關(guān)愛老人之智能養(yǎng)老（第四課時）教學(xué)設(shè)計(jì)

《關(guān)愛老人之智能養(yǎng)老》第四課時教學(xué)設(shè)計(jì)第4課時“關(guān)愛老人之智能養(yǎng)老”項(xiàng)目匯報(bào)課時教材分析本節(jié)選自信息技術(shù)教科版必修1《數(shù)據(jù)與計(jì)算》第五單元第二節(jié)《探秘人工智能》。通過剖析典型案例闡述智能技術(shù)社會化應(yīng)用的巨大價(jià)值及隨之帶來的倫理、安全、法律等不同層面上的復(fù)雜問題。通過項(xiàng)目匯報(bào)，讓學(xué)生了解人工智能的概念，感受人工智能的魅力，以激發(fā)他們對人工智能的興趣；啟發(fā)學(xué)生思考人工智能對人類生活的促進(jìn)作用和它更廣闊的應(yīng)用空間；注重項(xiàng)目與活動對學(xué)生創(chuàng)新意識與核心素養(yǎng)的驅(qū)動。課時學(xué)情分析經(jīng)過前面三節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)掌握了數(shù)據(jù)分析的方法：自己設(shè)計(jì)調(diào)查問卷收集數(shù)據(jù)，對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，深入了解老年人的養(yǎng)老需求，從而確定“關(guān)愛老人之智能養(yǎng)老”項(xiàng)目主題。圍繞主題，確立各小組研究方向，通過課上課下實(shí)施組員分工組內(nèi)協(xié)作，經(jīng)過收集數(shù)據(jù)、分析資料、提煉研究思想、設(shè)計(jì)匯報(bào)內(nèi)容、撰寫匯報(bào)文字稿等一系列環(huán)節(jié)，最終完成研究成果。本節(jié)課，學(xué)生將通過項(xiàng)目匯報(bào)的方式展示自己的研究成果，了解人工智能的相關(guān)知識。感受人工智能在養(yǎng)老領(lǐng)域的作用和影響，思考人工智能廣泛應(yīng)用可能引發(fā)的社會問題和應(yīng)對策略。課時學(xué)習(xí)重點(diǎn)了解機(jī)器學(xué)習(xí)、智能傳感器、深度學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、神經(jīng)元芯片、啟發(fā)式搜索的原理和應(yīng)用。課時學(xué)習(xí)難點(diǎn)了解機(jī)器學(xué)習(xí)、智能傳感器、深度學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、神經(jīng)元芯片、啟發(fā)式搜索的原理和應(yīng)用。開放性學(xué)習(xí)環(huán)境：多媒體機(jī)房，極域教學(xué)軟件、問卷星、項(xiàng)目活動手冊課時學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)科知識了解機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、啟發(fā)式搜索、神經(jīng)元芯片、智能傳感器的原理、應(yīng)用和發(fā)展趨勢。問題解決(1)通過小組項(xiàng)目匯報(bào)，學(xué)習(xí)并了解機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、啟發(fā)式搜索、神經(jīng)元芯片、智能傳感器的原理和應(yīng)用；(2)通過教師對人工智能知識的梳理，從而認(rèn)識到“關(guān)愛老人之智能養(yǎng)老”項(xiàng)目研究的意義就是“讓技術(shù)充滿溫度”。學(xué)科思維思考人工智能未來的發(fā)展方向、重要價(jià)值及可能存在的問題，關(guān)注人工智能技術(shù)所帶來的環(huán)境問題和人文問題，強(qiáng)化信息社會責(zé)任。課時教學(xué)過程教學(xué)階段教師活動學(xué)生活動設(shè)計(jì)意圖一、項(xiàng)目回顧，引入成果展示經(jīng)過為時三周的小組項(xiàng)目研究，各小組已經(jīng)完成了本組的研究成果。今天，是時候展示研究成果了。各位組長將率領(lǐng)組員進(jìn)行小組項(xiàng)目匯報(bào)。每組匯報(bào)結(jié)束后，作為評委的同學(xué)們將有10秒鐘的時間分別從表現(xiàn)力、知識力、創(chuàng)新力、PPT設(shè)計(jì)以及緊扣主題這五個方面對匯報(bào)小組進(jìn)行客觀公正的評價(jià)。認(rèn)真聆聽準(zhǔn)備匯報(bào)了解評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)和方式對項(xiàng)目進(jìn)行回顧，激發(fā)學(xué)生匯報(bào)熱情。通過問卷星進(jìn)行實(shí)時評價(jià)，激發(fā)學(xué)生主人翁意識。二、項(xiàng)目成果展示與分享

【智能健康組】健康是每個老年人自主生活和參與社會活動的前提和基礎(chǔ)。智能健康組，主要側(cè)重研究機(jī)器學(xué)習(xí)的人工智能知識?！緦W(xué)科知識1】機(jī)器學(xué)習(xí)是當(dāng)前人工智能核心技術(shù)之一。機(jī)器學(xué)習(xí)使計(jì)算機(jī)能模擬或?qū)崿F(xiàn)人類的學(xué)習(xí)行為，獲取新的知識或技能，重新組織已有的知識結(jié)構(gòu)，從而不斷完善自身的性能。智能健康組研究成果(部分PPT截圖)：創(chuàng)新學(xué)習(xí)方式，以學(xué)生為主體的知識傳遞，關(guān)注學(xué)生發(fā)展，突出學(xué)生綜合能力的發(fā)展。給智能健康組的匯報(bào)表現(xiàn)進(jìn)行投票。給智能健康組投票【智能安全組】在老年人安全方面，由智能安全組進(jìn)行研究。智能安全組的研究方向是智能傳感器。課后補(bǔ)：智能安全組的匯報(bào)中現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)是學(xué)生模擬老人摔倒，智能傳感器檢測到老人摔倒，報(bào)警?！緦W(xué)科知識2】智能傳感器是人工智能技術(shù)獲取信息的主要途徑之一。智能傳感器是具有信息處理功能的傳感器。未來，高敏度、高精度、高可靠性、微型化、集成化將成為智能傳感器發(fā)展的重要趨勢。智能安全組研究成果(部分PPT截圖)：給智能安全組的匯報(bào)表現(xiàn)進(jìn)行投票。給智能安全組投票【智能陪伴組】要讓老年人真正老有所樂，除了健康和安全外，老年人的陪伴需求也很重要。智能陪伴組的匯報(bào)是關(guān)于人工智能技術(shù)對于老年人的陪伴需求起到的作用。智能陪伴組的研究方向是深度學(xué)習(xí)和神經(jīng)元芯片?！緦W(xué)科知識3】深度學(xué)習(xí)是機(jī)器學(xué)習(xí)的一個分支，是一種具體的學(xué)習(xí)方式和技術(shù)，源自人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法。深度學(xué)習(xí)在計(jì)算機(jī)視覺（如人臉識別）、音頻處理（如語音識別）和自然語言處理（如機(jī)器翻譯）上取得了重要成果。智能陪伴組研究成果(部分PPT截圖)：給智能陪伴組的匯報(bào)表現(xiàn)進(jìn)行投票。給智能陪伴組投票【智能出行組】出行和旅游是當(dāng)代老年人追求幸福生活的一個重要組成部分，可是很多老年人腿腳不便，出行受限。智能出行組的同學(xué)介紹人工智能技術(shù)在老年人出行方面起到的作用。智能出行組研究的人工智能技術(shù)是啟發(fā)式搜索。【學(xué)科知識4】路徑規(guī)劃是啟發(fā)式搜索的一種典型應(yīng)用。搜索是根據(jù)問題的實(shí)際，不斷尋找可利用的知識，構(gòu)造一條推理路線解決問題的過程。而在搜索過程中加入估值函數(shù)等啟發(fā)信息，不斷自動調(diào)整搜索方向，加速求解過程，就是啟發(fā)式搜索。智能出行組研究成果(部分PPT截圖)：給智能出行組的匯報(bào)表現(xiàn)進(jìn)行投票。給智能出行組投票三、項(xiàng)目展示評價(jià)通過問卷星查看投票結(jié)果，在問卷星中有柱形圖的可視化方式展示評價(jià)結(jié)果。（圖表為課后添加）明確研究成果的優(yōu)勢和不足，在今后的學(xué)習(xí)中揚(yáng)長避短。借助評價(jià)的激勵促進(jìn)功能，激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)動機(jī)，發(fā)揮評價(jià)的導(dǎo)向功能。四、項(xiàng)目總結(jié)【知識梳理】讓機(jī)器具有智能，是人類千百年來的夢想。計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，為人類的這一夢想插上了翅膀。特別是在當(dāng)前的信息時代，遍布生活各個角落的海量數(shù)據(jù)積累，使人工智能技術(shù)及其應(yīng)用得到了迅速的發(fā)展。1、機(jī)器學(xué)習(xí)是當(dāng)前人工智能核心技術(shù)之一。機(jī)器學(xué)習(xí)使計(jì)算機(jī)能模擬或?qū)崿F(xiàn)人類的學(xué)習(xí)行為，獲取新的知識或技能，重新組織已有的知識結(jié)構(gòu)，從而不斷完善自身的性能。機(jī)器學(xué)習(xí)的算法大致有三類：一是監(jiān)督學(xué)習(xí)算法，如基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí)，決策樹等；二是無監(jiān)督學(xué)習(xí)；三是強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法；目前監(jiān)督學(xué)習(xí)算法和強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法應(yīng)用較多。2、教材中提到“數(shù)據(jù)是基礎(chǔ)，計(jì)算是本質(zhì)”，機(jī)器學(xué)習(xí)同樣需要大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，智能傳感器是人工智能技術(shù)獲取信息的主要途徑之一。智能傳感器是具有信息處理功能的傳感器。智能傳感器有存儲和傳輸數(shù)據(jù)的功能，能進(jìn)行自補(bǔ)償和計(jì)算，可在同一時間內(nèi)測量多個物理量和化學(xué)量，具有復(fù)合敏感功能，以及自檢自效自診斷功能。未來，高敏度、高精度、高可靠性、微型化、集成化將成為智能傳感器發(fā)展的重要趨勢。3、深度學(xué)習(xí)是機(jī)器學(xué)習(xí)的一個分支，是一種具體的學(xué)習(xí)方式和技術(shù)，源自人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法。一戰(zhàn)成名的AlthaGo核心系統(tǒng)就是屬于基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí)。第一代AlthaGo使用了約170個圖形處理器和1200個中央處理器，這些設(shè)備可能要占據(jù)一個機(jī)房，將來如果換成中國人研制的“寒武紀(jì)”神經(jīng)元芯片，估計(jì)一個小盒子就全裝下了。深度學(xué)習(xí)在計(jì)算機(jī)視覺（如人臉識別）、音頻處理（如語音識別）和自然語言處理（如機(jī)器翻譯）上取得了重要成果。智能陪伴組表達(dá)了陪護(hù)機(jī)器人深度學(xué)習(xí)的發(fā)展將會在一定程度上滿足老年人對家人陪伴的渴望。4、目前，比較熱門的無人駕駛汽車是根據(jù)已有的交通和地圖等信息，自動規(guī)劃行車路線并控制車輛到達(dá)預(yù)定目標(biāo)。路徑規(guī)劃是啟發(fā)式搜索的一種典型應(yīng)用。智能出行組從多角度解析啟發(fā)式搜索知識，讓我們明白：搜索是根據(jù)問題的實(shí)際，不斷尋找可利用的知識，構(gòu)造一條推理路線解決問題的過程。而在搜索過程中加入估值函數(shù)等啟發(fā)信息，不斷自動調(diào)整搜索方向，加速求解過程，就是啟發(fā)式搜索。啟發(fā)式搜索的算法重要組成部分是深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，目前在無人駕駛和醫(yī)療上都有應(yīng)用。不過，啟發(fā)式搜索也有兩個挑戰(zhàn)，一個是如何使啟發(fā)式搜索的結(jié)果更精確；另一個就是當(dāng)不知道全局規(guī)則的時候，如何讓機(jī)器解決問題。人工智能技術(shù)已經(jīng)廣泛滲透到人們的生產(chǎn)和生活中，或改變了人們的出行方式，或改善了人們的工作環(huán)境，或提高了人們的勞動效率等。人工智能技術(shù)推動人類社會發(fā)展進(jìn)程的同時，也給社會帶來一定的負(fù)面影響。但是，我們相信隨著技術(shù)的發(fā)展，一定能平衡好技術(shù)的利和弊。項(xiàng)目總結(jié)梳理、拓展了教科版中涉及的機(jī)器學(xué)習(xí)、智能傳感器、深度學(xué)習(xí)和神經(jīng)元芯片以及啟發(fā)式搜索等人工智能技術(shù)；對人工智能知識和技術(shù)有全面系統(tǒng)的理解。了解人工智能技術(shù)對社會正面影響和負(fù)面影響?！卷?xiàng)目意義】“關(guān)愛老人之智能養(yǎng)老”項(xiàng)目的研究意義?！瓣P(guān)愛老人之智能養(yǎng)老”項(xiàng)目的研究意義?！净顒印客瓿身?xiàng)目手冊并提交五、單元項(xiàng)目評價(jià)項(xiàng)目分值自我評價(jià)組長評價(jià)教師評價(jià)1.項(xiàng)目選擇，興趣程度10分2.小組合作默契及愉悅度15分3.項(xiàng)目資料豐富且科學(xué)性高10分4.建立項(xiàng)目資料所涉及的學(xué)科技術(shù)全面、專業(yè)技能強(qiáng)15分5.項(xiàng)目規(guī)劃制定（1）規(guī)劃方案合理10分（2）陳述解決方案的條理性強(qiáng)5分（3）實(shí)施方式有效5分6.項(xiàng)目匯報(bào)（1）項(xiàng)目中其他學(xué)科知識的遷移10分（2）表述項(xiàng)目結(jié)論的思維縝密10分7.創(chuàng)新表現(xiàn)10分合計(jì)100分促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)，改善教師的教學(xué)。課時板書設(shè)計(jì)“關(guān)愛老人-智能養(yǎng)老”項(xiàng)目展示評價(jià)交流課時教學(xué)反思（1）教學(xué)評價(jià)的反思：本節(jié)課是單元項(xiàng)目的最后一個環(huán)節(jié)，項(xiàng)目展示交流評價(jià)。每個小組對自己完成的項(xiàng)目成果進(jìn)行展示，結(jié)束后我及時給予積極評價(jià)，再由學(xué)生通過問卷星投票進(jìn)行實(shí)時評價(jià)。學(xué)生們時而認(rèn)真聆聽小組匯報(bào)學(xué)習(xí)人工智能知識，時而在倒計(jì)時的鼓點(diǎn)中緊張熱烈得投票，使得課堂氣氛張弛有度，既團(tuán)結(jié)嚴(yán)肅又緊張活潑。四個小組匯報(bào)結(jié)束后查看評價(jià)結(jié)果，師生一起觀看每組得票情況，這種評價(jià)方式對匯報(bào)的小組來說是及時反饋更是鼓勵。通過學(xué)生填寫的項(xiàng)目評價(jià)量表，掌握學(xué)生對本單元項(xiàng)目的評價(jià)，有利于今后項(xiàng)目教學(xué)的完善和精進(jìn)。（2）教學(xué)實(shí)施的反思：四個小組的匯報(bào)不僅精彩紛呈，形式多樣，而且各有特色。幾乎每個小組的匯報(bào)中都有數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)可視化表達(dá)：多種數(shù)據(jù)分析的使用和結(jié)合圖形、圖表、思維導(dǎo)圖、視頻介紹等數(shù)據(jù)可視化頻繁出現(xiàn)在學(xué)生匯報(bào)的PPT中，說明本單元第一課時內(nèi)容數(shù)據(jù)分析學(xué)生已經(jīng)能學(xué)以致用，表現(xiàn)出學(xué)生有很強(qiáng)的信息意識和數(shù)字化學(xué)習(xí)和應(yīng)用的能力。匯報(bào)中各小組圍繞主題層層打開，條理清楚，邏輯分明，展現(xiàn)出學(xué)生們優(yōu)秀的邏輯思維能力和創(chuàng)新能力。通過小組匯報(bào)，可以看到這種基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)方式，學(xué)生能將人工智能知識進(jìn)行合適的建構(gòu)并用以恰當(dāng)?shù)男问秸故境鰜?，參與到信息技術(shù)支持的表達(dá)、溝通、共享、合作與協(xié)作中。這種學(xué)習(xí)方式既能學(xué)習(xí)人工智能知識、了解人工智能技術(shù)對養(yǎng)老領(lǐng)域的影響，又能提高學(xué)生信息社會參與的責(zé)任感與行為能力。在智能健康組和智能陪伴組的匯報(bào)中均提到了小組對于人工智能在養(yǎng)老領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)計(jì)或者產(chǎn)品設(shè)計(jì)，甚至提出了具體的想法和計(jì)劃，