第一单元 走进人工智能 —— 畅想未来智慧城市 - 三、项目开展 导学案 2026-2027学年苏科版信息科技九年级全一册

该初中信息科技导学案围绕“畅想未来智慧城市”展开，引导学生识别人工智能在城市交通、民生等领域的典型应用，理解其服务城市治理的原理。通过课前预习（基础认知、概念辨析）与课中情境导入（智能设施案例）结合，搭建从基础到应用的学习支架。 以项目式学习为核心，设计场景拆解、问题思辨、方案设计等活动，助力学生掌握智能方案设计流程，辩证分析技术利弊。突出计算思维（智能设备运行逻辑）、数字化学习与创新（优化方案设计）及信息社会责任培养，习题联系生活实际，促进自主探究与素养提升。

初中信息“导·学·练”课堂导学案 年级 科目 信息 周次 设计者 序号 班级 主题与课时 第一单元 走进人工智能 —— 畅想未来智慧城市 - 三、项目开展 课型 新授 审核人 学校审核 姓名 课标要求 依据义务教育信息科技课程标准，本课立足人工智能与智慧社会模块，引导学生识别智慧城市中人工智能典型应用，理解AI技术服务城市治理、民生生活的基本原理。通过项目式探究，掌握简单智能方案设计思路，能辩证分析智能技术的利弊，树立安全、合规、人本的技术应用理念，提升数字化创新与信息社会责任素养。 学习目标 信息意识：敏锐发现生活中的智慧城市应用，感知AI对城市发展的价值。 计算思维：理解智能设备感知、分析、决策、执行的运行逻辑。 数字化学习与创新：依托项目探究，自主设计简易智慧城市优化方案。 信息社会责任：正视智能技术的隐私、安全问题，树立理性用技、科技向善的价值理念。 重难点 教学重点：掌握智慧城市的核心内涵，熟悉人工智能在城市交通、安防、民生、环保等领域的典型应用，理清智慧城市项目的基本探究与设计流程。 教学难点：结合城市生活痛点，设计兼具可行性与创新性的智能优化方案，辩证辨析人工智能应用的伦理边界与安全隐患，做到技术应用与社会责任并重。 学习过程 （一）课前预习案 亲爱的同学，在日常生活中，我们随处可见智能化的城市设施，便捷了我们的出行、生活与学习。本节课我们将开启智慧城市项目探究，在课前，请你结合生活经验、网络资源，自主完成以下预习任务，初步走进人工智能与智慧城市的世界，为课中深度探究做好铺垫。所有题目独立思考完成，夯实基础认知。 任务一：基础认知填空 1. 人工智能是一门融合计算机科学、数学、社会学等多学科的技术科学，核心是让机器模拟人类的________、________、________与决策行为。 2. 智慧城市是以________为核心支撑，依托物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术，实现城市治理、民生服务、生态环保、交通出行等领域智能化升级的新型城市发展模式。 3. 智慧城市运行的三大核心技术要素是________、________、________，三者相互配合，支撑各类智能场景落地。 4. 生活中常见的智慧城市应用场景有智能交通、________、________、智能环保、智能政务等。 5. 人工智能在智慧城市中的工作基本流程为：感知信息→________→________→执行反馈。 任务二：概念辨析选择 1. 下列不属于智慧城市核心技术的是（） A. 人工智能 B. 大数据 C. 传统纸质办公 D. 物联网 2. 智能红绿灯可以根据车流量自动调整通行时间，这一功能主要体现了人工智能的（）能力 A. 数据感知与智能决策 B. 图像识别 C. 语音交互 D. 自主学习 3. 下列关于智慧城市的说法，错误的是（） A. 智慧城市可以提升城市治理效率 B. 智慧城市能够极大便利市民生活 C. 智慧城市技术无任何安全隐患 D. 智慧城市助力城市绿色低碳发展 4. 智慧城市中摄像头人脸识别门禁的核心工作原理是（） A. 语音识别 B. 图像识别与数据比对 C. 文字识别 D. 大数据推送 任务三：自主思考简答 1. 结合你的校园、社区生活，列举2-3个你见过的智慧城市、人工智能应用场景，并简单写出它的作用。 2. 简单思考：传统城市管理模式和智慧城市管理模式相比，存在哪些明显的不足？ 3. 初步预判：人工智能应用在智慧城市中，可能会带来哪些隐私安全或社会问题？ 任务四：预习疑问梳理 通过以上预习，你对人工智能、智慧城市还有哪些疑惑？请逐条记录下来，课堂上重点探究解决。 ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ （二）课中探究案 本节课将以项目式学习为核心，围绕“畅想未来智慧城市”主题，开展分层探究、合作研讨、方案设计、成果互评等系列学习活动。全程以学生为主体，从认知深化、场景探究、问题分析、方案创新、素养提升五个维度开展学习，逐步完成智慧城市项目的完整探究与设计。 探究活动一：情境导入，深化核心概念认知 【情境素材】当下，越来越多的城市开启智能化升级：早晚高峰的智能红绿灯自动疏导车流、小区智能门禁保障出行安全、智能垃圾分类设备引导绿色环保、线上智能政务平台实现办事“零跑腿”、智能监测设备实时监控城市空气质量与水质。人工智能技术正在全方位改变城市运行模式，让城市更高效、更便捷、更安全、更宜居。 结合预习内容与课堂情境素材，完成以下探究题目，精准掌握核心概念，厘清基础认知误区。 1. 精准阐释：什么是智慧城市？智慧城市的核心建设目标是什么？ 2. 对比思考：普通城市设施与智能城市设施的最大区别是什么？请结合智能路灯、普通路灯举例说明。 3. 核心梳理：支撑智慧城市建设的人工智能技术主要包含哪些？各自发挥什么基础作用？ 4. 判断正误并说明理由：只要安装了智能设备，就可以称之为智慧城市。（） 探究活动二：场景拆解，探究智能应用原理 智慧城市的落地依托于各类具体应用场景，不同场景下的人工智能技术应用逻辑、功能价值各不相同。请以小组为单位，分工探究交通、民生、环保、安防四大核心场景，拆解技术运行流程，分析应用优势，完成对应探究习题。 【场景一：智能交通】智能交通系统依托摄像头、车流传感器、大数据平台，实时采集道路车流、人流数据，通过人工智能算法分析拥堵情况，自动调整红绿灯时长、推送拥堵预警，部分城市还配备智能巡检无人机、自动驾驶公交。 1. 梳理智能交通系统的工作流程，完整写出感知、分析、决策、执行四个环节的具体内容。 2. 相比于传统人工指挥交通，智能交通系统的优势有哪些？请从效率、成本、精准度三个角度分析。 3. 结合日常出行，说说目前智能交通还存在哪些有待优化的问题？ 【场景二：智能民生】智能民生覆盖市民生活方方面面，包括社区智能门禁、线上智能挂号、智能快递柜、校园智能考勤、智能家居联动等，依托人工智能技术简化生活流程，提升生活便捷度。 1. 选取你最熟悉的一种智能民生设备，详细描述其工作原理与使用价值。 2. 智能民生服务极大便利了生活，但部分老人、儿童难以适应智能设备，这一现象体现了智能技术的什么问题？该如何优化改进？ 【场景三：智能环保】城市部署智能空气监测站、水质监测传感器、智能垃圾分类设备、扬尘监测设备，实时采集环境数据，人工智能自动分析污染源头、污染等级，为城市环保治理提供数据支撑，助力低碳绿色城市建设。 1. 智能环保相较于传统人工环保巡查，最大的优势是什么？ 2. 智能监测设备采集大量城市环境数据，这些数据对智慧城市建设有什么重要意义？ 【场景四：智能安防】城市道路、社区、公共区域部署智能监控摄像头，依托图像识别、行为分析技术，实现违章识别、异常行为预警、人员出入管控等功能，全方位守护城市公共安全。 1. 智能安防摄像头的核心人工智能技术是什么？ 2. 智能安防在保障安全的同时，可能引发哪些隐私泄露风险？请举例说明。 探究活动三：问题思辨，辨析技术利弊与伦理 人工智能为智慧城市发展赋能的同时，也带来了隐私安全、技术垄断、数字鸿沟、伦理规范等一系列问题。本节课核心探究难点之一，就是辩证看待智能技术的双面性，树立正确的技术应用观念。请结合生活实际，完成以下思辨探究题，深度突破学习难点。 1. 简答题：智慧城市中大量智能设备采集市民出行、居住、消费等个人数据，可能存在哪些隐私泄露隐患？我们可以通过哪些方式规避风险？ 2. 思辨题：部分人群不会使用智能设备，无法享受智慧城市带来的便利，形成“数字鸿沟”。请分析数字鸿沟产生的原因，并提出两条切实可行的解决对策。 3. 辨析题：有人认为“人工智能技术万能，可以完全替代人工管理城市”，你是否认同该观点？请说明理由。 4. 总结梳理：结合以上探究，归纳人工智能应用于智慧城市的优势与潜在问题，完成下表。 智慧城市AI应用优势 智慧城市AI应用潜在问题 探究活动四：项目实操，设计未来智慧城市方案 本单元核心项目任务为“畅想未来智慧城市”，经过前期预习、场景探究、问题思辨，现在请以小组为单位，结合校园、社区、城市现存的实际问题，创新性设计一套简易的智慧城市优化方案，完成从发现问题、分析问题到技术落地、风险规避的完整项目设计，落实数字化学习与创新核心素养。 【项目要求】贴合生活实际、具备可行性、体现创新性、兼顾安全与伦理，包含问题描述、设计思路、技术支撑、应用价值、风险防控五个部分。 1. 问题发现：观察身边城市生活的痛点问题，如交通拥堵、垃圾分类不规范、社区安防薄弱、校园资源浪费等，明确本次优化设计的核心问题。 2. 方案设计：针对发现的问题，结合人工智能、大数据、物联网技术，设计专属智能解决方案，详细写出设备类型、运行流程、核心功能。 3. 价值分析：阐述你的设计方案能解决哪些实际问题，对城市发展、市民生活有什么积极作用。 4. 风险预判：分析方案落地后可能存在的安全、隐私、使用门槛等问题，并制定对应的解决措施。 5. 创新亮点：简要说明你的设计方案相较于现有城市智能设施，有哪些创新优化之处。 探究活动五：成果互评，总结提升素养 1. 小组展示本组的智慧城市设计方案，全班同学从可行性、创新性、实用性、安全性四个维度进行点评打分。 2. 自我反思：通过本节课的项目探究与学习，你掌握了哪些知识与技能？自身的信息素养有哪些提升？还有哪些不足需要改进？ 3. 课堂总结：自主梳理本节课核心知识点，完成课堂知识思维导图的框架搭建，梳理智慧城市的内涵、应用场景、技术原理、利弊与设计思路。 板书设计 走进人工智能——畅想未来智慧城市（项目开展） 1. 核心概念 人工智能：模拟人类感知、思考、决策的智能技术 智慧城市：信息技术赋能城市全领域智能化升级 2. 核心技术：人工智能、大数据、物联网 3. 典型应用场景：交通、民生、环保、安防 4. 技术双面性 优势：高效、便捷、绿色、安全 隐患：隐私泄露、数字鸿沟、伦理风险 5. 项目设计：发现问题→方案设计→价值分析→风险防控 参考答案 （一）课前预习案答案 任务一：基础认知填空 1. 感知、思考、判断 2. 新一代信息技术 3. 数据、算法、算力 4. 智能安防、智能政务（智能环保、智能家居等合理答案均可） 5. 数据分析、智能决策 任务二：概念辨析选择 1. C 2. A 3. C 4. B 任务三：自主思考简答（参考答案，合理即可） 1. 示例：①智能门禁：通过人脸识别识别住户，保障社区安全，便捷出行；②智能红绿灯：根据车流量调整时长，缓解交通拥堵；③智能垃圾分类柜：引导居民分类投放，助力环保。 2. 传统城市管理依赖人工操作，效率低、精准度差、响应速度慢，资源浪费严重，无法实时监测城市问题，管理模式被动，难以适配现代化城市发展需求。 3. 可能存在个人隐私数据泄露、智能设备故障导致服务瘫痪、部分人群无法使用产生数字鸿沟、技术滥用引发安全隐患等问题。 任务四：预习疑问梳理（无固定答案，学生自主填写） （二）课中探究案参考答案 探究活动一：情境导入，深化核心概念认知 1. 智慧城市是依托人工智能、大数据、物联网等新一代信息技术，整合城市各类资源，实现城市治理、民生服务、生态环保等领域智能化运行的新型城市模式。核心目标是让城市治理更高效、民生服务更便捷、生态环境更优质、城市运行更安全。 2. 核心区别：普通设施仅具备基础使用功能，无数据采集、分析、决策能力；智能设施可依托信息技术感知数据、自主调整运行状态。示例：普通路灯仅可手动开关；智能路灯可根据光线、人流自动开关，节能降耗。 3. 主要包含图像识别、语音交互、数据分析、智能算法、自主决策等技术。图像识别用于安防、交通监测；数据分析用于整合城市各类数据；智能算法用于精准决策，优化城市运行。 4. 错误。智慧城市并非简单堆砌智能设备，而是依托技术实现城市各领域数据互通、智能联动、高效治理，是整体体系的智能化升级，而非单一设备的叠加。 探究活动二：场景拆解，探究智能应用原理 【场景一：智能交通】 1. 感知：传感器、摄像头采集道路车流、人流数据；分析：大数据与AI算法分析拥堵路段、车流峰值；决策：自动调整红绿灯时长、推送拥堵预警；执行：设备执行指令，疏导交通、提示绕行。 2. 效率：全天候实时监测，响应速度快，无人工值守局限；成本：减少大量人工指挥成本，节约人力物力；精准度：依托数据精准分析车流，决策更科学，避免人工判断误差。 3. 示例：极端天气下数据监测不准、偏远路段智能设备覆盖不足、突发事故响应不够及时等。 【场景二：智能民生】 1. 示例：校园智能考勤。通过人脸识别技术，采集学生人脸信息，自动比对数据库数据，完成打卡考勤，自动统计出勤情况，无需人工登记，高效便捷，减少考勤漏洞。 2. 体现了数字鸿沟问题，部分弱势群体缺乏数字技能，无法享受智能技术红利。对策：保留人工服务窗口、开展老年人数字技能培训、简化智能设备操作界面。 【场景三：智能环保】 1. 可24小时不间断实时监测，数据采集更全面、精准，响应速度更快，可提前预判污染问题，弥补人工巡查效率低、覆盖范围有限、时效性差的短板。 2. 为城市环保治理、政策制定提供精准数据支撑，助力精准治污、科学管控，推动城市绿色低碳发展，实现环境治理常态化、智能化。 【场景四：智能安防】 1. 核心技术：图像识别、视频分析、大数据比对技术。 2. 隐私风险：摄像头过度采集人脸、出行轨迹等个人信息，数据存储不当易泄露；部分设备存在漏洞，易被非法入侵窃取数据，侵犯市民隐私。 探究活动三：问题思辨，辨析技术利弊与伦理 1. 隐患：个人出行轨迹、居住信息、人脸信息被非法采集、泄露、滥用，遭遇信息诈骗、隐私曝光等问题。规避方式：国家完善法律法规、企业加强数据加密保护、市民提升隐私保护意识、规范智能设备数据采集范围。 2. 原因：老年人、留守儿童等群体数字技能薄弱，智能设备操作门槛高；部分场景过度智能化，取消人工服务。对策：保留传统人工服务渠道；社区、学校开展数字技能普及培训；优化设备设计，简化操作流程。 3. 不认同。人工智能仅能依托数据完成程序化决策，缺乏人文思考、应急处置、灵活变通的能力，城市治理需要人文关怀与人工兜底，技术仅为辅助工具，无法完全替代人工。 4. 优势：提升城市治理效率、便利市民生活、节约社会资源、助力绿色发展、提升城市安全系数；潜在问题：隐私泄露风险、数字鸿沟、设备故障风险、技术依赖、伦理规范缺失等。 探究活动四：项目实操，设计未来智慧城市方案（参考模板，学生可创新） 1. 问题发现：校园课间楼道拥堵，存在安全隐患，人工疏导压力大。 2. 方案设计：设计智能楼道疏导系统。依托摄像头、人流传感器采集楼道人流数据，通过AI算法分析人流密度，拥堵时自动播放疏导语音、亮起警示灯，实时推送人流数据给值班老师。 3. 应用价值：有效缓解校园楼道拥堵，规避踩踏安全隐患，减轻老师疏导压力，保障校园通行安全。 4. 风险防控：优化数据加密，不采集学生人脸隐私信息，仅统计人流密度；设备定期检修，避免故障失灵；保留人工疏导兜底机制。 5. 创新亮点：精准预判拥堵风险，提前预警疏导，实现被动管理变主动防控，贴合校园场景，实用性强、成本低、易落地。 探究活动五：成果互评，总结提升素养（无固定答案，学生自主总结） ( 1 / 3 ) 目标领航 任务驱动 评价镶嵌 赢在课堂 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $