資源簡介

第2課《人工智能應用》教學設計
【課標內容要求】
本課基于如下的義務教育課程標準要求：
第四學段(7～9年級)，人工智能模塊：
1.了解人工智能對信息社會發展的作用，具有自主動手解決問題、掌握核心技術的意識。
2.通過案例分析，理解人工智能。根據學習與生活需要，合理選用人工智能，比較使用人工智能和不使用人工智能處理同類問題效果的異同。
3.通過體驗人工智能應用場景，了解人工智能帶來的倫理與安全挑戰，合理地與人工智能開展互動，增強自我判斷意識和責任感。
【教學內容分析】
本課選自浙江教育出版社初中信息科技八年級下第一單元《人工智能在身邊》第 2 課。人工智能是研究和開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。在之前的課程當中，通過人工智能起源及發展過程的學習，引導學生初步認識人工智能，感受人工智能對人類社會發展帶來的影響。本課主要內容是通過機器翻譯、無人駕駛和人機博弈內容等人工智能應用的學習，引導學生認識到人工智能技術的重要性，感受人工智能給社會發展帶來的變化，對下一節課人工智能三大技術基礎的學習具有奠基作用。
【教學目標】
1.通過認識身邊的人工智能應用，體會人工智能技術正在幫助人們以更便捷的方式投入學習、生活和工作中，感受人工智能技術的發展給人類社會帶來的深刻影響。
2.通過機器翻譯、無人駕駛和人機博弈內容等人工智能應用的學習，認識到人工智能技術的重要性，感受人工智能給社會發展帶來的變化。
重點：了解機器翻譯、無人駕駛和人機博弈內容等人工智能應用
難點：初步探索應用中體現的人工智能的基本特征及技術基礎
【核心素養指向】
1.信息意識：了解人工智能對信息社會發展的作用，具有自主動手解決問題、 掌握核心技術的意識。
2.計算思維：通過案例分析，理解人工智能。根據學習與生活需要，合理選用人工智能，比較使用人工智能和不使用人工智能處理同類問題效果的異同。
3.信息社會責任：通過體驗人工智能應用場景，了解人工智能帶來的倫理與安全挑戰，合理地與人工智能開展互動，增強自我判斷意識和責任感。
【學情分析】
本內容的教學對象是 8 年級學生，在之前的課程當中，他們已經學習了人工智能起源及發展過程等等，感受了人工智能對人類社會發展帶來的影響，對人工智能有了初步的認識。
【設計構想】
1.整體設想：以單元項目化學習為培養學生信息社會責任，指導自主可控技術對國家意義。
2.教法學法：采用生活案例類比、自主探究法。
3.情境與任務：科幻電影的生活
4.評價設計：過程性評價（1）能結合生活體驗，描述機器翻譯、無人駕駛和人機博弈的應用場景并說明實現過程；（2）能結合生活體驗，理解人工智能，比較使用人工智能和不使用人工智能處理同類問題效果的異同。結果性評價：根據學習與生活需要，合理選用人工智能。
【教學環境及資源準備】
1.標準計算機教室。
2. PPT課件
【教學活動設計】
學習任務 學習過程 設計意圖 用時（單位：分鐘）
教師活動 學生活動
情境導入 1.視頻導入 2.構建 隨著人工智能技術的發展，人工智能的應用范圍越來越廣泛。如今人工智能應用在工業制造、農業生產、醫療衛生、生活服務等經濟和社會領域發揮著重要作用。人工智能應用的表現形式大致可分為能聽、能說、能看、能寫、會思考、會學習和會行動等方面。 觀看視頻 以視頻導入，激發學生興趣 3
機器翻譯 1.生活中需要用到的翻譯場景 機器翻譯是以自然語言理解為核心的一門技術，是利用計算機算法將一種自然語言(源語言)轉換為另一種自然語言(目標語言)的過程、技術和方法。機器翻譯屬于計算語言學和自然語言處理范疇，不但具有實用價值，同時也具備重要的科學研究價值。 2.翻譯方法 基于語料庫的機器翻譯方法主要有兩種，一種是在已經形成的知識庫中盡可能尋找與需要翻譯的句子相似的結構，通過類比的手段，得到目標語的譯文。另一種方法是認為目標語中的任何一個句子都有可能是源語言的譯文，而唯一的不同是它們成為源語言譯文的概率不同，機器翻譯的任務就是通過計算找出概率最大的句子。這一方法是通過對數據庫的分析對比將知識抽象成模型，根據統計模型來尋找最恰當的譯文。 根據生活場景學習機器翻譯，比較使用人工智能和不使用人工智能處理同類問題效果的異同。 貼近生活的實例 8
親身體驗 利用在線翻譯網頁、軟件或手機APP等進行中英文翻譯，比較翻譯效果。 以小組為單位，動手體驗，比較翻譯效果 小組協作、自主探究 5
無人駕駛 1.播放視頻，科幻片中的一些場景 2.無人駕駛 無人駕駛是人工智能在社會生活中的一個重要應用。無人駕駛系統一般包含雷達、激光、全球定位系統(GPS)和計算機視覺等感知、認知子系統，能夠完成路線規劃導航、障礙物識別和路標識別等多項任務，從而實現“無人”與“自動駕駛”的最終目標。 要使無人駕駛車輛“跑”起來，需要解決感知、決策和執行三個層面的技術問題。感知系統又稱為“中層控制系統”,負責感知周圍的環境，并進行識別和分析；決策系統也稱為“上層控制系統”,負責路徑規劃和導航；執行系統也稱為“底層控制系統”,負責汽車的加速、剎車和轉向(如圖2-1)。通過感知、決策與執行三個系統分工合作，責任明確地控制汽車的運行，就可以使無人駕駛汽車具備理論上的“行駛”條件。 開動腦筋: 討論無人駕駛所需要的條件是否充分。 培養信息社會責任 8
人機博弈 1.播放視頻，介紹學校象棋比賽社團的練習方式 2.人機博弈 博弈是指個人或團隊在一定規則的約束下，選擇各自的策略來實現預定目標的過程。狹義上的博弈是下棋、玩撲克牌、擲骰子等具有輸贏性質的游戲。廣義上的博弈是對策和斗智。人機博弈則是運用計算機技術和博弈思想，使計算機像人類一樣從事高度智能的博弈活動。人機博弈是機器智能、兵棋推演、智能決策系統等人工智能領域研究的重要基礎，同時也被認為是人工智能領域最具挑戰性的研究方向。 3.“絕藝” “絕藝”是一款由我國科研團隊自主研發的圍棋程序，采用了搜索算法、深度學習和強化學習技術訓練策略網絡，再通過與機器自我對弈形成價值網絡，快速提高棋力。“絕藝”曾戰勝過諸多世界頂級圍棋選手，現成為中國國家圍棋隊訓練專用工具。 體驗象棋等人機博弈的軟件 親身體驗相關軟件 8
隨堂練習 井字棋是一個流傳已久的傳統紙筆游戲，它是在3×3格子上進行的連珠游戲。由兩個人輪流來下棋，分別用“O”和“×”來代替自身的棋子。輪到下棋時，用棋子占領其中一個空格。如果雙方中有一方的棋子可以連成一條直線(橫、豎、斜皆可),則該方判勝，對方判負。若所有的格子都被占領，但雙方都無法使棋子連成一條直線的話，則判和棋。 1.下“井字棋”時，在先手的情況下，如何保證不敗 *2.計算“井字棋”有多少走法。 以小組為單位進行探索和討論，進行分享 激發學生的興趣 5
總結 說一說，通過這節課，你學到了什么？有什么體會和感受？ 暢談收獲 以學生的視角總結本課，體現以生為本 3

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