第8课 人工智能中的算法 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 信息科技 年级 八年级 学期 (春季) 课题 人工智能中的算法 教学目标 1. 通过对比不同的人工智能应用场景，初步了解搜索、推理和预测在人工智能中的应用。 2. 通过与传统方法处理同类问题效果的对比，体会人工智能的高效便捷，增强掌握核心技术的意识。 教学内容 教学重点： 人工智能算法中的搜索、推理与预测的概念及应用 教学难点： 回归分析法在预测算法中的作用 教学过程 （一）感知 【活动描述】了解八数码游戏的玩法 【学生活动】运行八数码游戏小程序，尝试达到目标布局 【教师活动】讲解运行方法和游戏规则，巡视查看学生动手情况，个别给予帮助 【设计意图】利用游戏形式导入，让学生对人工智能算法产生兴趣。 （二）建构 活动1：认识人工智能中的搜索算法 【活动描述】 了解启发式搜索的A*搜索和盲目搜索的广度优先搜索过程及特点，比较不同搜索策略的优劣。 【教师活动】 1.由生活中解开八数码的方法引出启发式搜索的A*搜索和盲目搜索的广度优先搜索。 2.利用“两种算法对比”程序记录算法的生成节点数量和扩展节点数量，引导学生对比分析算法在时间和空间复杂度的优劣性。 3.引发学生思考：是否启发式搜索一定优于盲目搜索？ 【设计意图】 本活动从解开简单的八数码游戏入手，激发学生的学习兴趣；利用程序了解两种算法所生成的节点数和扩展的节点数，以此分析每种算法在解决不同问题时（三种初始布局）所呈现出的搜索效率，让学生充分理解“搜索算法的策略对搜索效率起到至关重要的作用，不同搜索策略存在优劣性”、“解决实际问题需要结合实际需求灵活运用不同的搜索策略”。 活动2：探究人工智能推理算法 【活动描述】 探究人工智能的推理算法原理，了解专家系统的实现过程。 【教师活动】 1.了解推荐系统的个性化推荐，如：购物网站为用户“量身定做”首页、智能音箱因人而异地推荐歌曲，分析现象背后的原理。 2.利用视频带领学生了解专家系统的实现推理过程，分析中医专家系统的诊病过程。 【设计意图】 先探讨分析推理算法的应用场景，并亲身体验智能音箱面对相同口令却为用户“量身定制”音乐，探究背后的原因，再了解专家系统推理机的作用，降低学生理解的难度。 活动3：了解体验预测算法 【活动描述】 探讨人工智能预测算法的概念及生活中应用，以简单案例体验线性回归。 【教师活动】 1.带领学生观察数据的规律，构建线性模型。 2.分析讨论“两条预测线中哪一条更能准确预测”，了解衡量线性模型“好坏”的关键是预测值与真实值（散点）之间的误差。 3.运行线性回归程序得到最佳预测线，实现对台州未来生产总值的预测。 【设计意图】 通过观察数据规律、分析预测线的拟合程度，循序渐进地让学生了解线性回归“基于数据、建立模型、预测未来”的过程。通过与虚拟学生展开问答互动，让学生学会观察、学会表达、学会思考，从而更好地理解线性回归实现预测的过程，突破本课的难点知识。 （3） 应用 【活动描述】分析应用题“导航系统为什么能给出多条规划路径？” 【参考答案预设】 搜索：在地图上找到起点到终点的最优路径。 推理：考虑用户偏好（避免拥堵区域或选择最短路径），从而为用户提供多种路线选择。 预测：利用历史数据和交通实时数据，预测未来的路面交通状况，提供不同路线的预计时间。 【设计意图】 通过利用探究问题“导航系统为什么能给出多条规划路径？”剖析探讨其中用到的算法及具体体现，让学生知道一项技术的应用并不仅仅用到一种算法，而是多种算法的结合应用。 （4） 梳理 【活动描述】 总结概括本节课知识。 【教师活动】 梳理与归纳本课所学知识，并对学有余力的学生给出进一步学习的方向与期待。 【设计意图】 从本课知识内容构建出知识架构来梳理本课知识脉络，帮助学生完成知识建构，使知识系统化。 备注：教学设计应至少含教学目标、教学内容、教学过程等三个部分，如有其它内容，可自行补充增加。 学科网（北京）股份有限公司 $$