5.2 探秘人工智能学历案-2025-2026学年教科版高中信息技术必修一

5.2探秘人工智能（第一课时） 认识人工智能 【课标要求】 《探秘人工智能》富有时代气息，很有实践价值。在高中阶段开设人工智能课程，可以使学生更早地接触和理解人工智能的基本原理和技术，为未来社会的智能化需求做好准备，正好契合2024年12月《教育部办公厅关于加强中小学人工智能教育的通知》的相关要求。课程内容以人工智能的基础知识为核心，涵盖机器学习、神经网络等前沿技术，进行了创新探索。 《探秘人工智能》是教科版高中信息技术必修1《数据与计算》第五单元第二节的内容，本节主要介绍了人工智能的概念、核心技术及应用领域。采用项目式学习，通过一系列精心设计的实践探究活动，鼓励学生将所学知识应用于解决实际问题，能激发学生的好奇心和创新思维，有助于引导他们揭开智能科技的神秘面纱，培养他们对这一前沿领域的热情。 我们通过项目式学习、互动式讨论和实践操作相结合的方式，激发学生的学习兴趣和探索欲望。同时，我也注重培养学生的批判性思维和问题解决能力，让他们在探索的过程中学会独立思考和团队合作。 【学习目标】 1、 培养学生对人工智能的探究兴趣，提升信息意识，通过分析人工智能的发展历程和应用，增强计算思维，学会从技术发展的角度思考问题。 2、 培养学生批判性思维，能够评估人工智能技术的利弊，并具备初步的创新意识和实践能力。 3、 通过小组合作和项目式学习，培养学生的合作意识和创新思维。 4、 关注学生的信息技术素养，通过实际操作和案例教学，提高他们的计算机操作技能。 【目标分析】 本节我们将围绕“科幻照进现实--揭秘人工智能”项目展开学习，揭开人工智能的面纱，以“初识人工智能”，“进一步认识人工智能”“实现人工智能”，“实现更强大的人工智能”为主线开展学习，在层层深入的过程中学生能够体验人工智能的强大。课程的导入通过视频科幻电影照进现实，认识人工智能。通过活动1辨别狗的图片，体验人类识别与机器识别，让学生对AI有初步的直观感受，引发其对人工智能原理的思考；在“更强大的人工智能”，通过活动2训练基于网络相机的吃豆子游戏，介绍深度学习与人工神经网络，最后这部分内容人工智能硬件部分神经元芯片和智能传感器介绍形成一个完整的知识体系。最后在同学们对人工智能的实际应用与未来展望中结束本节课 本项目的目标如下。 (1）通过人工智能典型案例，了解人工智能技术的相关概念与应用领域。 (2）通过人工智能实际应用实例，探究智能算法，了解人工智能技术发展的新趋势，认识人工智能在信息社会中的重要作用。 【评价任务】 1、通过提问了解学生对人工智能基本概念、技术原理和应用领域的掌握情况。 2、观察学生在小组讨论和课堂展示中的表现，评价其合作能力和问题解决能力。 3、设计一些简单的测试题目，评估学生对人工智能知识点的理解和应用能力。 4、作业评价对学生的课后作业进行认真批改，检查其对人工智能知识的掌握程度。 【学习过程】 整体思路 2、项目实施 项目学习单 1.项目主题内容 科幻照进现实--揭秘人工智能 2.项目学法建议 (1)通过生动的实例和互动讨论，激发学生对人工智能的兴趣，提高他们的学习积极性。 (2)小组内分工合作，认真对待每一个问题。每个任务完成之后，请同学们组内自评。 (3)养成自主探究的学习习惯，要学会独立思考，借助教师发的学习资源来解决问题。也可以小组共同解决或咨询老师。 (4)教学媒体利用多媒体教学设备，如投影仪和交互式白板，展示人工智能的发展历程和应用案例。同时，结合学校自主研发的《基于互联网中小学生自主学习管理平台》中资源如视频教程和互动网站，让学生在课下也能继续探索人工智能的奥秘。 项目环节 项目活动 项目指导 情景 导入 【提出问题】： 当电影照进现实，14年前的科幻电影《钢架铁拳》人形机器人从荧幕走进现实。播放视频。 同学们知道科幻电影从什么时候产生的吗？人类从什么时候对人工智能产生恐慌的吗？ 通过设置问题情境，让学生明确本节的学习目标，从而激发学生的求知欲 环节1、初识人工智能，了解人工智能的发展 回顾人类智能与人工智能的几次对战，可以感受到人工智能技术的飞速发展。 【指导建议】 通过图片展示，让学生快速了解人工智能的发展史。 环节2解密深蓝的“智能” 讲授新知启发式搜索 人类第一次对人工智能产生恐慌就发生在深蓝战胜卡斯帕罗夫后，也是那个时候产生了许多科幻电影。 【问题思考】深蓝为什么能战胜卡斯帕罗夫？ 在深蓝系列计算机中，存放了包括卡斯帕罗夫的棋谱在内的近百年的棋谱记录，它的“智能”主要体现在对海量的实战棋谱的启发式搜索上。 【交流评价】 【知识点播】 【问题思考】 “深蓝”怎么会有“智能”战胜人类 【评价指导】 自评+师评 环节3、加深理解人工智能 加深认识人工智能： 【提出问题】 计算机真的能向人类一样思考吗?何谓人工智能？ 【交流评价】 【知识点播】 人工智能： 利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，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。 人工智能的分类。 强人工智能和弱人工智能。 人工智能的应用： 人工智能技术己快速地介入我们的衣食住行，刷新我们的生活，人工智能到底有哪些应用呢？ 在生活中广泛应用，如自动驾驶、车牌识别及刷脸支付等，这些都是弱人工智能，哪些是强人工智能。 【活动1思考练习】人工智能对我们的影响？ 【交流评价】 展示学生完成的表格 【设计意图】 继续引入问题，思考什么是人工智能，根据学生的答案，引出人工智能的定义。 【评价指导】 自评+师评+他评 【知识点拨】 人工智能的应用 【问题解答】 提问人工智能对我们生活的影响？ 自主完成表格 【评价指导】 自评+师评+他评 环节4 人工智能的应用 环节5：探究机器学习能解决的问题。 人工智能的应用： 【知识点播】 机器学习是当前人工智能的核心技术之一，目的是使计算机能模拟或实现人类的学习行为，获取新的知识或技能，重新组织已有的知识结构，从而不断完善自身的性能。 实现人工智能案例： 【实际案例】识别图片中动物。 (1) 展示图片，你能否识别出图片里的动物是獐子还是狍子? (2) 动物学家经过观察研究总结如下经验：獐子头部相对较小，耳朵也有獠牙；狍子头部较大，耳朵也相对较大，没有獠牙。现在请你说出图片中的动物分别是什么? (3)我们通过学习掌握了区分獐子和狍子的技能，请你尝试描述人类学习的过程。 【实践探究一】每个学生通过AI识图，“百度识图，鉴你所见”识别狗的图片。 【小组讨论】将人和机器对比，尝试用自己的语言总结什么是机器学习？ 【交流评价】 【知识点播】 机器学习是利用过去的数据对模型进行训练，然后使用模型对将来进行预测的一种方法。简单来说，机器学习就是让计算机从数据中自动学习规律或模式，以构建一种能够将输入映射到预期输出的函数或模型。 【教师总结】 人的学习是通过不断地积累和学习各种经验，对这些经验进行归纳和整理，提炼出其中的共性和规律，面对新的问题和挑战可以预测获决策未来。 活动2：探究机器学习能解决的问题。 （1）在我们的日常生活中，还有哪些应用可能也是基于机器学习实现的呢? 【教师引导】 引导学生回答：手机解锁的人脸识别、智能语音助手Siri的语音识别、垃圾邮件分类，股票走势预测、房价预测等等。 (2） 仔细观察这些应用，你能否发现机器学习擅长解决什么类型的问题吗? 【深入引导】 上面都是一些不知道具体规则无法编程，但是人本身容易做到的问题。如果将其分为两类那么电子邮件的垃圾分类、图像识别和语音识别的本质都是分类，股票走势预测、房价预测本质是预测。 【知识总结】：机器学习常被应用于开发一些不知道具体规则无法编程，但是人本身容易做到的智能系统，比如图像识别、房价预测等。 【实际案例】 识别图片中动物 【设计意图】以小组为单位，交流讨论机器学习的概念。这一环节旨在通过学生的自主学习和合作探究，帮助他们初步理解机器学习的概念，为后续的学习奠定基础。同时，通过小组讨论的方式，培养学生的合作精神和表达能力。 【学生活动】 实践探究一 【评价指导】 学生演示， 自评+师评+他评 【探究思考】 机器学习能解决的问题 【设计意图】加深对机器学习的理解应用。 5.2探秘人工智能（第二课时） 揭秘智能算法 【课标要求】 《探秘人工智能》富有时代气息，很有实践价值。在高中阶段开设人工智能课程，可以使学生更早地接触和理解人工智能的基本原理和技术，为未来社会的智能化需求做好准备，正好契合2024年12月《教育部办公厅关于加强中小学人工智能教育的通知》的相关要求。课程内容以人工智能的基础知识为核心，涵盖机器学习、神经网络等前沿技术，进行了创新探索。 《探秘人工智能》是教科版高中信息技术必修1《数据与计算》第五单元第二节的内容，本节主要介绍了人工智能的概念、核心技术及应用领域。采用项目式学习，通过一系列精心设计的实践探究活动，鼓励学生将所学知识应用于解决实际问题，能激发学生的好奇心和创新思维，有助于引导他们揭开智能科技的神秘面纱，培养他们对这一前沿领域的热情。 我们通过项目式学习、互动式讨论和实践操作相结合的方式，激发学生的学习兴趣和探索欲望。同时，我也注重培养学生的批判性思维和问题解决能力，让他们在探索的过程中学会独立思考和团队合作。 【学习目标】 5、 培养学生对人工智能的探究兴趣，提升信息意识，通过分析人工智能的发展历程和应用，增强计算思维，学会从技术发展的角度思考问题。 6、 培养学生批判性思维，能够评估人工智能技术的利弊，并具备初步的创新意识和实践能力。 7、 通过小组合作和项目式学习，培养学生的合作意识和创新思维。 8、 关注学生的信息技术素养，通过实际操作和案例教学，提高他们的计算机操作技能。 【目标分析】 本节我们将围绕“科幻照进现实--揭秘人工智能”项目展开学习，揭开人工智能的面纱，以“初识人工智能”，“进一步认识人工智能”“实现人工智能”，“实现更强大的人工智能”为主线开展学习，在层层深入的过程中学生能够体验人工智能的强大。课程的导入通过视频科幻电影照进现实，认识人工智能。通过活动1辨别狗的图片，体验人类识别与机器识别，让学生对AI有初步的直观感受，引发其对人工智能原理的思考；在“更强大的人工智能”，通过活动2训练基于网络相机的吃豆子游戏，介绍深度学习与人工神经网络，最后这部分内容人工智能硬件部分神经元芯片和智能传感器介绍形成一个完整的知识体系。最后在同学们对人工智能的实际应用与未来展望中结束本节课 本项目的目标如下。 (1）通过人工智能典型案例，了解人工智能技术的相关概念与应用领域。 (2）通过人工智能实际应用实例，探究智能算法，了解人工智能技术发展的新趋势，认识人工智能在信息社会中的重要作用。 【评价任务】 1、通过提问了解学生对人工智能基本概念、技术原理和应用领域的掌握情况。 2、观察学生在小组讨论和课堂展示中的表现，评价其合作能力和问题解决能力。 3、设计一些简单的测试题目，评估学生对人工智能知识点的理解和应用能力。 4、作业评价对学生的课后作业进行认真批改，检查其对人工智能知识的掌握程度。 【学习过程】 1整体思路 2、项目实施 项目学习单 环节1揭秘智能算法 “实现更强大的人工智能” 环节1揭秘智能算法 “实现更强大的人工智能” 神经网络 环节1揭秘智能算法 “实现更强大的人工智能”神经网络 实现更强大的人工智能： 人工智能也是有优劣的和人一样，IQ有高低之分。 那些具有“智慧”的机器如何战胜人类？ （1）了解人机对战史 （2）播放阿尔法围棋大战的视频. （3）“阿尔法围棋”大揭秘 人机对战中，那些具有“智慧”的机器人能战胜人类，是因为它们的“脑”中存储了大量的优秀算法。它们到底存储了哪些算法呢？ 【知识点播】 阿尔法围棋的核心系统属于基于神经网络的深度学习，即模拟人脑神经网络。神经网络它是目前人工智能领域的研究热门之一，是一种模拟动物神经网络行为特征，进行并行信息处理的算法模型。神经网络是目前应用最广泛的的算法，它是一种按照误差逆向传播算法训练的多层前馈神经网络，其结构可表示为： 模型结构：·输入层、隐藏层（多个）、输出层 【实践探究二】训练基于网络相机的吃豆子游戏 【步骤提示】 (1)采集样本图像：每个角度拍摄50张图像(按下鼠标左键不动，能够连续拍摄)； (2)训练神经网络：点击“训练模型”，等待训练模型上的值(loss）显示出来，表示训练完成； (3)测试神经网络：点击PLAY，尝试用头部的上下左右动作移动小黄人，实现吃豆子。小结：这种图像识别技术的实质是图像四分类，其背后提供支撑的是人工神经网络（Neural Network）。 提示：利用头部的上下左右动作来控制吃豆小人运动，搭建新的神经网络。 【结论】深度学习泛指包含多层隐藏层的深度神经网络。 人工神经网络广泛应用于图像识别、语音识别等领域。理论上，深度越深，学习能力越强。【知识点总结】 人工智能、机器学习、深度学习之间的关系可表示为： 【交流评价】 【设计意图】了解“更智慧”的机器 通过人机对战史和播放视频，引出阿尔法围棋的核心系统属于基于神经网络的深度学习，即模拟人脑神经网络。 【问题思考】阿尔法围棋到底存储了哪些算法？ 图片展示 【上机实践】 【实践探究二】训练基于网络相机的吃豆子游戏 设计意图：通过技术游戏导入，吸引学生注意力，活跃课堂气氛，同时引入该游戏背后的技术——人工神经网络。 【评价指导】 学生分组演示，师评+他评 环节2、 探寻强大后盾--- 智能算法对硬件的依赖 探寻强大后盾--智能算法对硬件的依赖 【问题导入】 人工智能的核心是算法，基础是数据，本质是计算。要实现弱人工智能向强人工智能的跨越，必须提高计算机处理速度，使计算机变得更智能。智能算法对硬件的依赖到底有多大？ 【举例】 2010年，训练一个识别猫脸的深度学习神经网络使用1.6万个处理器运行了7天，而“阿尔法围棋”则使用了更多的处理器。未来人工智能若想实现像人脑一样的千亿个神经元网络，则需要海量机器来完成。。 【观看视频】认识了解神经元芯片 公司名称 神经元芯片的名称 特点 英特尔 Loihi 整个芯片上共有超过13 万个神经元和1.3 亿个突触连接，能够根据环境变化即时编程，进行“自学习” IBM TrueNorth 可以实时模拟大脑处理信息的过程 纳沛斯半导体公司 NM500 训练和学习 2）智能传感器（展示图片） 智能传感器是具有信息处理功能的传感器。未来高敏度、高精度、高可靠性、微型化、集成化将是智能传感器的发展趋势。 【问题解答】 人工智能算法对硬件的依赖及对硬件的需求。 典型代表 （1）神经元芯片 （2）智能传感器 通过视频、表格、图片了解神经元芯片和智能传感器 课堂小结 1.认识人工智能，并进一步深入了解人工智能。 2.人工智能中的基本应用，深入学习了机器学习。通过程序认识了神经网络。 4.智能算法对硬件的依赖 总之，强调人工智能在现实生活或学习中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用人工智能。 系统的总结本课堂所学知识 拓展提升 人工智能会用0和1的组合描绘出怎样的未来，未来的我们又将如何定义人类与人工智能的关系？也许我们不好好学习人工智能，人工智能可能掌握我们？物竞天择，进化是宇宙运行的法则，适者生存，所以改变是驶向未来的起点，未来不远，现在就是开端! 发挥想象力思考如何定义人类与人工智能的关系。 学科网（北京）股份有限公司 $