《人工智能初步》教案-2024-2025学年沪科版（2019）高中信息技术必修一第四单元

高一年级信息技术学科教学设计 人工智能初步 一、学习目标 【必备知识】 1.知道人工智能的概念、人工智能的研究范畴. 2.记忆人工智能的发展阶段，能正确描述. 3.了解人工智能的应用领域，能简单概括. 4.了解机器学习，能简单描述其原理和分类. 【关键能力】 辩证地看待人工智能。 【学科素养】 科学思维：在分析人工智能的作用和影响时，培养辩证看待问题的能力。 科学态度与责任：通过了解人工智能，培养学生辩证看问题的思维以及提高自身能力以应对人工智能快速发展的意识，强调学生应该具备的信息社会责任。 二、教学重难点 【教学重点】 人工智能的概念以及应用领域。 机器学习的原理和分类。 【教学难点】 机器学习的原理和分类。 3、 高频考点： 人工智能的应用领域。 四、整体设计思路 生活中有很多人工智能的应用案例，通过身边的人工智能案例为导入，让学生感受人工智能。再通过提问怎么确定一个机器是否智能引入“人工智能之父”、“计算机科学之父”——图灵。后续结合图片及视频资料依次展开对人工智能的概念、应用领域、作用和影响以及机器学习的原理和分类的讲述。引导学生辩证地看待人工智能。课程最后通过“文心一言”写诗和绘画让学生感受AI的魅力。 五、教学过程 教学 环节 内 容 教师 活动 学生 活动 设计意图 （理论依据） 导课 人工智能的英文是？缩写？ Artificial Intelligence AI 你所接触到的生活中的人工智能有哪些？ 出示问题：你所接触到的生活中的人工智能有哪些？ 语音助手 无人驾驶 人脸识别 指纹识别 智能手机 智能家居 智能音响、门锁 OCR识别技术 Chatgpt 学生回答问题 通过学生熟知的生活中的人工智能案例导入本节课 学习 怎样判断一台机器是否智能？ 图灵测试 一、图灵：艾伦·麦席森·图灵（Alan Mathison Turing） 1. 被誉为“计算机科学之父和人工智能之父” 2. 二战期间，图灵曾协助英国军方破解德国的著名密码系统Enigma，为盟军取得二战的胜利做出了重要贡献。提前结束了战争，挽救了几千万人的生命。 3. 图灵测试 4. 为表彰图灵在计算机领域的卓越贡献，人们设立了计算机界的最高奖——图灵奖。该奖项相当于计算机科学界的诺贝尔奖。 2、 人工智能： (1) 定义：人工智能是利用计算机或者计算机控制的机器，模拟、延续和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统。 (2) 人工智能和人类智能区别： A. 两者的进化途径和本质属性不同 B. 物质承担者不同 C. 在智能活动中的地位不同 D. 人工智能没有人类的意识所特有的能动的创造能力 E. 人工智能没有社会属性 F. 二者的思维程序不同，思维深度不同 (3) 人工智能的研究范畴： 机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理、专家系统、机器学习，计算机视觉等。 (4) 机器学习： 定义：研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为，以获取新的知识或技能，重新组织已有的知识结构，从而不断改善自身的性能 危险之处：学习算法本身具有不断改善自身性能的能力，从而使机器的能力变得越来越强，甚至算法设计者都不能预测其能力达到何种程度。 机器学习要解决的问题分为： 1. 分类（识别） 2. 回归（预测） 机器学习根据已有数据的不同可以分为： 1. 监督学习 2. 无监督学习 3、 人工智能的发展阶段： (1) 思考三个机器人谁更高级 (2) 人工智能发展的三个阶段： A. 运算智能 B. 感知智能 C. 认知智能 （由低级到高级） 4、 人工智能的应用领域： 自动驾驶 智能家居 医疗健康 农业 金融 教育 安防 5、 人工智能的作用和影响： 积极： a. 提高生产效率、节约成本、促进经济增长 b. 超强计算能力、更快、更精准 c. 解放人类的程序化、重复性、危险性劳动 d. 全面提升人们的生活品质 消极： a. 大量就业岗位消失，增加就业压力 b. 人工智能产品的风险不能准确预估 c. 数据、隐私泄露问题 d. 加剧社会贫富分化 e. 责任与问责、伦理道德问题 f. 算法偏见、决策透明性 6、 课程实践 通过使用“文心一言”进行绘画、诗歌创作、代码编写 7、 以AI生成的语音结束，象征AI对人类的发问 引入图灵及图灵测试 引导学生掌握图灵和他的主要贡献 解释人工智能的概念：模仿人类智能 分别对人工智能和人类智能区别中的每条进行详细讲解： a. HI:社会进化、物理化学进化的结果；AI:是科学和技术进化的产物 b. HI:大脑；AI:集成电路、电子管、晶体管等电子元件 c. AI:旨在执行人类智能的任务，是模拟和创造出来的智能 目前HI高于AI d. HI:人类可以进行抽象思维，对自己的思维和行为进行自我认识和调整；面对不完整的信息时可以根据本能、直觉、意识做出决定 e. AI没有文化背景、历史背景，不能产生自我意识和情感，因此没有社会属性 f. AI的思维基于数据、HI思维基于神经元 对人工智能的研究范畴的每一部分进行举例【可提问学生】： 机器人：酒店送餐机器人、商场楼层引导机器人 语言识别：智慧家居、语音助手 图像识别：OCR识别、拍照搜题 自然语言处理：医疗文本分析、翻译、文档纠错 机器学习：人机对战、虚拟角色、垃圾邮件过滤 计算机视觉：无人驾驶、工业质量控制 解释机器学习的定义和可能构成威胁的原因 解释分类问题和回归问题 提问学生：三个机器人哪个更高级？ 运算智能->感知智能->认知智能 （由低级到高级） 运算智能是感知智能和认知智能的基础 A. 运算智能是指计算机进行快速计算和存储信息的能力 应用领域：金融领域预测股票、市场走势、识别潜在欺诈行为； 工业领域：运算智能可以用于优化生产流程、提高生产效率。 B. 感知智能是计算机通过各种传感器获取信息的能力，包括视觉、听觉、触觉等感知能力 应用领域：人脸识别、语音识别、无人驾驶 C. 认知智能是指机器对知识不断理解与学习，能够理解和思考 应用领域：智能问答系统、医疗辅助诊断、政务领域 （目前的认知智能层面上已有突破，但还难以完全达到人类的认知智能水平） 展示视频及图片资料 举例介绍人工智能的每个应用领域： 自动驾驶6个阶段 智慧家居 医疗健康：微型机器人实现药物 精准输送、微创手术与治疗 金融 教育 安防 农业：监测植物生长状态、提供精准农田管理建议、识别害虫 提问学生如何看待人工智能对我们的影响 【辩论赛形式】 打开“文心一言”网页，提问学生进行创作 播放该幻灯片，提出问题 学生思考回答问题 学生思考，理解记忆 阅读教材，理解概念 认真听讲 尝试理解人工智能与人类智能的区别 回答每个人工智能研究领域的具体实例 认真听讲，尝试理解机器学习、分类与回归、监督学习与无监督学习 思考并回答问题 观看视频及图片资料 思考并展开辩论 使用文心一言进行文学创作 思考问题并作答 介绍图灵的主要贡献和地位 引导学生理解人工智能的概念 引导学生正确认识人工智能和人类智能 加深学生对人工智能现状的了解 引导学生理解机器学习、分类与回归、监督学习与无监督学习 引导学生自行感受人工智能发展阶段中哪个更高级，进而记忆人工智能发展的三个阶段 引导学生感受人工智能如何渗透到我们的日常生活中 引导学生辩证地看待人工智能，培养学生全面思考问题的意识 引导学生使用AI工具解决简单问题，让AI为我们所用 引导学生思考人类和人工智能的关系，设置悬念 展示 介绍自己使用文心一言的创作成果 组织学生展示成果 两名学生 回答问题 感受人工智能的魅力 评价 文心一言使用中存在的问题（算法偏见） 1.引导学生进行归纳 2.教师综合评价 补充不足之处 培养学生的综合评价能力、归纳总结能力 课堂检测 快问快答 提问本节课的知识点： 根据已有数据的不同，机器学习可以分为？ 监督学习和无监督学习 机器学习中要解决的问题可以分为？ 分类（识别） 回归（预测） 人工智能三个发展阶段？ 运算智能;感知智能;认知智能 人工智能的主要应用领域？ 无人驾驶、教育、医疗、金融...... 根据学生展示，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。 学生分析评价 1.对本节课的教学效果进行检测 2.帮助学生巩固所学内容 课堂小结 人工智能： 定义、应用领域、发展阶段、影响 机器学习： 定义、分类 教师引导学生总结 知识 方法 技能 梳理自己本节所学知识、方法、技能进行交流 根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。 作业布置 课后作业 写一篇关于人工智能的调查报告，内容包括： 现状 存在问题 对自己生活的影响 评价人工智能 巩固本节的知识、拓展学生思路 板书 设计 一、人工智能： 定义、应用领域、发展阶段、影响 二、机器学习： 定义、分类 教学反思 学生对人工智能兴趣较高，师生有效配合，完成教学目标。 教学中与考点关联相对较少，可以在这部分增加内容。 课程最后的思考环节学生比较感兴趣，培养学生自主思考与辩证看待问题的能力。 学科网（北京）股份有限公司 $$