第3课 人工智能技术基础 教学设计 2025-2026学年浙教版初中信息科技八年级下册

初中信息科技课时备课 课 时 概 况 课 题 八年级下册第3课《人工智能技术基础》 课时序号 教师 备课时间 年 月 日 上课时间 年 月 日 教 学 设 计 学习内容分析 课标相应内容要求：《信息科技课程标准》要求学生知道人工智能的三大技术基础，理解数据、算法、算力对人工智能运行的支撑作用，能结合实例分析人工智能技术的核心逻辑。 主要内容：本课核心内容是认识人工智能的三大技术基础——数据、算法、算力，分别理解三者在人工智能中的作用，掌握三者相互依存的关系。 望远镜思维——纵向联系：学生在六年级已经初步感知人工智能的日常应用，前两课已经学习了人工智能的基本概念与发展历程，本课是八年级下册第一单元人工智能入门的核心课，为后续第二单元学习人工智能具体技术实现、九年级学习人工智能安全与发展奠定核心概念基础。 放大镜思维——横向逻辑：本课遵循“从分解认识到整体建构”的逻辑主线，先通过具体对比案例分别拆解三大技术基础的作用，再通过假设情景探究三者的依存关系，最终落实“人工智能的三大技术基础是数据、算法和算力”的核心大概念，层次清晰，逐步递进。 学习对象分析 1. 心理和思维特点：八年级学生抽象逻辑思维快速发展，对人工智能这类前沿科技充满好奇心与探究欲，更喜欢通过具体案例自主建构知识，反感被动记忆空泛概念。 2. 已有知识基础和生活经验：学生日常频繁接触各类人工智能应用（刷脸支付、导航、AI推荐等），前两课已经掌握人工智能的基本概念，对人工智能的应用场景有丰富的感性经验。 3. 典型认知误区：① 认为算法是人工智能独有的，不理解算法是解决问题的清晰步骤，比如觉得只有AI运行才用到算法，自己解数学题的步骤不属于算法；② 认为训练AI的数据随便找一点就行，不知道大规模、高质量标注数据才是AI准确运行的基础，比如觉得做一个猫脸识别，只要放10张猫的图片训练就够了；③ 认为三大技术基础是相互独立的，比如觉得只要有好的算法就能做出实用AI，不需要足够的数据和算力支撑。 学习目标 1. 能准确说出人工智能三大技术基础的名称，结合具体案例分别说明数据、算法、算力在人工智能中的作用。 2. 能通过情景分析准确阐述数据、算法、算力三者之间相互依存的关系。 3. 能结合真实人工智能产品案例，从三大技术基础的角度分析产品性能差异的原因，形成对人工智能底层逻辑的正确认知。 教学重难点 教学重点：理解数据、算法、算力各自的作用，掌握人工智能三大核心技术基础的内容。 教学难点：理解三大技术基础之间相互依存的关系，能运用核心概念分析实际AI应用的性能。 教学方法 案例教学法、小组探究法、任务驱动法、问题引导法 学习资源 硬件环境：多媒体网络教室，每人一台联网计算机 软件环境：PPT演示软件、电子探究任务单 教学资源：人工智能训练对比案例包、大模型性能真实案例素材 教学准备：提前分发电子任务单，调试教室网络，准备案例数据 学习过程 【活动描述】播放两段学生熟悉的生活场景片段：第一段是学生日常刷短视频，刷3次后AI推荐的内容全部贴合自己的兴趣；第二段是校门口的人脸识别门禁，1秒就能识别出入校人员。随后提出问题：这些人工智能能实现这么智能流畅的效果，底层离不开三样核心支撑，你认为是哪三样？给学生1分钟思考时间。 【学生活动】观看视频，结合生活经验思考问题，自由发言分享自己猜想的核心要素。 【教师活动】播放视频引出问题，整理记录学生的不同发言，引出本课主题：今天我们就一起拆解人工智能运行的三大核心技术基础。 【设计意图】从学生每天接触的真实场景切入，快速引发探究兴趣，自然导入本课主题，符合初中生的认知起点。 【学习过程-建构】 活动1：探究三大技术基础的各自作用 【活动描述】给每个小组发放带具体对比数据的探究任务单，三个控制变量的对比案例：① 同一语音识别算法、同一服务器算力，用100小时多口音语音数据集训练的准确率是72%，用10000小时多场景多口音语音数据集训练的准确率是95%，分析数据的作用；② 同一10000小时数据集、同一服务器算力，用传统算法训练准确率是83%，用深度学习算法训练准确率是95%，分析算法的作用；③ 同一数据集、同一算法，用算力1TFLOPS的家用电脑训练需要30天，用算力10000TFLOPS的超算训练需要10分钟，分析算力的作用。给学生8分钟小组讨论完成任务单。 【学生活动】分组阅读案例数据，讨论分析每个要素的作用，填写任务单，小组代表发言分享结论。 【教师活动】分发任务单，巡视指导各组讨论，在学生发言后总结核心概念：数据是人工智能训练的原料，算法是人工智能解决问题的方法步骤，算力是支撑数据处理和算法运行的计算能力，同时纠正学生“只有人工智能才有算法”的认知误区。 【设计意图】通过控制变量的对比案例，让学生自主探究生成概念，避免被动灌输，有效突破认知误区，落实核心概念的建构。 活动2：探究三大技术基础的依存关系 【活动描述】设置三个假设情景，请小组分析“能不能实现目标，为什么”：① 想要做一个识别校园流浪猫的AI，已经写好了识别算法，也有超算提供算力，但是一张流浪猫的训练图片都没有，能不能做成可用的AI？② 有10万张不同流浪猫的标注图片，也有超算算力，但是没有对应的机器学习算法，不知道怎么让计算机学会识别流浪猫，能不能做成？③ 有10万张图片，也有成熟的算法，但是只用一部旧手机（算力0.1TFLOPS）训练模型，能不能做成能实时识别的实用AI？给学生6分钟分组讨论。 【学生活动】分组分析三个假设情景，得出结论，派代表分享本组观点。 【教师活动】抛出假设情景，引导学生讨论，最后总结核心结论：三大技术基础缺一不可，数据提供原料、算法提供方法、算力提供支撑，三者相互依存，共同决定人工智能的性能。 【设计意图】通过假设情景的探究，让学生自主建构三者的逻辑关系，突破本课的教学难点，深化对核心概念的理解。 【学习过程-应用】 【活动描述】出示真实业界案例：两款同类型通用大模型，大模型A：训练数据1万亿token，采用最新Transformer算法，用1万张A100显卡训练3个月，对话回答准确率92%；大模型B：训练数据100亿token，采用较早的循环神经网络算法，用100张A100显卡训练1个月，对话回答准确率78%。请学生结合本课所学知识，从三大技术基础的角度分析两个大模型性能差异的原因，写在任务单上，时间5分钟。 【学生活动】阅读案例，结合所学知识分析原因，完成任务后分享自己的分析结果。 【教师活动】出示案例，巡视指导学生分析，点评学生的分析结果，总结：任何人工智能应用的性能都是三大技术基础共同作用的结果，提升AI性能需要三者协同升级。 【设计意图】用真实的科技案例让学生应用新知解决问题，巩固所学内容，同时拉近学生和前沿科技的距离。 【学习过程-梳理】 【活动描述】请学生自主梳理本课核心知识点，绘制一幅简单的关系图，体现三大技术基础的作用和相互关系，给3分钟，随后邀请1位学生上台展示自己的关系图。 【学生活动】自主梳理知识，绘制关系图，参与展示分享。 【教师活动】引导学生梳理，补充完善学生的梳理结果，总结本课核心内容。 【设计意图】让学生自主建构完整的知识体系，强化核心概念的记忆与理解。 板书设计 一、人工智能三大技术基础 1. 数据——训练原料 2. 算法——解决方法 3. 算力——运行支撑 二、三者关系：相互依存 缺一不可 评价设计 评价维度（四个维度，分三级）： 1. 概念掌握：优秀=能准确说出三大基础的名称和各自作用；合格=能说出三大基础名称，作用表述不全；待改进=无法准确说出三大基础名称 2. 探究参与：优秀=积极参与小组讨论，主动分享观点；合格=能参与小组讨论；待改进=不参与探究活动 3. 关系理解：优秀=能结合案例说明三者的依存关系；合格=能说出三者缺一不可，不会结合案例；待改进=无法说明三者关系 4. 应用分析：优秀=能从三大基础角度准确分析案例性能差异；合格=能从1-2个角度分析；待改进=无法完成分析 评价方式：自评（概念掌握）、互评（探究参与）、师评（关系理解、应用分析） 教学反思 亮点：整节课遵循感知-建构-应用-梳理的逻辑，用带具体数据的对比案例和假设情景驱动学生自主探究，避免了概念灌输，有效突破了学生的典型认知误区，学生参与度高，核心概念落实到位。 改进设想：如果能给学生提供直观体验活动，比如让学生亲自在不同配置的设备上运行简单AI识别程序，感受算力对AI运行速度的影响，学生对算力的理解会更直观；如果能加入我国自主研发AI算力、算法的案例，还能更好落实信息社会责任与家国情怀的培养，效果会更好。 学科网（北京）股份有限公司 $