第8课 人工智能中的算法

第8课 《人工智能中的算法》教学设计 【课标内容要求】 通过分析典型的人工智能应用场景，了解人工智能的基本特征及所依赖的数据、算法和算力三大技术基础。 【教学内容分析】 本课是八下第二单元的第八课，主要通过搜索、推理和预测三个关键词来初步了解人工智能的算法。为了能让学生更好地理解算法，教材中引入学生比较熟悉的棋局分析、天气预报专家系统和平均气温预测三个案例进行学习。通过这三个案例初步让学生了解搜索、推理和预测在人工智能中的应用。本课的内容是走进人工智能最为重要的一个环节，也是对学生学习人工智能的一个重要考验，在整个八下是属于难度较高的一课。能掌握算法，并能吃透算法那对学生以后学习人工智能会有一个很大的促进作用。 【教学目标】 通过认识身边的人工智能应用，初步让学生了解搜索、推理和预测这三个重要功能。通过典型案例的分析（九宫格、专家系统、气温预测）来对比传统方法处理同类问题效果，体会人工智能的高效便捷。通过人工智能算法的学习可以让学生了解我们身边这些便捷的人工智能应用所蕴含的强大知识体系。从而开拓了学生的思维和眼界，激发他们学习的兴趣。 人工智能是一门多学科交叉融合的新兴学科，也是当今世界最为热门的学科，初中学段的学生也正是人工智能发展的新生力量。能够激发这个学段学生学习人工智能的兴趣和热爱，意义非常深远。 重点：了解搜索、推理和预测这三个功能的原理 难点：对搜索、推理和预测的正确应用 【核心素养指向】 通过本课的学习，要让学生认识到人工智能对社会发展的影响，也要让学生能在学习中悟出合理使用人工智能对学习和生活的帮助。通过学习能对生活中发现的问题，进行抽象、分解、建模，能运用合理的人工智能算法制订解决方案。 【学情分析】 《信息科技》这套教材是从三年级到九年级这一个完整的知识体系，而八年级学生是没有经过系统的学习，直接从人工智能着手的。他们没有经过五上、六上算法的学习，要理解算法是相当困难的。再加上八年级学生的学习能力差异，本课的学习内容对大部分学生来说是理解不了的。 【设计构想】 1．整体设想：对本课的教学主要采用学生熟悉的人工智能应用入手，比如机器人、GPS导航、智能家居控制系统等。可以让学生来聊一聊他们用过或者看到过哪些人工智能的运用。通过对典型的例子引出算法。 2.教法学法：教师主要通过情境教学法、讲授法、讨论法去落实教学目标。学生主要通过观察、比较、归纳、迁移、自主阅读教材、小组合作和探究的方法来学习。 3．情境与任务：通过播放一段机器人送餐和GPS导航的视频引入，让学生在观看的同时思考两个问题。一、你觉得机器人送餐和GPS导航哪个更复杂？二、如果让你选择设计你会选择哪一个？ 4．学生活动：小组合作讨论 5．核心素养的落实 学生通过观察身边的事物发现问题，能对问题进行分析从而培养自主探究的能力。主要体现在以下两个方面。其一，学生通过书本和学案，自主学习九宫格移动、专家系统和平均气温预测这三种应用，并思考他们实现的原理。其二，学生通过思考再进一步去找它们的理论支撑，从而发现原来算法是人工智能的核心。从初步的感知 深入地了解 系统地学习让学生养成思考的习惯，这样有序的学习可以进一步落实核心素养四个维度的达成。 6.评价设计 本课的评价采用总结性评价，利用省信息科技学习平台来对学生进行评价，通过一个问卷调查的方式来对学生就今天的所学内容做一个调查，方便采集，可以当堂了解学生的总体学习情况。 【教学环境及资源准备】 能正常上网的机房、极域控制软件、视频和一份调查问卷、纸笔 【教学活动设计】 学习任务 （各环节） 学习过程 设计意图（写出一个环节的设计意图，包括：本环节学生学习情况的检测，核心素养的渗透，重难点的落实） 用时（单位：分钟） 教师活动 学生活动 一、导入 播放一段有关人工智能应用的视频 观看、思考、讨论 通过视频可以让学生比较直观、全面的了解人工智能，这样可以减少学生对学习人工智能算法的恐惧心理，激发学生的学习兴趣。 5 二、新课教学 1、玩魔方学算法 ①尝试了解 准备几个三阶魔方让学生尝试还原，发现原来魔方还原是要讲方法的。魔方还原的主流算法有：层先法、角先法、TM算法和二阶段算法。从而引出人工智能的经典算法搜索 ②尝试理解 通过对魔方玩法的迁移学习搜索并理解两种搜索的适用场合和优劣 出示九宫格棋盘 初始： 2 8 3 1 4 7 6 5 目标： 1 2 3 8 4 7 6 5 小结：人工智能的经典搜索方法（盲目搜索、启发式搜索） 2、 创情境学算法 通过一小段《名侦探柯南》动漫情节引出推理。 让学生举例生活中常见的推理现象：人 一 机交互界面 知识库 专家 系统推理机 3、讲典故学算法 通过姜子牙、诸葛亮、刘伯温的经