第四单元《第 5 课时 初始人工智能绘画》教学设计 2023—2024学年沪科版（2019）高中信息技术必修1

高中新课程新教材优质课评选 项目九 了解手写数字识别——体验人工智能 第 5 课时 妙用人工智能工具，绘制“山水诗城”画卷 ——初识 A I 绘画 【教材分析】 本课是第四单元《人工智能初步》项目九《了解手写数字识别-体验人工智能》的 最后 1 课时， 也是本单元的单元项目挑战。本单元前面课时以“手写数字识别 ”为知识 主线， 以人工智能在生活中的应用和现在的发展为切入点， 进行知识的延伸， 引导学生 通过“手写数字识别 ”案例学习、体验机器学习的原理和用采集到的数据进行训练， 以 建立一个模型，再对模型进行验证和评估，然后投入应用的一般过程。 在本节中， 以人工智能绘画方面的突破为目标， 进一步通过体验人工智能技术， 实 践利用 open-cv 计算机视觉开源平台，利用已有模型使用 python 代码进行“ 图像风格 迁移画 ”体验的方法。进而引导学生思考该项人工智能技术的突破将对我们的社会发展 的作用和影响。 通过本项目前面的学习， 学生对人工智能的相关概念、应用、发展以及机器学习的 过程有了基本的了解。在整个单元的设计中， 在第 1 节课初识人工智能的基础上， 第四 节课又对人工智能的发展和应用前景层次做了延伸， 对人工智能的认识有了进一步的拓 展， 也就是从哪里来到哪里去的迭代。本节课将采用项目挑战的方式以当前最热门的人 工智能应用之一“计算机绘画 ”为经典案例将训练的模型运用于古画修复、图像风格迁 移等前沿领域， 进一步引导学生思考人工智能应用背后深度学习的算法原理和未来发展 趋势。 【学情分析】 通过前面《人工智能初步》单元中“了解手写数字识别 ”项目式学习， 同学们对人 工智能的认识已经逐步由纯感性认识提升到偏理性认识， 进而对人工智能背后的机器学 习算法有了初步的认识。高一的学生已经具有一定的研究能力， 探究新知的欲望也比较 强烈。通过课前调查， 在日常的学习和生活中， 同学们也基本接触过人工智能绘画的新 闻和应用，对这项技术充满好奇。 1 学科网（北京）股份有限公司 高中新课程新教材优质课评选 【学习重点】 （1）人工智能、深度学习， A I 绘画相关概念。 （2）基于 open-cv 人工智能开放平台， 使用 python 编程利用深度学习算法模型实 现图像风格迁移。 【学习难点】 （1）修改 python 代码的参数，利用建立的模型完成图像风格的迁移。 （2）在体验人工智能的应用与代码实现应用过程中提升对深度学习的认识以及兴 趣的培养，能客观认识智能技术对社会的影响。 【开放性学习环境】 软硬件环境：网络机房、投屏软件，电子教室、 python，open-cv 库等软件。 学习素材：图片素材、 python 代码半成品，学习任务单等。 【素养目标】 通过项目学习，使学生： （1）通过 A I 智能绘画实践探究， 掌握基于open-cv 计算机视觉开源库， 使用 python 编程利用深度学习算法模型实现图像风格迁移的方法。 (数字化学习、计算思维) （2）通过评估深度学习算法模型进行图像风格迁移等的开展应用，进一步提升人 工智能和机器学习的概念、应用及作用的认识。（信息意识、数字化学习） （3）在体验与实现人工智能的应用过程中了解人工智能新进展、新应用，并能适 当运用于学习和生活中， 能客观认识智能技术对社会的影响。（信息意识，信息社会责任） 【教学过程】 项目 教师活动 学生活动 设计 2 环节 意图 (一) 项目 引入 4 分 钟 教师回顾 同学们， 通过前面的“了解手写数字识别 ”大 单元的项目式学习，大家对人工智能的相关概念、机器 学习的过程、应用和发展有了基本的了解。近年来随着 计算机处理能力的不断提升和大数据的不断积累，再加 上特别是卷席神经网络算法在深度学习中取得的进展， 在运算能力、数据、算法三大要素发展推动下，计算机 在某些领域的感知智能已越来越接近于人类。 教师展示 “马鞍山二中美育作品展”作品 VCR 和教师一起回 顾本单元旧知 学生观看 VCR 欣赏艺术画作 学生回答， 进行 交流讨论。 思考计算机是 否可以像人一 样创作画作 师生交流 了解 A I 艺术绘 画的最新成果 以单元的 视角回顾 旧知，吸引 学生的深 入思考， 引 出本节课 人工智能 绘画主题。 利用“马鞍 山二中美 育作品展 ” 情境导入。 通过《太空 歌剧院》案 例，引发讨 论，进一步 激发学生 学习兴趣， 思考人工 智能发展 的阶段， 激发学生 创作热情， 项 目 探 究 的欲望。 在“马鞍山 二中数字 艺术展 ”的 项目背景 马鞍山二中 美育作品展 教师设问 在刚刚展示的马鞍山二中美育作品展中，我 们欣赏了