第一单元 走进人工智能 —— 畅想未来智慧城市 - 探索 2 不断发展的人工智能 教学设计 -2026-2027学年苏科版初中信息科技九年级全一册

该初中信息科技教学设计聚焦人工智能三次发展浪潮的技术特征与演进逻辑，通过传统与智慧城市场景对比导入，衔接上节课“无处不在的人工智能”内容，提供数字化资源包（时间轴图谱、短视频等）作为学习支架，引导学生自主梳理发展脉络。 特色在于情境化导入激发兴趣，自主探究结合小组合作培养信息意识，生活化类比（数据-学习素材等）拆解技术难点提升计算思维，辩证研讨技术双面性树立信息社会责任，创意实践设计智慧城市应用方案强化数字化学习与创新。实例丰富如智能交通调度分析，“情境-探究-拆解-研讨-实践”五步教学法贴合学科特色，助力学生深化理解与素养提升，为教师提供系统教学框架与资源支持。

第一单元 走进人工智能 —— 畅想未来智慧城市 - 探索 2 不断发展的人工智能 科目 信息技术 教材 苏科版 核心素养目标 信息意识：学生能够梳理人工智能发展的完整历程，识别不同阶段人工智能的技术特征与应用差异，主动关注人工智能技术迭代对智慧城市建设、社会生活的深远影响，树立主动感知智能技术发展动态的意识。 计算思维：通过对比分析人工智能三次发展浪潮的技术核心、突破与局限，提炼技术演进的内在逻辑，学会用辩证、递进的思维分析技术发展规律，初步理解机器学习、深度学习的基础原理。 数字化学习与创新：依托数字化资源自主探究智能技术案例，结合智慧城市场景大胆畅想人工智能未来发展方向，尝试构思新型智能应用方案，提升数字化探究与创新实践能力。 信息社会责任：客观看待人工智能发展的优势与潜在问题，明晰技术发展的双面性，树立规范用技、理性看待智能技术的理念，自觉遵守人工智能应用的伦理规范与社会准则。 教学重难点 教学重点：掌握人工智能三次发展浪潮的时间节点、核心技术、典型应用及发展特点，清晰梳理人工智能从诞生到成熟的演进脉络，精准区分传统人工智能、机器学习、深度学习的核心差异，结合智慧城市场景理解各阶段技术的实际应用价值，夯实本节课的核心知识框架。 教学难点：深度理解人工智能技术迭代的内在动因，明确算力、算法、数据三大要素对人工智能发展的推动作用，辩证分析人工智能发展的优势与现存局限，能够结合生活与智慧城市建设实际，理性预判人工智能未来发展趋势，突破浅层记忆，实现知识的深度理解与灵活运用。 教学过程——主要思路 （一）情境激趣导入，唤醒认知体验 教师依托单元主题“畅想未来智慧城市”，展示两组差异化的城市生活场景素材。第一组为传统城市生活画面，包含人工值守交通路口、人工登记社区门禁、人工排查城市安防、纸质政务办理等场景；第二组为现代智慧城市动态画面，涵盖智能交通调度、人脸识别门禁、AI安防巡检、线上智能政务、无人环卫作业等智能场景。 展示结束后，教师引导学生开展课堂互动讨论，抛出核心问题：对比两组城市场景，大家能直观发现哪些明显变化？这些智能功能并非一开始就存在，人工智能技术是一步步发展、迭代升级而来的。在我们的生活中，从早期简单的智能程序到如今全方位落地的智慧城市应用，人工智能经历了漫长的发展过程。 随后，教师衔接单元知识，回顾上一节课“无处不在的人工智能”相关内容，让学生明确我们已经认识了人工智能的定义与生活应用，本节课将进一步深入探究人工智能的发展历程，探寻智能技术的进化规律，解锁智慧城市智能应用的技术根源，顺势引出本节课课题——不断发展的人工智能。通过生活化、场景化的素材导入，拉近学生与抽象技术知识的距离，激活学生已有认知，激发学生探究技术发展历程的兴趣，为后续系统知识学习奠定情感与认知基础。 （二）自主探究学习，梳理发展脉络 教师结合教材内容，明确自主探究任务，引导学生以个人自主学习结合小组互助的形式，梳理人工智能发展的三大阶段，重点探究每个阶段的发展时间、核心技术、典型成果、发展优势与存在局限。同时，为学生提供数字化学习资源包，包含人工智能发展时间轴图谱、经典技术案例短视频、核心技术简易解读文档，降低学生自主探究难度。 学生自主探究过程中，教师明确探究重点：一是精准划分人工智能三次发展浪潮的阶段边界，区分各阶段的标志性技术突破；二是结合智慧城市、日常生活场景，对应匹配各阶段的落地应用；三是思考每个阶段技术发展受限的核心原因。学生完成自主学习后，以四人小组为单位开展交流讨论，互补完善探究成果，梳理小组统一的知识框架，汇总探究过程中遇到的疑问与难点。 小组探究结束后，教师组织课堂分享活动，邀请各小组代表依次展示探究成果。针对学生的分享内容，教师进行逐一点评、修正与补充，系统梳理人工智能发展的完整脉络。人工智能第一次发展浪潮为萌芽起步阶段，诞生于20世纪50至70年代，核心技术为逻辑推理、符号运算，依靠人工编写固定程序实现简单智能判断，典型成果有逻辑理论家程序、早期人机对话程序，能够完成简单的数学推理、文字应答。但该阶段技术局限性极大，无法自主学习，仅能执行固定指令，面对复杂场景无法适配，受限于算力不足、算法单一、数据匮乏，后期陷入发展低谷。 第二次发展浪潮为稳步成长阶段，集中在20世纪80年代至21世纪初，核心技术是专家系统、机器学习初步应用，打破了固定程序的局限，能够依托预设知识库完成专项领域智能判断，在工业控制、简单数据筛查、专项咨询等领域落地应用。这一阶段人工智能开始从理论研究走向小型场景落地，技术实用性大幅提升，但依旧存在明显短板，依赖人工搭建知识库，自主学习能力薄弱，泛化性差，无法适配多场景、复杂场景应用，发展速度较为缓慢。 第三次发展浪潮为高速爆发阶段，从21世纪初延续至今，依托大数据、高算力、深度学习算法三大核心要素突破，人工智能实现了质的飞跃。核心技术为深度学习、神经网络算法，能够自主采集、分析海量数据，自动提取数据特征，完成自主学习、迭代优化，典型应用涵盖图像识别、语音交互、智能决策、自动驾驶等，也是当前智慧城市建设的核心技术支撑。该阶段人工智能具备强大的自主学习、多场景适配、精准分析能力，全面融入城市交通、医疗、安防、政务、环保等各个领域。 通过自主探究、小组交流、教师精讲的层层递进模式，让学生主动构建知识体系，清晰掌握人工智能的演进脉络，摆脱被动听课的学习模式，培养自主探究与合作学习能力，落实信息意识与数字化学习素养。 （三）深度拆解核心，突破知识难点 在学生掌握人工智能发展基础脉络后，教师聚焦本节课教学难点，深度拆解技术迭代的内在逻辑，帮助学生理解人工智能发展的核心驱动力，厘清传统智能、机器学习与深度学习的本质差异。教师首先提炼核心观点：人工智能的发展本质是“人工干预不断减少、机器自主能力不断增强”的过程，而推动这一发展的核心要素是数据、算法、算力的持续升级，三者相辅相成，缺一不可。 为方便学生理解，教师采用生活化类比方式解读三大核心要素。将数据类比为“学习素材”，机器学习和人类学习一致，需要海量素材积累经验，数据量越大，机器学习的样本越丰富，判断与决策越精准；将算法类比为“学习方法”，优质的算法能够让机器高效梳理数据、提取关键特征，快速总结规律，提升学习效率；将算力类比为“学习精力”，强大的算力能够支撑机器快速处理海量数据、运行复杂算法，避免因数据量过大、运算复杂导致卡顿、失效。 随后，教师结合三次发展浪潮，对应解读三大要素的升级过程。第一次浪潮阶段，数据积累极少、算法简单、算力薄弱，机器仅能完成固定逻辑运算；第二次浪潮阶段，少量行业数据积累、基础机器学习算法诞生、算力小幅提升，实现专项领域智能应用；第三次浪潮阶段，互联网普及带来海量大数据、深度学习算法迭代升级、超级计算机与云端算力全面普及，最终实现人工智能的全方位突破。 同时，教师聚焦学生难以区分的机器学习与深度学习知识点，进行精准辨析。机器学习是让机器依托已有数据总结规律、完成分类与判断，需要人工辅助筛选数据、设定规则；而深度学习是机器学习的进阶形式，依托多层神经网络结构，无需人工过多干预，可自主完成数据筛选、特征提取、规律总结，自主迭代优化模型，也是当前智慧城市智能识别、智能调度、智能预警功能的核心技术支撑。教师结合智慧城市交通场景举例说明，早期机器学习仅能简单识别车辆、行人，而深度学习可实时分析车流数据、预判拥堵趋势、自动调度红绿灯时长，实现精细化智能交通管理，让抽象技术知识具象化、场景化。 在知识拆解过程中，教师持续引导学生思考、提问，鼓励学生结合生活中的智能设备、城市智能服务案例，分析背后的技术支撑，让学生从浅层的“见过智能应用”转变为深层的“读懂智能技术”，培养学生的计算思维，突破本节课的教学难点。 （四）辩证探究研讨，树立正向素养 为落实信息社会责任核心素养，培养学生辩证看待技术发展的思维，教师组织主题研讨活动，研讨主题为“人工智能高速发展，为智慧城市与社会生活带来了什么，又存在哪些不足”。教师为学生提供研讨方向，引导学生从生活、城市建设、社会发展、个人发展多个维度展开思考，避免讨论片面化、单一化。 学生分组开展研讨，结合本节课所学的技术发展知识，结合自身生活体验，梳理人工智能发展的优势与现存问题。小组研讨完成后，开展全班交流总结。在优势层面，学生普遍能够总结出，人工智能迭代升级推动智慧城市快速建设，优化了城市交通、医疗、政务、环保等公共服务，提升城市运行效率；简化了人们的生活、学习、工作流程，提升生活便捷度；推动各行各业智能化转型，助力社会数字化发展。 教师进一步补充深化，人工智能的持续发展，不仅优化了生活服务，更提升了城市治理的精细化、智能化水平，助力绿色城市、平安城市、便民城市的建设，是未来城市发展的核心动力。同时，引导学生客观正视技术发展的不足，学生结合案例梳理出当前人工智能存在的问题：部分智能技术精准度仍有不足，复杂场景下容易出现判断失误；智能设备普及带来数据隐私泄露风险；人工智能替代部分人工岗位，带来就业结构变化；部分老年群体、特殊群体难以适配智能设备，出现数字鸿沟问题；同时，人工智能算法偏见、技术滥用等问题也亟待规范。 教师针对学生的研讨成果进行总结升华，明确任何技术的发展都具有双面性，人工智能的迭代升级是科技进步的必然趋势，其带来的便民、利民、赋能城市发展的价值是主流，而现存的问题都是技术发展过程中的阶段性问题。作为新时代青少年，我们既要主动学习智能技术、善用智能工具，借助人工智能助力学习与生活、畅想智慧城市创新发展；也要树立理性的技术观与良好的信息社会责任，坚守技术伦理，尊重数据隐私，关注技术发展带来的社会问题，未来主动参与智能技术的规范发展与优化升级，让人工智能更好地服务社会、服务城市、服务大众。 （五）创意实践拓展，赋能创新应用 结合单元“畅想未来智慧城市”的核心主题，教师布置课堂创意实践任务，引导学生结合本节课所学的人工智能发展知识，立足人工智能技术的发展趋势，开展创意设计实践，落实数字化学习与创新素养。实践任务具体为：结合当下人工智能技术的优势与不足，针对智慧城市建设中的交通、医疗、社区、环保、政务任意一个领域，畅想未来人工智能的升级方向，设计一款全新的智能应用方案。 教师明确设计要求，方案需包含现存问题、技术升级思路、具体功能、应用价值四个部分，要求贴合技术发展规律，创意合理、贴合实际，能够弥补当前智能技术的短板，适配未来城市发展需求。学生独立完成创意构思与方案撰写，教师巡回指导，针对学生构思中存在的技术逻辑偏差、脱离实际、创意单一等问题进行针对性点拨。 学生完成设计后，开展课堂成果展示，学生依次分享自己的未来智慧城市智能方案，例如智能应急医疗预警系统、AI精准垃圾分类管控系统、老年友好型智能社区服务系统、动态自适应智能交通调度系统等。针对每一位学生的创意方案，教师给予肯定与优化建议，鼓励学生立足技术发展趋势，持续创新、大胆探索。 本环节实践活动，让学生跳出被动学知识的模式，主动运用所学知识解决实际问题，将人工智能发展的理论知识与智慧城市实践深度结合，既巩固了课堂所学知识，又锻炼了学生的创新思维与实践能力，契合初中信息技术学科学以致用的教学理念，实现知识学习、能力培养、素养提升的统一。 （六）课堂总结复盘，构建知识体系 教师带领学生进行系统性复盘总结，串联本节课所有知识点，帮助学生构建完整的知识体系。首先梳理人工智能三次发展浪潮的核心内容，重申各阶段的技术特点、优势与局限，明确数据、算法、算力是推动人工智能持续迭代的三大核心动力。 其次，复盘本节课的核心思维与素养目标，总结技术发展的辩证性，让学生再次明确人工智能的发展规律，树立理性、客观的技术认知，牢记信息社会责任，学会合理、合规、创新地运用智能技术。最后，衔接后续单元内容，说明本节课所学的人工智能发展历程、核心技术原理，是后续学习人工智能数据、算法、算力，探究人工智能本质的基础，为后续课程学习做好铺垫。 同时，教师布置课后拓展任务，引导学生课后自主查阅最新的人工智能技术成果，关注当下智慧城市新型智能应用，记录自己的学习感悟，持续关注人工智能发展动态，养成常态化数字化学习的习惯，实现课堂学习向课后探究的延伸。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $