資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
案例分析:識別手寫數字 教學設計
課題 案例分析:識別手寫數字 單元 第二單元 學科 信息科技 年級 九年級
教材分析 本課《案例分析:識別手寫數字》是江西科學技術出版社九年級信息科技第二單元的重要一環，通過對比分析傳統計算機方法與人工智能方法在識別手寫數字任務中的應用，旨在幫助學生深入理解人工智能的運作機制及其優勢。通過具體案例，學生將直觀感受人工智能技術的先進性，為后續學習人工智能原理與應用奠定堅實基礎，激發探索科技的興趣與熱情。
學習目標 信息意識：學生將深入理解手寫數字識別任務的重要性，認識到人工智能技術在信息處理和識別領域的廣泛應用，從而增強對信息技術發展的敏感度和關注度，提升信息意識。計算思維：通過對比分析傳統計算機方法與人工智能方法在識別手寫數字任務中的應用，學生將深入理解人工智能的運作機制，包括算法設計、模型訓練等關鍵環節，培養邏輯思維和問題解決能力，提升計算思維水平。數字化學習與創新：學生將通過具體案例，直觀感受人工智能技術的先進性，激發探索科技的興趣與熱情。同時，學生將利用數字化資源，如在線教程、開源項目等，自主學習和實踐人工智能相關知識，培養數字化學習和創新能力。信息社會責任：在了解人工智能技術在手寫數字識別等任務中的應用過程中，學生將思考人工智能技術的社會影響，包括隱私保護、數據安全、倫理道德等方面，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。同時，學生將意識到自己在科技創新中的責任，鼓勵積極參與科技創新實踐，為社會進步做出貢獻。
重點 了解用傳統計算機方法識別手寫數字任務的實現過程；了解用人工智能方法識別手寫數字任務的實現過程。
難點 理解人工智能方法相較于傳統計算機方法的優勢所在。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 展示一張手寫數字的圖片，詢問學生：“你們能認出這是哪個數字嗎？”引發學生的興趣和討論。提問：“如果我們需要讓計算機來識別這樣的手寫數字，你們覺得計算機應該如何做到呢？”引導學生思考計算機識別手寫數字的可能性與挑戰。介紹本節課的主題：“今天，我們將一起探索如何識別手寫數字，了解傳統計算機方法和人工智能方法在實現這一任務上的差異。” 觀察圖片，嘗試識別數字。思考并討論計算機識別手寫數字的方法。 通過實際例子引發學生的興趣，激發學生的求知欲。
講授新課 環節一：引入手寫數字識別的重要性 教師活動：首先，通過PPT展示一些日常生活中的實例，如銀行支票處理、郵政編碼識別等，向學生介紹手寫數字識別技術在現代社會的應用價值。接著，提出問題：“為什么我們需要手寫數字識別？它解決了哪些問題？”引導學生思考并討論。 知識點：手寫數字識別技術的重要性，包括提高工作效率、減少錯誤率、提升用戶體驗等方面。 教學活動形式：小組討論，每組選擇一個應用場景進行分析，最后由各組代表分享討論結果。環節二：講解傳統計算機方法識別手寫數字的過程 教師活動：利用多媒體設備展示手寫數字圖像預處理、特征提取、分類決策等步驟，并結合具體例子說明每一步的具體操作方法。例如，可以通過展示一個手寫數字‘1’的圖片，解釋如何從原始圖像中提取出有用的特征（如筆畫的方向、長度等），并使用這些特征來訓練模型。 知識點：手寫數字識別的傳統方法，包括圖像預處理技術、特征選擇與提取、基于規則的分類器等。 教學活動形式：互動式教學，邀請學生上臺操作演示軟件，模擬手寫數字識別的過程，加深理解。講述：“首先，我們來了解一下傳統計算機是如何識別手寫數字的。”展示一個簡單的模板匹配方法，解釋其原理：“傳統方法通常會準備一個包含所有可能手寫數字的模板庫。當輸入一個手寫數字時，計算機會將其與模板庫中的每一個數字進行比較，找出最相似的那個作為識別結果。”演示一個模板匹配的小程序或動畫，讓學生直觀感受其過程。環節三：探討人工智能方法識別手寫數字的優勢 教師活動：對比傳統方法，詳細講解深度學習、神經網絡等AI技術在手寫數字識別上的應用。通過實驗數據或研究案例，展示AI方法在準確率、泛化能力等方面的顯著優勢。提問：“現在我們已經了解了傳統方法和人工智能方法的基本原理，那么它們之間有什么差異呢？人工智能方法有哪些優勢呢？”列舉并解釋人工智能方法的優勢：“人工智能方法可以通過學習不斷改進自己的識別能力，而傳統方法則依賴于固定的模板庫。因此，人工智能方法在識別準確性、適應性和靈活性方面都要優于傳統方法。”展示一些對比實驗或數據，進一步證明人工智能方法的優勢。 知識點：人工智能方法的基本原理，特別是深度學習和神經網絡在模式識別領域的應用及其優勢。 教學活動形式：案例分析，提供幾個成功的AI項目案例，讓學生分組研究，分析這些項目成功的關鍵因素。環節四：實踐操作——構建簡單的手寫數字識別模型 教師活動：指導學生使用Python編程語言和TensorFlow框架構建一個簡單的手寫數字識別模型。教師先做一次完整的演示，然后讓學生動手嘗試，過程中給予必要的幫助和指導。講述：“手寫數字識別技術在現實生活中有著廣泛的應用，如郵政編碼識別、銀行支票處理等。”展示一些實際應用的案例，如郵政編碼自動識別系統、銀行支票自動處理系統等。引導學生思考：“你們還能想到哪些手寫數字識別的應用場景呢？” 知識點：使用Python和TensorFlow構建機器學習模型的基礎知識，包括環境搭建、數據準備、模型訓練、評估與優化等。 教學活動形式：實驗操作，學生分組進行編程實踐，鼓勵團隊合作解決問題。環節五：討論人工智能方法對社會的影響 教師活動：組織一場小型辯論會，正反兩方圍繞“人工智能的發展是否利大于弊”這一主題展開討論。教師擔任主持人，確保討論有序進行。 知識點：人工智能技術的社會影響，包括正面效應（如提高生產效率、改善生活質量等）和潛在風險（如就業機會減少、隱私泄露等問題）。 教學活動形式：辯論賽，通過正反觀點的碰撞，激發學生的批判性思維，培養全面看待問題的能力。 觀看PPT，了解手寫數字識別的重要性。認真聽講，準備進入新課的學習。認真聽講，理解神經網絡的基本原理。觀察模型，嘗試理解神經網絡如何識別手寫數字。思考并回答教師的問題。觀察對比實驗或數據，理解人工智能方法的優勢。認真聽講，了解手寫數字識別的實際應用。觀察案例，思考并討論其他應用場景。思考并回答教師的問題。展望手寫數字識別的未來，發表自己的看法。 引導學生思考，為接下來的學習做鋪墊。讓學生了解人工智能方法識別手寫數字的基本原理。通過展示模型，加深學生對該過程的理解。讓學生了解人工智能方法相較于傳統方法的優勢。通過對比實驗或數據，加深學生對該優勢的理解。讓學生了解手寫數字識別的實際應用價值。培養學生的創新思維和實際應用能力。讓學生了解手寫數字識別面臨的挑戰。培養學生的前瞻性思維和對未來技術的期待。
課堂練習 布置課堂練習任務：“現在，請大家使用我們剛才學到的知識，嘗試編寫一個簡單的程序或使用現有的手寫數字識別工具來識別一些手寫數字。”提供必要的學習資源和指導：“你們可以使用Python編程語言中的機器學習庫（如TensorFlow或PyTorch）來實現這個功能，也可以利用一些開源的手寫數字識別工具（如MNIST數據集）進行練習。” 根據教師的指導，選擇合適的工具和方法進行練習。嘗試編寫程序或使用工具進行手寫數字識別。記錄自己的練習過程和遇到的問題。 通過實踐練習，加深學生對手寫數字識別技術的理解和掌握。培養學生的編程能力和解決實際問題的能力。
課堂小結 回顧本節課的學習內容：“今天，我們學習了手寫數字識別的兩種方法：傳統計算機方法和人工智能方法。我們還了解了它們之間的差異、優勢以及實際應用和挑戰。”總結學生的學習表現：“在今天的課堂上，大家表現得很積極，提出了很多有見地的問題和想法。希望大家能夠繼續保持這種學習熱情，不斷探索新的知識和技術。” 回顧本節課的學習內容，整理自己的學習筆記。思考并總結自己的學習收獲和體會。 幫助學生鞏固本節課的學習內容。培養學生的總結能力和自我反思能力。
板書 案例分析:識別手寫數字一、傳統計算機識別手寫數字的方式二、人工智能方法識別手寫數字
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" 21世紀教育網(www.21cnjy.com)

展開更多......

收起↑