資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
人工智能的三大技術基礎 教學設計
課題 人工智能的三大技術基礎 單元 第二單元 學科 信息科技 年級 九年級
教材分析 本課《人工智能的三大技術基礎》是理解人工智能核心要素的關鍵一課，它深入淺出地介紹了數據、算法和算力這三大基石，并闡釋了它們之間的緊密聯系。通過本課的學習，學生將能夠把握人工智能的基本特征，為后續深入學習人工智能的原理與應用奠定堅實基礎，同時培養對科技發展的敏銳洞察力和創新思維。
學習目標 信息意識：學生將增強對數據、算法和算力作為人工智能核心要素的信息敏感度，理解它們在人工智能發展中的關鍵作用，培養對信息科技動態變化的敏銳洞察力。計算思維：通過深入探索數據、算法和算力之間的聯系，學生將鍛煉邏輯思維和問題解決能力，學會運用計算思維方法分析人工智能技術的運作原理。數字化學習與創新：學生將利用數字化資源和工具，深入學習人工智能的三大技術基礎，嘗試通過編程實踐或案例分析，探索這些技術在解決實際問題中的應用，培養數字化時代的創新能力和實踐能力。信息社會責任：在了解人工智能三大技術基礎的過程中，學生將認識到信息科技對社會的重要性，思考其在實際應用中的倫理和社會影響，培養負責任使用科技的態度，為構建安全、和諧的信息社會貢獻力量。
重點 認識數據、算法和算力。
難點 理解三大技術基礎之間的聯系；了解人工智能的三大基本特征。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 通過展示一段人工智能在實際生活中應用的視頻（如智能家居、自動駕駛汽車、人臉識別等），引發學生的興趣。提問：“這些智能應用是如何實現的？它們背后有哪些關鍵技術支撐？”引導學生思考，進入新課主題。 觀看視頻，感受人工智能的神奇與魅力。 利用視頻素材，直觀展示人工智能的應用，激發學生的學習興趣。
講授新課 環節一：初步認識數據、算法和算力情境設置：通過展示一段智能機器人與人對話的視頻或演示一個簡單的AI程序（如圖像識別軟件），吸引學生的注意力，引發他們對背后技術的好奇心。問題引導：提出問題：“這個機器人是如何理解人類的語言的？”、“它為什么能準確地識別出圖片中的物體？”引導學生思考支持這些功能的技術基礎。概念介紹：簡要介紹人工智能的三大技術基礎——數據、算法和算力。解釋這三者的基本含義，如數據是AI的燃料，算法是解決問題的方法論，而算力則是執行這些算法所需的計算資源。互動討論：邀請學生分享他們對這三個概念的初步理解，教師適時補充和糾正，確保每位學生都能正確理解。環節二：深入了解數據的重要性知識點講解：詳細解釋數據對于訓練AI模型的重要性，包括數據的類型（結構化數據、非結構化數據）、數據的質量（準確性、完整性、時效性）以及數據的來源（傳感器、網絡爬蟲、用戶生成內容等）。案例分析：通過具體的例子，如AlphaGo的圍棋對弈、人臉識別系統的訓練過程，展示大量高質量的數據是如何幫助AI系統提升性能的。解釋數據的概念，強調數據在人工智能中的核心作用。展示不同類型的數據（如文本、圖像、音頻等），并說明它們在人工智能中的具體應用。通過案例分析，讓學生理解數據如何被收集、處理和分析，以支持人工智能的決策和預測。實踐操作：組織一個小組活動，讓學生嘗試從網上收集一些公開數據集，然后使用簡單的數據分析工具（如Excel）進行初步的數據清洗和預處理，親身體驗數據準備的過程。環節三：探究算法的作用算法概述：介紹算法的基本概念，強調它是解決特定問題的一系列指令。解釋不同類型的算法（監督學習、無監督學習、強化學習）及其適用場景。闡述算法的概念，解釋算法在人工智能中的關鍵作用。介紹幾種常見的算法（如決策樹、神經網絡、支持向量機等），并簡要說明它們的工作原理。通過互動游戲，讓學生親身體驗算法的運行過程，感受算法的魅力。算法示例：選取幾種常見的機器學習算法（如決策樹、支持向量機、深度神經網絡）進行簡單介紹，通過圖表和流程圖幫助學生直觀理解這些算法的工作原理。編程實踐：如果條件允許，可以安排一次簡單的編程活動，讓學生使用Python等編程語言實現一個簡單的分類算法，如K-近鄰算法，實際感受算法的設計和調試過程。環節四：探討算力的影響算力介紹：解釋算力是指計算機處理數據的能力，包括CPU、GPU等硬件資源。說明隨著數據量的增長和算法復雜度的提高，算力成為制約AI發展的關鍵因素之一。解釋算力的概念，強調算力在人工智能中的關鍵作用。介紹不同類型的計算平臺（如CPU、GPU、TPU等），并說明它們在人工智能中的具體應用。通過模擬實驗，讓學生親身體驗不同算力平臺下的計算速度和效率差異。技術發展：講述近年來算力技術的發展趨勢，如云服務、專用AI芯片的出現，以及這些技術如何降低了AI應用的成本和門檻。案例研究：分享一些依賴強大算力支持的AI項目案例，如大型語言模型的訓練、自動駕駛技術的研發等，讓學生認識到算力的重要性。環節五：理解三大技術基礎之間的聯系關系梳理：通過圖表或思維導圖的形式，清晰地展示數據、算法和算力三者之間的相互關系，強調沒有足夠的數據，再好的算法也無法發揮作用；沒有強大的算力，大量的數據和復雜的算法也無法得到有效利用。引導學生回顧數據、算法和算力的概念和應用實例。通過繪制思維導圖或流程圖的方式，展示三大技術基礎之間的聯系和相互作用。提問：“在人工智能系統中，數據、算法和算力是如何協同工作的？”引導學生深入思考。小組討論：組織學生分組討論，每組選擇一個人工智能的實際應用案例，分析其中涉及的數據、算法和算力的具體表現形式，以及三者如何協同工作以達成目標。總結發言：請各組代表上臺分享討論結果，教師進行點評，幫助學生鞏固對三大技術基礎之間關系的理解。 積極思考教師提出的問題，并嘗試回答，激發學習欲望。認真聽講，記錄關鍵信息。小組討論，分享自己對于數據的理解和應用實例。完成教師提供的關于數據應用的簡單練習題。認真聽講，記錄算法的關鍵特征和工作原理。參與互動游戲，通過實際操作理解算法的運行邏輯。小組討論，分享自己對于算法的理解和應用前景。認真聽講，記錄算力的關鍵特征和應用實例。參與模擬實驗，觀察并比較不同算力平臺下的計算結果和效率。小組討論，分享自己對于算力的理解和未來發展趨勢的看法。回顧并鞏固所學知識。嘗試繪制思維導圖或流程圖，展示自己對三大技術基礎之間聯系的理解。小組討論并分享自己的作品和想法。 通過提問，引導學生關注人工智能背后的技術基礎，為后續學習做鋪墊。使學生深刻認識數據在人工智能中的重要性。通過案例分析，增強學生對數據應用的理解和實踐能力。使學生掌握算法的基本概念和工作原理。通過互動游戲，激發學生的學習興趣，增強對算法的理解。使學生掌握算力的基本概念和應用實例。通過模擬實驗，讓學生親身體驗算力的重要性，增強對算力的理解。幫助學生理清數據、算法和算力之間的邏輯關系。通過繪制思維導圖或流程圖的方式，提高學生的思維能力和表達能力。
課堂練習 提供一系列與本節課內容相關的練習題，包括選擇題、填空題和簡答題等。巡視課堂，及時解答學生的疑問。 獨立完成練習題，鞏固所學知識。遇到問題時舉手提問，或向同學請教。 通過課堂練習，檢驗學生對本節課內容的掌握情況。及時解答學生的疑問，確保每位學生都能跟上教學進度。
課堂小結 總結本節課的重點內容，包括數據、算法、算力以及它們之間的聯系和人工智能的三大基本特征。強調本節課的學習目標和難點，提醒學生在課后進行復習和鞏固。布置課后作業，包括閱讀相關文獻、撰寫學習心得等。 認真聽講并記錄課堂小結的要點。課后進行復習和鞏固，完成教師布置的課后作業。 幫助學生梳理本節課的所學內容，加深對知識點的理解和記憶。通過課后作業，鞏固所學知識并拓展學習視野。
板書 人工智能的三大技術基礎一、數據二、算法三、算力四、案例分析
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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