2023-2024學(xué)年人教版高中信息技術(shù)必修一四章第一節(jié)《認(rèn)識(shí)人工智能》教學(xué)設(shè)計(jì)

2023-2024學(xué)年人教版高中信息技術(shù)必修一四章第一節(jié)《認(rèn)識(shí)人工智能》教學(xué)設(shè)計(jì)課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：?jiǎn)挝唬阂?、設(shè)計(jì)思路本節(jié)課以《認(rèn)識(shí)人工智能》為主題，結(jié)合人教版高中信息技術(shù)必修一第四章第一節(jié)內(nèi)容，通過(guò)案例導(dǎo)入、互動(dòng)討論、實(shí)踐操作等方式，引導(dǎo)學(xué)生了解人工智能的基本概念、發(fā)展歷程、應(yīng)用領(lǐng)域等，激發(fā)學(xué)生對(duì)人工智能的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)1.信息意識(shí)：培養(yǎng)學(xué)生對(duì)人工智能信息的敏感度和判斷力，提高信息獲取、分析、處理和利用的能力。

2.計(jì)算思維：通過(guò)編程實(shí)踐，鍛煉學(xué)生的邏輯思維和算法設(shè)計(jì)能力，理解人工智能的原理。

3.數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：鼓勵(lì)學(xué)生利用人工智能技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐，提升數(shù)字化學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識(shí)。

4.信息社會(huì)責(zé)任：引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到人工智能的應(yīng)用倫理和社會(huì)影響，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。三、學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：

學(xué)生在進(jìn)入本節(jié)課之前，已經(jīng)具備一定的信息技術(shù)基礎(chǔ)，了解計(jì)算機(jī)的基本操作和互聯(lián)網(wǎng)的基本知識(shí)。部分學(xué)生可能對(duì)編程有一定了解，能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的程序編寫。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

高中生對(duì)新技術(shù)和新知識(shí)充滿好奇心，對(duì)人工智能這一前沿領(lǐng)域表現(xiàn)出較高的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生在學(xué)習(xí)上具備較強(qiáng)的自主探究能力，能夠通過(guò)查閱資料、小組討論等方式獲取知識(shí)。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，既有喜歡獨(dú)立思考的學(xué)生，也有偏好合作學(xué)習(xí)的群體。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

部分學(xué)生對(duì)人工智能的概念理解較為困難，難以將理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。編程實(shí)踐方面，學(xué)生可能面臨算法設(shè)計(jì)、編程語(yǔ)言選擇等挑戰(zhàn)。此外，學(xué)生可能對(duì)人工智能的倫理和社會(huì)影響缺乏深入思考，需要引導(dǎo)他們形成正確的價(jià)值觀。四、教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有人教版高中信息技術(shù)必修一第四章第一節(jié)《認(rèn)識(shí)人工智能》教材。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的圖片、圖表、人工智能發(fā)展歷程視頻等多媒體資源。

3.實(shí)驗(yàn)器材：準(zhǔn)備編程軟件和相關(guān)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，以便學(xué)生在課堂上進(jìn)行簡(jiǎn)單的編程實(shí)踐。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)，配備白板或投影儀，便于學(xué)生互動(dòng)和展示學(xué)習(xí)成果。五、教學(xué)實(shí)施過(guò)程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過(guò)在線平臺(tái)或班級(jí)微信群，發(fā)布預(yù)習(xí)資料（如PPT、視頻、文檔等），明確預(yù)習(xí)目標(biāo)和要求。設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問(wèn)題：圍繞《認(rèn)識(shí)人工智能》課題，設(shè)計(jì)一系列具有啟發(fā)性和探究性的問(wèn)題，如“人工智能的發(fā)展歷程有哪些重要里程碑？”、“人工智能在生活中的應(yīng)用有哪些？”等，引導(dǎo)學(xué)生自主思考。

監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：利用平臺(tái)功能或?qū)W生反饋，監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)進(jìn)度，確保預(yù)習(xí)效果。

學(xué)生活動(dòng)：

自主閱讀預(yù)習(xí)資料：按照預(yù)習(xí)要求，自主閱讀預(yù)習(xí)資料，理解人工智能的基本概念和發(fā)展趨勢(shì)。

思考預(yù)習(xí)問(wèn)題：針對(duì)預(yù)習(xí)問(wèn)題，進(jìn)行獨(dú)立思考，記錄自己的理解和疑問(wèn)。

提交預(yù)習(xí)成果：將預(yù)習(xí)成果（如筆記、思維導(dǎo)圖、問(wèn)題等）提交至平臺(tái)或老師處。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主思考，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

信息技術(shù)手段：利用在線平臺(tái)、微信群等，實(shí)現(xiàn)預(yù)習(xí)資源的共享和監(jiān)控。

作用與目的：

幫助學(xué)生提前了解人工智能課題，為課堂學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立思考能力。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

導(dǎo)入新課：通過(guò)展示人工智能在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用案例，如自動(dòng)駕駛、智能語(yǔ)音助手等，引出《認(rèn)識(shí)人工智能》課題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解人工智能的基本原理、技術(shù)分類和常用算法，結(jié)合實(shí)例幫助學(xué)生理解。

組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)小組討論，讓學(xué)生探討人工智能的倫理問(wèn)題，如隱私保護(hù)、就業(yè)影響等。

解答疑問(wèn)：針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的疑問(wèn)，如“人工智能是否會(huì)取代人類？”等，進(jìn)行及時(shí)解答和指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

聽(tīng)講并思考：認(rèn)真聽(tīng)講，積極思考老師提出的問(wèn)題。

參與課堂活動(dòng)：積極參與小組討論，表達(dá)自己的觀點(diǎn)，并傾聽(tīng)他人意見(jiàn)。

提問(wèn)與討論：針對(duì)不懂的問(wèn)題或新的想法，勇敢提問(wèn)并參與討論。

教學(xué)方法/手段/資源：

講授法：通過(guò)詳細(xì)講解，幫助學(xué)生理解人工智能的核心概念。

小組討論法：通過(guò)小組討論，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

作用與目的：

幫助學(xué)生深入理解人工智能的知識(shí)點(diǎn)，掌握人工智能的基本原理和技術(shù)。

通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和解決問(wèn)題的能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

布置作業(yè)：根據(jù)《認(rèn)識(shí)人工智能》課題，布置適量的課后作業(yè)，如撰寫人工智能相關(guān)的小論文或設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的智能程序。

提供拓展資源：提供與人工智能相關(guān)的拓展資源，如在線課程、學(xué)術(shù)論文等，供學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：及時(shí)批改作業(yè)，給予學(xué)生反饋和指導(dǎo)。

學(xué)生活動(dòng)：

完成作業(yè)：認(rèn)真完成老師布置的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

拓展學(xué)習(xí)：利用老師提供的拓展資源，進(jìn)行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和思考。

反思總結(jié)：對(duì)自己的學(xué)習(xí)過(guò)程和成果進(jìn)行反思和總結(jié)，提出改進(jìn)建議。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：引導(dǎo)學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)。

反思總結(jié)法：引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)過(guò)程和成果進(jìn)行反思和總結(jié)。

作用與目的：

鞏固學(xué)生在課堂上學(xué)到的知識(shí)點(diǎn)和技能。

通過(guò)拓展學(xué)習(xí)，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野和思維方式。

通過(guò)反思總結(jié)，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的不足并提出改進(jìn)建議，促進(jìn)自我提升。六、知識(shí)點(diǎn)梳理1.人工智能概述

-人工智能的定義：人工智能（ArtificialIntelligence，AI）是指由人制造出來(lái)的系統(tǒng)能夠模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用。

-人工智能的發(fā)展階段：人工智能經(jīng)歷了感知智能、認(rèn)知智能和自主智能三個(gè)階段。

-人工智能的發(fā)展歷程：從1956年達(dá)特茅斯會(huì)議開(kāi)始，人工智能經(jīng)歷了多個(gè)高潮和低谷。

2.人工智能的基本原理

-知識(shí)表示：將人類知識(shí)以計(jì)算機(jī)可處理的形式表示出來(lái)，如規(guī)則表示、框架表示等。

-知識(shí)推理：利用表示的知識(shí)進(jìn)行推理，如正向推理、反向推理等。

-知識(shí)學(xué)習(xí)：使計(jì)算機(jī)通過(guò)學(xué)習(xí)獲得新的知識(shí)，如監(jiān)督學(xué)習(xí)、無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)等。

3.人工智能的技術(shù)分類

-知識(shí)工程：利用人工設(shè)計(jì)的方法和工具，開(kāi)發(fā)出具有特定領(lǐng)域知識(shí)的智能系統(tǒng)。

-自然語(yǔ)言處理：使計(jì)算機(jī)能夠理解和生成人類語(yǔ)言，如語(yǔ)音識(shí)別、機(jī)器翻譯等。

-計(jì)算機(jī)視覺(jué)：使計(jì)算機(jī)能夠“看”和理解圖像和視頻，如人臉識(shí)別、物體檢測(cè)等。

-機(jī)器學(xué)習(xí)：使計(jì)算機(jī)能夠從數(shù)據(jù)中自動(dòng)學(xué)習(xí)規(guī)律，如監(jiān)督學(xué)習(xí)、無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)等。

4.人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域

-自動(dòng)駕駛：利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛汽車。

-語(yǔ)音助手：利用自然語(yǔ)言處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音合成等功能。

-醫(yī)療診斷：利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，輔助醫(yī)生進(jìn)行疾病診斷。

-金融風(fēng)控：利用大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，進(jìn)行信用評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)控制。

-教育：利用人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)、智能輔導(dǎo)等。

5.人工智能的倫理和社會(huì)影響

-倫理問(wèn)題：人工智能的發(fā)展引發(fā)了一系列倫理問(wèn)題，如隱私保護(hù)、就業(yè)影響、軍事應(yīng)用等。

-社會(huì)影響：人工智能的發(fā)展將對(duì)社會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，如改變產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提高生產(chǎn)效率、改善生活質(zhì)量等。

6.人工智能的發(fā)展趨勢(shì)

-跨學(xué)科融合：人工智能與其他學(xué)科（如生物學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)等）的融合，將推動(dòng)人工智能技術(shù)的創(chuàng)新。

-個(gè)性化定制：人工智能將更加注重個(gè)性化，為用戶提供更加貼心的服務(wù)。

-軟硬件協(xié)同：軟件和硬件的協(xié)同發(fā)展，將使人工智能系統(tǒng)更加高效、智能。

-倫理法規(guī)：隨著人工智能的快速發(fā)展，倫理法規(guī)將不斷完善，以規(guī)范人工智能的應(yīng)用。

7.人工智能的未來(lái)展望

-人工智能將不斷突破技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)更多領(lǐng)域的應(yīng)用。

-人工智能將推動(dòng)人類社會(huì)向智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展。

-人工智能將深刻改變?nèi)藗兊纳詈凸ぷ鞣绞剑岣呱钯|(zhì)量。

-人工智能將促進(jìn)全球范圍內(nèi)的科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。七、課后作業(yè)1.實(shí)踐題：

設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的智能問(wèn)答系統(tǒng)，使用自然語(yǔ)言處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)用戶提問(wèn)和系統(tǒng)回答的功能。要求：

-系統(tǒng)能夠理解用戶的問(wèn)題。

-系統(tǒng)能夠根據(jù)知識(shí)庫(kù)中的信息給出準(zhǔn)確的回答。

-系統(tǒng)能夠?qū)τ脩舻妮斎脒M(jìn)行適當(dāng)?shù)母袷交幚怼?/p>

答案示例：

```python

#假設(shè)有一個(gè)簡(jiǎn)單的知識(shí)庫(kù)

knowledge_base={

"WhatisAI?":"ArtificialIntelligenceisthesimulationofhumanintelligenceinmachines."

}

defask_question(question):

#格式化問(wèn)題

formatted_question=question.strip().lower()

#查找答案

answer=knowledge_base.get(formatted_question)

ifanswer:

returnanswer

else:

return"I'msorry,Idon'tknowtheanswertothat."

#用戶輸入

user_input="WhatisAI?"

#系統(tǒng)回答

print(ask_question(user_input))

```

2.分析題：

分析人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，包括其優(yōu)勢(shì)和可能帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

答案示例：

優(yōu)勢(shì)：

-提高診斷準(zhǔn)確性：人工智能可以通過(guò)分析大量病例數(shù)據(jù)，提供更準(zhǔn)確的診斷建議。

-提高效率：自動(dòng)化處理大量數(shù)據(jù)，減輕醫(yī)生的工作負(fù)擔(dān)，提高醫(yī)療服務(wù)的效率。

挑戰(zhàn)：

-數(shù)據(jù)隱私：醫(yī)療數(shù)據(jù)涉及個(gè)人隱私，如何確保數(shù)據(jù)的安全和隱私是一個(gè)挑戰(zhàn)。

-倫理問(wèn)題：人工智能在醫(yī)療決策中的應(yīng)用可能會(huì)引發(fā)倫理問(wèn)題，如責(zé)任歸屬。

3.設(shè)計(jì)題：

設(shè)計(jì)一個(gè)基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智能推薦系統(tǒng)，應(yīng)用于電子商務(wù)平臺(tái)，推薦用戶可能感興趣的商品。

答案示例：

設(shè)計(jì)思路：

-收集用戶的歷史購(gòu)物數(shù)據(jù)。

-使用協(xié)同過(guò)濾或基于內(nèi)容的推薦算法進(jìn)行商品推薦。

-實(shí)現(xiàn)一個(gè)用戶友好的界面，展示推薦結(jié)果。

4.應(yīng)用題：

使用Python編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的圖像識(shí)別程序，能夠識(shí)別圖像中的特定物體。

答案示例：

```python

importcv2

importnumpyasnp

#加載預(yù)訓(xùn)練的物體檢測(cè)模型

net=cv2.dnn.readNet('yolov3.weights','yolov3.cfg')

#加載圖像

image=cv2.imread('image.jpg')

#轉(zhuǎn)換圖像為適合模型輸入的格式

blob=cv2.dnn.blobFromImage(image,scalefactor=0.00392,size=(320,320),mean=(0,0,0),swapRB=True,crop=False)

#將圖像輸入到模型

net.setInput(blob)

#進(jìn)行前向傳播

outputs=net.forward(net.getUnconnectedOutLayersNames())

#處理檢測(cè)結(jié)果

foroutputinoutputs:

fordetectioninoutput:

scores=detection[5:]

class_id=np.argmax(scores)

confidence=scores[class_id]

ifconfidence>0.5:

#獲取物體的位置

center_x=int(detection[0]*image_width)

center_y=int(detection[1]*image_height)

w=int(detection[2]*image_width)

h=int(detection[3]*image_height)

#計(jì)算物體的位置和大小

x=int(center_x-w/2)

y=int(center_y-h/2)

#在圖像上繪制檢測(cè)到的物體

cv2.rectangle(image,(x,y),(x+w,y+h),(0,255,0),2)

cv2.putText(image,str(class_id),(x,y-10),cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX,0.9,(0,255,0),2)

#顯示結(jié)果

cv2.imshow('Image',image)

cv2.waitKey(0)

cv2.destroyAllWindows()

```

5.創(chuàng)新題：

設(shè)計(jì)一個(gè)基于人工智能的智能教育平臺(tái)，能夠根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和風(fēng)格提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源和輔導(dǎo)。

答案示例：

設(shè)計(jì)思路：

-收集學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，包括成績(jī)、學(xué)習(xí)時(shí)間、學(xué)習(xí)風(fēng)格等。

-使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法分析數(shù)據(jù)，識(shí)別學(xué)生的學(xué)習(xí)模式和弱點(diǎn)。

-根據(jù)分析結(jié)果，為每個(gè)學(xué)生推薦個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源和輔導(dǎo)計(jì)劃。

-平臺(tái)應(yīng)提供互動(dòng)式學(xué)習(xí)工具，如虛擬實(shí)驗(yàn)室、在線輔導(dǎo)等。八、板書設(shè)計(jì)①知識(shí)點(diǎn)：

-人工智能的定義

-人工智能的發(fā)展階段

-人工智能的技術(shù)分類

-人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域

②重點(diǎn)詞句：

-人工智能（ArtificialIntelligence，AI）

-感知智能、認(rèn)知智能、自主智能

-知識(shí)工程、自然語(yǔ)言處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、機(jī)器學(xué)習(xí)

-自動(dòng)駕駛、語(yǔ)音助手、醫(yī)療診斷、金融風(fēng)控、教育

③板書結(jié)構(gòu)：

-標(biāo)題：認(rèn)識(shí)人工智能

-人工智能概述

-定義

-發(fā)展階段

-人工智能的基本原理

-知識(shí)表示

-知識(shí)推理

-知識(shí)學(xué)習(xí)

-人工智能的技術(shù)分類

-知識(shí)工程

-自然語(yǔ)言處理

-計(jì)算機(jī)視覺(jué)

-機(jī)器學(xué)習(xí)

-人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域

-自動(dòng)駕駛

-語(yǔ)音助手

-醫(yī)療診斷

-金融風(fēng)控

-教育

-人工智能的倫理和社會(huì)影響

-倫理問(wèn)題

-社會(huì)影響

-人工智能的發(fā)展趨勢(shì)

-跨學(xué)科融合

-個(gè)性化定制

-軟硬件協(xié)同

-倫理法規(guī)

-人工智能的未來(lái)展望

-技術(shù)突破

-社會(huì)發(fā)展

-生活改變

-產(chǎn)業(yè)升級(jí)反思改進(jìn)措施反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.