粵教版（2019）高中信息技術(shù)必修一第六章人工智能及其應(yīng)用 (教學(xué)設(shè)計(jì))

粵教版（2019）高中信息技術(shù)必修一第六章人工智能及其應(yīng)用(教學(xué)設(shè)計(jì))學(xué)校授課教師課時(shí)授課班級(jí)授課地點(diǎn)教具設(shè)計(jì)意圖本章節(jié)圍繞粵教版（2019）高中信息技術(shù)必修一第六章人工智能及其應(yīng)用，旨在讓學(xué)生了解人工智能的基本概念、發(fā)展歷程、應(yīng)用領(lǐng)域以及未來發(fā)展趨勢(shì)，通過實(shí)際案例和實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)和創(chuàng)新思維，為后續(xù)深入學(xué)習(xí)人工智能打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：

學(xué)生在進(jìn)入本章節(jié)學(xué)習(xí)前，已經(jīng)具備了一定的信息技術(shù)基礎(chǔ)，包括計(jì)算機(jī)操作、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用以及簡單的編程知識(shí)。他們對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)的基本概念有所了解，能夠使用一些基礎(chǔ)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和信息檢索。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

高中學(xué)生對(duì)新興科技如人工智能通常表現(xiàn)出較高的興趣。他們的學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)，能夠快速吸收新知識(shí)，但對(duì)于抽象概念的理解可能存在困難。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，部分學(xué)生偏好通過實(shí)踐操作來學(xué)習(xí)，而另一部分學(xué)生則更傾向于理論學(xué)習(xí)和邏輯分析。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

在學(xué)習(xí)人工智能及其應(yīng)用時(shí)，學(xué)生可能面臨以下困難和挑戰(zhàn)：一是對(duì)復(fù)雜算法和模型的難以理解；二是編程實(shí)踐中的代碼調(diào)試和問題解決；三是將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際案例時(shí)的創(chuàng)新思維不足。此外，學(xué)生可能對(duì)人工智能的倫理和社會(huì)影響缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，需要引導(dǎo)他們進(jìn)行深入思考。教學(xué)資源-軟硬件資源：計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室、編程軟件（如Python、Java等）、人工智能開發(fā)平臺(tái)（如TensorFlow、OpenCV等）、智能機(jī)器人模型。

-課程平臺(tái)：學(xué)校內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、在線教育資源平臺(tái)。

-信息化資源：人工智能相關(guān)案例庫、學(xué)術(shù)論文數(shù)據(jù)庫、在線視頻教程。

-教學(xué)手段：多媒體課件、PPT演示、互動(dòng)教學(xué)軟件、在線問答系統(tǒng)。教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課

1.老師以提問的方式引入話題：“同學(xué)們，你們知道什么是人工智能嗎？它在我們的生活中有哪些應(yīng)用？”

2.學(xué)生積極回答，老師總結(jié)并引出本節(jié)課的主題：“今天，我們就來學(xué)習(xí)粵教版（2019）高中信息技術(shù)必修一第六章人工智能及其應(yīng)用?！?/p>

二、新課導(dǎo)入

1.老師講解人工智能的基本概念、發(fā)展歷程，以及人工智能在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

-學(xué)生認(rèn)真聽講，做好筆記。

-老師舉例說明人工智能在生活、醫(yī)療、教育等領(lǐng)域的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.老師講解人工智能的主要技術(shù)，如機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、自然語言處理等。

-學(xué)生跟隨老師的講解，理解各項(xiàng)技術(shù)的基本原理和應(yīng)用場景。

3.老師介紹人工智能的發(fā)展趨勢(shì)和未來前景。

-學(xué)生了解人工智能的發(fā)展方向，激發(fā)他們對(duì)未來科技的向往。

三、課堂活動(dòng)

1.老師組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，探討人工智能在生活中的應(yīng)用案例。

-學(xué)生分組討論，各抒己見，分享自己對(duì)人工智能應(yīng)用的理解。

2.老師展示人工智能編程實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)編程知識(shí)。

-學(xué)生跟隨老師的講解，動(dòng)手實(shí)踐，掌握編程技能。

3.老師組織學(xué)生進(jìn)行角色扮演，模擬人工智能在實(shí)際場景中的應(yīng)用。

-學(xué)生積極參與，體驗(yàn)人工智能在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

四、課堂總結(jié)

1.老師回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)人工智能的基本概念、應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢(shì)。

-學(xué)生回顧所學(xué)知識(shí)，鞏固課堂所學(xué)。

2.老師布置課后作業(yè)，要求學(xué)生完成以下任務(wù)：

-搜集人工智能在某一領(lǐng)域的應(yīng)用案例，撰寫報(bào)告。

-學(xué)習(xí)一種人工智能編程語言，編寫簡單的程序。

-深入思考人工智能的倫理和社會(huì)影響，撰寫一篇短文。

3.老師鼓勵(lì)學(xué)生在課后繼續(xù)探索人工智能相關(guān)知識(shí)，關(guān)注人工智能的發(fā)展動(dòng)態(tài)。

五、課后輔導(dǎo)

1.老師針對(duì)學(xué)生在課堂上的疑問進(jìn)行個(gè)別輔導(dǎo)，幫助學(xué)生解決學(xué)習(xí)中的困難。

2.老師組織學(xué)生參加課外科技活動(dòng)，拓寬學(xué)生的視野，激發(fā)他們的創(chuàng)新思維。學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.知識(shí)掌握：

學(xué)生通過本章節(jié)的學(xué)習(xí)，能夠準(zhǔn)確理解人工智能的基本概念、發(fā)展歷程、主要技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域。他們對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、自然語言處理等關(guān)鍵技術(shù)有了初步的認(rèn)識(shí)，并能夠區(qū)分它們?cè)诓煌瑘鼍跋碌膽?yīng)用。

2.技能提升：

學(xué)生在課堂活動(dòng)中，通過編程實(shí)例的學(xué)習(xí)和實(shí)際操作，掌握了人工智能編程的基本技能。他們能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)編寫簡單的程序，解決實(shí)際問題。此外，學(xué)生在角色扮演活動(dòng)中，提高了自己的溝通能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

3.思維拓展：

學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，不僅掌握了人工智能的技術(shù)知識(shí)，還學(xué)會(huì)了如何將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際案例。他們開始關(guān)注人工智能的倫理和社會(huì)影響，能夠從多角度思考問題，培養(yǎng)了創(chuàng)新思維。

4.學(xué)習(xí)興趣：

通過本章節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)人工智能產(chǎn)生了濃厚的興趣。他們開始關(guān)注人工智能領(lǐng)域的最新動(dòng)態(tài)，主動(dòng)搜集相關(guān)資料，拓寬了自己的知識(shí)面。

5.價(jià)值觀塑造：

學(xué)生在了解人工智能的發(fā)展歷程和應(yīng)用案例的過程中，認(rèn)識(shí)到科技發(fā)展對(duì)人類社會(huì)的重要影響。他們開始關(guān)注人工智能的倫理問題，如隱私保護(hù)、數(shù)據(jù)安全等，形成了正確的價(jià)值觀。

6.實(shí)踐能力：

學(xué)生在課后作業(yè)中，通過撰寫報(bào)告、編寫程序和撰寫短文等活動(dòng)，提高了自己的實(shí)踐能力。他們能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際情境，解決實(shí)際問題。

7.自主學(xué)習(xí)：

學(xué)生在完成課后作業(yè)和課外閱讀的過程中，培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)的能力。他們能夠根據(jù)自己的興趣和需求，選擇合適的學(xué)習(xí)資源，進(jìn)行自我提升。

8.合作能力：

在小組討論和角色扮演活動(dòng)中，學(xué)生學(xué)會(huì)了與他人合作，共同完成任務(wù)。他們能夠傾聽他人的意見，尊重他人的觀點(diǎn)，形成了良好的團(tuán)隊(duì)合作精神。典型例題講解1.例題：某智能語音助手系統(tǒng)需要識(shí)別用戶輸入的語音命令，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡單的語音識(shí)別模型。

解答：

-設(shè)計(jì)一個(gè)基于深度學(xué)習(xí)的語音識(shí)別模型，可以使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行特征提取。

-使用長短期記憶網(wǎng)絡(luò)（LSTM）對(duì)提取的特征進(jìn)行序列建模，以捕捉語音的時(shí)序信息。

-訓(xùn)練模型時(shí)，使用大量的語音數(shù)據(jù)集，包括不同口音、語速和背景噪聲的樣本。

-驗(yàn)證模型在測試集上的性能，調(diào)整超參數(shù)以優(yōu)化識(shí)別準(zhǔn)確率。

2.例題：設(shè)計(jì)一個(gè)基于圖像識(shí)別的垃圾分類系統(tǒng)。

解答：

-使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）對(duì)垃圾圖像進(jìn)行特征提取。

-使用預(yù)訓(xùn)練的模型（如ResNet）作為基礎(chǔ)，提高模型的識(shí)別能力。

-對(duì)垃圾圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括大小調(diào)整、歸一化等。

-訓(xùn)練模型以識(shí)別不同類別的垃圾，并在測試集上進(jìn)行驗(yàn)證。

3.例題：開發(fā)一個(gè)推薦系統(tǒng)，為用戶推薦個(gè)性化的電影。

解答：

-使用協(xié)同過濾算法，根據(jù)用戶的觀影歷史和評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)推薦電影。

-使用矩陣分解技術(shù)，將用戶-電影評(píng)分矩陣分解為用戶特征和電影特征矩陣。

-對(duì)用戶特征和電影特征進(jìn)行相似度計(jì)算，推薦相似度高的電影。

-定期更新模型，以反映用戶的新觀影偏好。

4.例題：實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于自然語言處理的手寫筆記識(shí)別系統(tǒng)。

解答：

-使用光學(xué)字符識(shí)別（OCR）技術(shù)，將手寫筆記轉(zhuǎn)換為可編輯的文本格式。

-使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）對(duì)手寫筆記圖像進(jìn)行特征提取。

-使用循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RNN）或長短期記憶網(wǎng)絡(luò)（LSTM）對(duì)文本序列進(jìn)行建模。

-訓(xùn)練模型以識(shí)別手寫筆記中的文字，并在測試集上進(jìn)行驗(yàn)證。

5.例題：設(shè)計(jì)一個(gè)基于機(jī)器學(xué)習(xí)的股票價(jià)格預(yù)測模型。

解答：

-收集股票的歷史價(jià)格數(shù)據(jù)，包括開盤價(jià)、最高價(jià)、最低價(jià)和收盤價(jià)。

-使用時(shí)間序列分析方法，如自回歸模型（AR）、移動(dòng)平均模型（MA）等，對(duì)股票價(jià)格進(jìn)行初步預(yù)測。

-使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，如隨機(jī)森林、支持向量機(jī)（SVM）等，對(duì)股票價(jià)格進(jìn)行預(yù)測。

-使用交叉驗(yàn)證方法評(píng)估模型的預(yù)測性能，并調(diào)整模型參數(shù)以優(yōu)化預(yù)測結(jié)果。板書設(shè)計(jì)①人工智能概述

-定義：人工智能（ArtificialIntelligence，AI）

-目標(biāo)：使機(jī)器具備人類智能或類似人類智能的能力

-發(fā)展歷程：從理論研究到實(shí)際應(yīng)用

②人工智能關(guān)鍵技術(shù)

-機(jī)器學(xué)習(xí)（MachineLearning，ML）

-深度學(xué)習(xí)（DeepLearning，DL）

-自然語言處理（NaturalLanguageProcessing，NLP）

-計(jì)算機(jī)視覺（ComputerVision）

③人工智能應(yīng)用領(lǐng)域

-生活領(lǐng)域：智能家居、智能語音助手

-醫(yī)療領(lǐng)域：疾病診斷、醫(yī)療影像分析

-教育領(lǐng)域：智能教學(xué)、個(gè)性化學(xué)習(xí)

-工業(yè)領(lǐng)域：智能制造、智能物流

④人工智能發(fā)展趨勢(shì)

-倫理問題：隱私保護(hù)、數(shù)據(jù)安全

-技術(shù)創(chuàng)新：算法優(yōu)化、硬件加速

-應(yīng)用拓展：跨界融合、新應(yīng)用場景課堂1.課堂評(píng)價(jià)：

-提問環(huán)節(jié)：通過提問，了解學(xué)生對(duì)人工智能基本概念、技術(shù)、應(yīng)用領(lǐng)域的理解程度。例如，提問“什么是人工智能？”、“人工智能有哪些關(guān)鍵技術(shù)？”等，觀察學(xué)生的回答是否準(zhǔn)確、全面。

-觀察學(xué)生參與度：在課堂討論和活動(dòng)中，觀察學(xué)生的參與程度，包括是否積極發(fā)言、是否能夠與同學(xué)合作等。

-實(shí)踐操作測試：通過讓學(xué)生進(jìn)行編程實(shí)踐或案例分析，評(píng)估學(xué)生的動(dòng)手能力和問題解決能力。例如，讓學(xué)生編寫一個(gè)簡單的機(jī)器學(xué)習(xí)程序，或分析一個(gè)實(shí)際的人工智能應(yīng)用案例。

-課堂反饋：在課堂結(jié)束時(shí)，收集學(xué)生的反饋意見，了解他們對(duì)課程內(nèi)容的看法和建議，以便及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略。

2.作業(yè)評(píng)價(jià)：

-作業(yè)批改：對(duì)學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行認(rèn)真批改，包括編程作業(yè)、報(bào)告、短文等。在批改過程中，關(guān)注學(xué)生的知識(shí)掌握程度、問題解決能力和創(chuàng)新思維。

-作業(yè)點(diǎn)評(píng)：在作業(yè)批改后，給予學(xué)生詳細(xì)的點(diǎn)評(píng)，指出他們的優(yōu)點(diǎn)和不足，并提出改進(jìn)建議。

-及時(shí)反饋：將作業(yè)批改結(jié)果及時(shí)反饋給學(xué)生，讓他們了解自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度和需要改進(jìn)的地方。

-鼓勵(lì)學(xué)生：在作業(yè)評(píng)價(jià)中，鼓勵(lì)學(xué)生繼續(xù)努力，對(duì)于表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生給予表揚(yáng)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

3.課堂互動(dòng)評(píng)價(jià)：

-小組討論評(píng)價(jià)：在小組討論環(huán)節(jié)，評(píng)價(jià)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力、溝通能力和問題解決能力。