資源簡介

AI智慧農貿：探究圖像識別的過程 說課稿
一切推理都必須從觀察與實驗得來。
——意大利·伽利略
各位評委老師好，今天我說課的主題是《AI智慧農貿：探究圖像識別的過程》。接下來，我將從實驗教學理念、實驗教學分析、實驗教學過程、實驗效果評價四個方面進行說課。
實驗教學理念
《義務教育信息科技課程標準(2022年版)》指出，注重以科學原理指導實踐應用，要求創設貼近學生的真實情境及任務，讓學生像學科專家一樣思考與行動，在做中學，在反復試錯中親身體驗并經歷知識的誕生與應用過程。因此，在信息科技課程中，實驗是連接技術和素養的重要橋梁，本課將通過實驗幫助學生深入地去理解圖像識別的過程。
實驗教學分析
（一）使用教材
本節課選自浙教版（2020年）初中信息技術八年級下冊第13課《圖像識別技術》。這
節課的原理較難，前后課主題孤立，學生難以形成系統的知識結構，為此，我將對教學內容進行重構，進行整體性設計。
（二）單元概述
我選定的項目主題是《AI智慧農貿》，單元整體設計思路如圖1所示，圍繞驅動問題“為減輕攤主營業負擔，如何制作AI智慧農貿產品”展開。本課是第13課《AI智慧農貿的果蔬識別》。
圖1 《AI智慧農貿》單元整體設計
（三）學生情況
本課授課對象是八年級學生，他們對計算機、平板電腦等設備較為熟悉，具備較強的邏輯思維能力和合作探究能力，但是學生對人工智能相關原理不夠清楚，因此借助實驗探究構建新知。
（四）實驗教學目標
根據教材和學生特點，我確定了以下實驗教學目標。
（1）通過“實驗猜想-實驗探究-實驗論證”步驟，歸納出圖像識別的過程，提升數字化學習與創新的能力。
（2）利用智能識圖識物app去實驗觀察、比對、記錄，感知圖像識別的內涵，提升信息意識。
（3）在實驗操作中實現果蔬識別功能，在問題分析與解決中，提升計算思維能力、信息社會責任意識。
（五）實驗教學重難點
根據實驗教學目標，我確定以下實驗教學重難點。
教學重點：圖像識別的過程
教學難點：圖像特征的提取
為突破本課重難點，我采用了實驗學習支架：實驗操作步驟、實驗微課、實驗評價表等。
（六）實驗設計思路
“猜想-論證”是科學實驗的重要方法，過程中充滿創造性思維。為此，我的實驗設計思路是這樣的。首先，利用實驗猜想得出圖像識別的過程；接著，通過三個探究活動引發學生進行實驗探究；最后，通過實驗論證得到圖像識別的過程。
（七）實驗器材
為了保證實驗有序開展，本節課使用平板電腦、自制的果蔬識別器、電腦攝像頭、實驗記錄單作為實驗器材，如圖2所示。
圖2 本課所用的實驗器材
實驗教學過程
（一）回顧項目，聚焦問題
我帶著學生回顧AI智慧農貿項目，在前幾節課中，我們完成了相應的功能。今天，我們的攤主又碰到怎樣的問題呢？為了讓學生真切感受攤主的需求，我邀請幾位學生扮演攤主、顧客等角色，共同模擬農貿市場中水果買賣的場景，從而啟發學生思考如何利用AI技術解決真實問題——添加果蔬識別功能。如圖3所示。
圖3 學生模擬水果買賣場景
實驗猜想，發散思維
圖4 學生和果蔬識別器交互的畫面
接著，我向學生呈現了自制的實驗演示成品——果蔬識別器，邀請其中一名學生上臺與之進行互動。從水果實物，經過果蔬識別器，得到了相應的果蔬名字。這個過程中，經歷了圖像識技術。我引導學生思考：圖像識別的過程是怎樣的呢？我便引導學生以小組為單位進行猜想，由此就得到了若干個猜想的結果，我再邀請小組代表說一說猜想的原因。如圖5所示。
圖5 小組代表匯報猜想的結果
（三）實驗探究，科學記錄
有了實驗猜想，我將引導學生進行實驗探究活動。
（1）實驗探究一：智能識圖認果蔬
我引導學生進行第一個實驗探究：智能識圖認果蔬。并啟發學生思考：拍照實現了什么功能，拍照手抖還能準確識別出果蔬名字嗎？圖像數字化、預處理該如何排序？如圖6所示。
圖6 實驗1組的實驗探究的結果
在此環節中，幫助學生自主構建出圖像識別的過程中第一、二個步驟（圖像數字化、預處理），如圖7所示。
圖7 圖像識別的過程中第一、二個步驟
接著，我引導學生對比實驗1組和實驗2組的結果，如圖8所示。通過實驗對比發現，手抖后拍照得到結果不同，為什么？帶著疑惑，我將帶領學生繼續探索第二個實驗。
圖8 實驗1組和實驗2組的實驗探究的結果
實驗探究二：多個角度識果蔬
我將引導學生繼續利用智能識圖識物APP，從頂部、側面、底部三個角度對果蔬進行識別，觀察并記錄實驗結果。
通過實驗對比發現，從不同角度對蓮霧識別，特征不同會有不同的結果。如圖9所示。從而幫助學生自主構建出圖像識別的過程中第三個步驟（特征提取），如圖10所示。
圖9 實驗1組和實驗2組的實驗探究的結果
圖10 圖像識別的過程中第三個步驟
為了加深對圖像特征提取的理解，我將利用微課進行助力，幫助學生知道多角度
訓練圖像對圖像特征提取的重要性。如圖11所示。
圖11 微課：如何多角度訓練圖像
實驗探究三：一次性識多樣果蔬
在農貿市場中，顧客不僅僅買一樣水果，有時候會買多樣水果。那么，我將引導學生思考智能識圖APP能不能一次性識別出多樣果蔬呢？
通過實驗對比發現，智能識圖識物APP無法一次性識別出多樣果蔬。如圖12所示。從而幫助學生理解圖像識別的過程中借助圖像模型進行分類識別。
圖12 實驗1組和實驗2組的實驗探究的結果
我就繼續引導學生猜想，是否所有APP都不能一次性識別出多樣果蔬呢？在此刻，我讓學生觀察淘寶app識別多樣果蔬的結果是怎樣的。在智能識圖識物APP和淘寶APP對比中發現，前者是單個圖像模型，后者是多個圖像模型。因此，淘寶APP是可以一次性識別出多樣果蔬的，卷積神經網絡在其中有很大的作用。
（四）實驗論證，得出結論
通過三個實驗探究后，我請學生進行實驗論證，梳理出圖像識別的過程（如圖13所示），并邀請其中小組代表分享他們這樣實驗論證的原因（如圖14所示）。
圖13 圖像識別的過程
圖14 學生代表上臺匯報實驗論證的結果
學以致用，聯系生活
當學生構建出了圖像識別的過程后，我邀請學生繼續完善他們的AI智慧農貿項目，為其添加果蔬識別這一功能。我再引導學生思考：AI智慧農貿中的其它圖像識別技術？如何看待農貿市場中的AI換臉事件？在學生的思維碰撞中，提升學生的信息社會責任意識。
圖15 學生為AI智慧農貿項目添加果蔬識別功能
實驗效果評價
（一）構建過程評價
本節課從實驗操作、實驗反思、教師反饋三個方面，引領學生進行過程性評價。如圖16所示。
圖16 《AI智慧農貿：探究圖像識別的過程》評價表
（二）實驗效果評價
在實驗教學中，融入過程性評價，本節課收獲了如下實驗效果。
實驗設計激發了學生探究的熱情（如圖17所示）
圖17 學生合作進行實驗探究時的畫面
實驗資源支持了學生合作的開展（如圖18所示）
圖18 本節課用到的實驗資源
實驗反思促進了學生思維的生長（如圖19所示）
圖19 學生對實驗結果進行的反思
實驗教學反思（實驗創新要點）
通過本次實驗，我有以下幾點反思：
1）實驗探究：把握了技術背后的原理
2）問題導向：解決了現實生活的問題
3）評價引領：助力了實驗有效的進行
本次實驗內容貼合“做中學，用中學，創中學”，同時強調了“科”與“技”的并重，
希望每位學生在實驗中創造著長大！
以上是我所有的說課內容，謝謝大家的聆聽

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