第3课 人工智能技术基础- 教学设计- 2023—2024学年浙教版（2023）初中信息技术八年级下册

教学设计 课程基本信息 学科 初中信息科技 年级 八年级 学期 春季 课题 第3课 人工智能技术基础 教学内容与学习对象分析 一、教学内容分析 本课是第一单元第3课，主要内容包括“数据”“算法”和“算力”。它是在前两课学习的基础上，结合丰富的应用案例，进一步探讨数据、算法和算力对推动人工智能发展中的重要作用。同时，本课还对第4课《人工智能的影响》以及第二单元《智能技术初体验》起到良好的铺垫作用。 本课遵循“人工智能”这一逻辑主线，响应课程标准“人工智能与智慧社会”模块中“了解人工智能所依赖的数据、算法和算力三大技术基础”的内容要求。本课第一部分“数据”，以“城市智慧交通管理系统”为案例，展示了数据是人工智能的基础，有了足够的数据，人工智能就能不断学习和提高。第二部分“算法”，以“深蓝”与“阿尔法围棋”两个典型的人机博弈应用为案例，学习穷举搜索算法，指出“算法”是人工智能的核心。第三部分“算力”，介绍我国超级计算机的发展，指出人工智能芯片是实现自主可控技术和创新发展的关键之一。数据、算法和算力，三者相互影响，相互促进，缺一不可。 二、学习对象分析 本课的学习对象为八年级学生，他们的思维方式正逐渐从具体操作向抽象思维发展，能够通过具体的案例来直观感受并理解抽象概念，且进行逻辑推理和问题解决。通过前两节课的学习，学生了解到人工智能发展历程中“三起两落”的影响三要素是数据、算法与算力，并知道人机博弈等典型应用的基本原理。然而，他们对于具体人工智能应用案例中涉及的三大技术基础尚未剖析过。因此，本课选择适宜的人工智能典型应用案例，并以问题为导向，组织学生分组讨论交流，让学生直观感受与分析人工智能的应用场景，增强他们对人工智能三大技术基础的实际理解，明确数据、算法和算力在人工智能发展中的重要作用。 教学目标分析（含核心素养导向） 1.通过对人工智能应用的分析，初步理解数据、算法和算力是人工智能三大技术基础。 2.通过对应用场景的分析，感受数据、算法和算力对人工智能发展所起的作用，认识到核心技术对国家发展的重要战略作用。 教学重点：人工智能的三大技术基础。 教学难点：数据、算法和算力在人工智能中的重要作用。 教学过程 环节一：温故知新，明确主题 【活动描述】 学生回顾前两课人工智能相关知识，并阅读本课教材，知道数据、算法和算力是人工智能三大技术基础，并对其基本概念做出准确的理解与判断。 【学生活动】 1.快速回顾前两课所学的人工智能发展史以及人工智能的典型应用，结合教材思考“是什么关键因素在推动人工智能技术的发展？”并发表自己观点； 2.打开学习单，填写三大技术基础（数据、算法、算力），并对它们的概念理解作出初步判断，如图1所示； 图1 “找一找：今日主题关键词”学习单 【教师活动】 1.播放课件并以关键词提示，帮助学生回顾相关知识，进而引导学生思考“是什么因素在推动人工智能技术的发展？”； 2.结合学生的回答明确学习主题，板书亮课题：人工智能技术基础，同时引导学生自主完成学生单上的活动一； 环节二： 清晰要素，探讨算法 【活动描述】 结合学习单，学生完成要素连线，再分组探讨“深蓝”与“阿尔法围棋”两个典型人机博弈应用案例中的“算法”，并运行“华容道程序”，体验穷举搜索算法。 【学生活动】 1.延续上一节课人机棋类博弈AI应用中“为什么人类很难战胜人工智能呢?”的原因分析，快速思考将其与数据、算法和算力连线确认（如图2所示）； 图2 学习单的“要素连一连” 2.以4人小组为单位，结合教材与所学知识，合作讨论“深蓝”和“阿尔法围棋”人机博弈案例中的“算法”，体验穷举搜索算法。小组讨论后，完成学习单上“算法知多少”的记录填写(如图3所示），并展示汇报成果； 图3 学习单的“算法”知多少 【教师活动】 1.观察学生“要素连一连”情况，挑选1-2位举手的学生代表发言，给出明确反馈，最后在PPT中展示正确的连线答案。 2.引导学生继续自主探究人机博弈中的“算法”，巡视并关注小组自主探究情况，分类开展有针对性指导。 3.补充列举更多生活中常见的人工智能算法：语音识别、自然语言处理、视觉识别、图像识别、路径规划……，明示：算法是人工智能的核心。 环节三：问题驱动，再探技术 【活动描述】 学生问题思考，对数据与算力进行集中讨论，汇报交流其在人工智能应用案例中具体情况，并理解与感受数据与算力对人工智能发展所起的重要作用。 【学生活动】 1.明确本组的探究任务：“数据”或“算力”，观看“智慧交通管理系统”的视频资料与“算力”相关文档，提取相关信息，完成学习单上对应记录； 图4 “问题驱动，再探技术”分主题学习单 2.汇报分享成果，并以关键词完成学习单上的简单记录，开展组间交流评价； 3.共同参与归纳：数据、算法、算力在人工智能中的作用与关系； 【教师活动】 1.明确指出小组的学习任务及对应的资源包，引导各小组分工合作开展讨论与简要记录； 2.巡视，关注小组情况，分类开展有针对性指导,适时组织学生分类汇报分享成果，适当补充与鼓励，肯定正确的观点与意识； 3.结合学生归纳的“数据、算法、算力在人工智能中的作用与关系”。 环节四：生活场景，综合应用 【活动描述】 以身边场景——智能音箱互动交流为实例，通过小组合作，学生综合分析智能音箱互动交流应用所涉及三大技术基础的具体情况。 【学生活动】 1.小组合作，结合生活中智能音箱互动交流的经验以及现场智能音箱的体验，小组合作分析其涉及到的三大技术基础具体情况，并填写学习单上AI音箱互动应用的数据、算法和算力记录，如图6所示。 图6 AI音箱互动应用中的三大技术基础探究 2.一边观察教师反馈的学习单一边听取（或汇报）其小组代表的分析，交流评价，并对学习单填写内容作适当的补充与调整。 3.小组合作借助本应用场景的数据、算法和算力具体情况，确认它们在人工智能发展中所起到的作用以及三者之间的内部关系。 【教师活动】 1.打开AI音箱，邀请学生现场亲身体验，并清晰指出学习单上的填写任务。 2.巡视、观察各小组合作探究情况，对有困难的小组适时引导其结合场景加以理解。及时发现有代表性的作业，组织小组汇报交流。 3.布置作业：列举身边的人工智能应用或产品，并探索它们所涉及三大技术基础的具体情况。 备注：教学设计应至少含教学内容与学习对象分析、教学目标分析（含核心素养导向）、教学过程等三个部分，如有其它内容，可自行补充增加。文档字体请使用“黑色，宋体，五号”。 学科网（北京）股份有限公司 $$