第 20 课 会“思考”的推理模型 教学设计 2025-2026学年人教版初中信息科技人工智能专册

该初中信息科技教学设计聚焦“会‘思考’的推理模型”，通过学生分享使用经验导入，引导对比体验模型思考过程（如沙漏计时）、分析局限（如谋杀案推理）、探究原理，构建“体验—分析—探究”的学习支架。 特色在于以体验式学习培养计算思维（拆解沙漏计时推理步骤），通过案例分析提升信息意识（辨别谋杀案推理中模型的逻辑漏洞），结合法律咨询案例渗透信息社会责任。丰富案例和探究活动帮助学生形成科学AI认知，为教师提供结构化教学流程和实践素材。

九年级信息科技下册教学设计 课题 第 20 课 会“思考”的推理模型 教学 目标 1.信息意识：识别推理模型的优势与局限，能主动辨别模型输出中的不合理、矛盾或虚构内容。 2.计算思维：理解推理模型“输入—分析—分步推理—结论”的基本逻辑，能拆解简单问题的推理步骤。 3.数字化学习与创新：能借助教材案例、在线演示等资源，自主探究推理模型的思考过程，提升数字化探究能力。 4.信息社会责任：理解推理模型的**“思考”是数学模拟而非意识**,树立科学的AI认知观。 教学 重点 “会思考”推理模型的核心特征:分步推理、过程可见、理由可查。 教学 难点 思维链（CoT）的基本结构:问题―分步分析—结论。 教学 过程 教 学 内 容 与 师 生 活 动 设计意图和 关注的学生 情景导入 同学们，现在很多模型不仅能提供参考答案，还能展示生成参考 答案时所经历的“思考”过程。大家分享一下你使用过的、会“思考”的模型有哪些？ 新授课 一 体验模型“思考”过程 会“思考”的模型指的是那些不仅能给出参考答案，还能展示生成答案的推理过程的模型。这些模型通过思维链等方式，模拟人类思考，将复杂问题分解为多个步骤，逐步推导出结论，使人们能够更好地理解其推理逻辑。 学习活动1 通过对比，体验模型的“思考”过程 问题：有两个沙漏，大沙漏能计时 7 分钟，小沙漏能计时 4 分钟，怎 样才能准确计时 9 分钟？ 1　 选择大语言模型平台，在聊天窗口中输入问题，观察生成结果。 第一步：同时启动大、小沙漏。大沙漏能计时 7 分钟，小沙漏能计时 4 分钟。当同时启动它们时，小沙漏会先结束计时。小沙漏计时 4 分 钟结束后，此时大沙漏还剩 3 分钟的计时。 第二步：立即倒转小沙漏。在小沙漏结束计时的瞬间将其倒转过来继续计时。当大沙漏的 7 分钟全部计时完成时，又过去了 3 分钟，这时 小沙漏还剩下 1 分钟的计时。…… 2　 选择会“思考”的大模型，输入相同的问题，查看生成的内容。 3　 再尝试输入几个问题，对比获得的答案，观察模型的推理过程，并谈谈相关推理过程对你的启发。 观察模型的“思考”过程： 首先，分析了问题的核心需求，即如何利用两个沙漏的时间差实现 9 分钟计时； 其次，模型回顾了沙漏问题的常用解题思路，提出需要同时启动两个沙漏，并在某个沙漏流尽时翻转，通过多次翻转来累计时间； 最后，给出问题的解决方案。 这种推理过程模拟人类的思考方式，逐步分解问题，最终得到结论。这种思维方式不仅有助于提高解决问题的效率，还能更好地分析和理解问题的本质。 二、 模型“思考”的局限 让模型通过“思考”生成内容，可以有效提升模型的推理能力，更好地应对复杂任务。但这种“思考”存在显著的局限。 学习活动2 通过对比，体验模型“思考”的局限 1. 让会“思考”的模型扮演大侦探，通过推理解决案件。 别墅发生谋杀案，警察抓获了4名嫌疑人。甲说丙是凶手；乙说自己不是凶手；丙说丁是凶手；丁说丙在说谎。只有一人说了真话，问凶手是谁？ 对比分析人类与会 “思考”的模型在思考过程、结果与特点等方面的异同。 模型通常以“假设甲是凶手”为起点，把各种可能都尝试一遍，然后给出自己的分析结果。但实际上，只要注意到丙和丁的证言彼此矛盾，两人中必有一人说的是真话，那么乙说自己不是凶手肯定说了假话。也就是说，乙是凶手 2. 让会“思考”的模型扮演作家，优化下面的语句。 二人看见景点的解说牌上赫然写着“张飞字益德”，不禁愕然 对比分析人类与会 “思考”的模型在思考过程、结果与特点等方面的异同。 可以发现，模型经过一番“思考”后，会提议把“益德”改成“翼德”。这种修改虽然符合史实，但违背了上下文的逻辑，因为后面的“愕然”一词表示了惊讶的情绪，源自解说牌中的错误，而很多会“思考”的模型并不能准确理解此处的关键。 3.测试更多问题，例如，让模型“思考”并介绍看起来合理但实际并不存在的事物，看看会“思考”的模型是否存在幻觉等问题。 4.根据前面的使用体验，梳理总结当前会“思考”的模型存在的各种局限，并畅想可能的改进策略。 三、探究模型“思考”的原理 为了让模型具备“思考”能力，不同的研发者可能会采用不同的实现方式。这些实现方式仍然是通过复杂的数学运算模拟出的逻辑推导过程，而不是基于意识、概念的真实推理。 学习活动3 向模型咨询“思考”的原理 1.询问会“思考”的模型：你，如何实现“思考”？ 2.梳理总结涉及的主要技术，并谈一谈自己对这种“思考”的认识。 教师鼓励学生结合具体案例反思这种“思考”的局限性与误导风险，从而形成对人工智能推理能力的理性认识，避免盲目信任模型输出结果。 注意：部分大语言模型存在回避自身相关问题的回答限制。因此， 教师在组织学习活动前，应提前选择合适的平台。 拓展与提升 某科技公司开发了一款具备“推理能力”的人工智能模型，并将其应用于法律咨询领域，用于辅助律师分析案情和提供法律建议。然而，在一次使用中，该模型给出的建议出现严重偏差，导致相关案件引发争议。结合本课所学内容，从技术和伦理两个角度分析以下问题： · 这种“推理”能完全信任吗？为什么？ · 如果模型出现错误判断并导致了严重的后果，责任应由谁承担？开发者、使用者，还是模型本身？ · 你认为未来应如何规范这类具有“思考”能力的人工智能模型在关键领域的应用？ 板 书 设 计 一 体验模型“思考”过程 二、 模型“思考”的局限 三、探究模型“思考”的原理 教 学 反 思 1 学科网（北京）股份有限公司 $