xùn)練和優(yōu)化。

4.手寫(xiě)數(shù)字識(shí)別的挑戰(zhàn)與實(shí)際應(yīng)用

①變化多端的手寫(xiě)風(fēng)格：探討如何應(yīng)對(duì)不同手寫(xiě)風(fēng)格的識(shí)別問(wèn)題，提高識(shí)別系統(tǒng)的魯棒性。

②噪聲干擾的應(yīng)對(duì)策略：學(xué)習(xí)如何通過(guò)預(yù)處理技術(shù)減少噪聲干擾，提高識(shí)別準(zhǔn)確性。

③實(shí)際應(yīng)用