資源簡介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺
第28課 認(rèn)識決策樹算法 教學(xué)設(shè)計(jì)
課題 認(rèn)識決策樹算法 單元 第八單元 學(xué)科 信息科技 年級 五年級
教材分析 【學(xué)情分析】人工智能正逐步走進(jìn)我們的生活。在各種各樣的人工智能應(yīng)用中，算法起到了關(guān)鍵的作用。人工智能中的算法是實(shí)現(xiàn)各種智能功能的核心，它們通過分析和處理數(shù)據(jù)，為社會生活帶來更多的便利和創(chuàng)新。人工智能算法能夠通過分析大量數(shù)據(jù)，進(jìn)行自主決策和預(yù)測。例如，在智能家居中，算法可以根據(jù)用戶的歷史行為和習(xí)慣，自動(dòng)調(diào)整與控制智能冰箱、智能電視、智能洗衣機(jī)、智能燈具、智能廚具等家居設(shè)備的設(shè)置，提高使用的舒適性和便捷性。圖像識別、語音識別等算法使得人工智能系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地識別圖像中的物體、人物以及語音中的指令，便于進(jìn)一步的處理與控制。這些算法在安全防范、醫(yī)療健康、自動(dòng)駕駛、工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)種植等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。例如，廣泛使用的人臉識別、物體檢測等，都是通過圖像識別算法實(shí)現(xiàn)的。自然語言處理算法使得人工智能系統(tǒng)能夠理解和生成自然語言文本，從而實(shí)現(xiàn)智能客服、智能翻譯等功能，提高了人機(jī)交互的效率，使人們能夠自然地與機(jī)器人聊天。各種優(yōu)化與搜索算法，在人工智能中用于解決各種優(yōu)化問題和尋找最優(yōu)解，在機(jī)器人路徑規(guī)劃、物流管理等方面發(fā)揮著重要作用。生成式人工智能是一種可以生成新的創(chuàng)意內(nèi)容的算法，包括文本、圖像、音頻、視頻等各類作品。生成式人工智能模型基于大規(guī)模數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，通過學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)中的模式并使用這些模式生成新的輸出。生成式人工智能正在加速工作與創(chuàng)新的進(jìn)程，帶來更多自動(dòng)化服務(wù)，提高社會生產(chǎn)力，推動(dòng)社會的進(jìn)步。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新應(yīng)用，新的算法和模型將不斷涌現(xiàn)，為人工智能的應(yīng)用提供更加廣闊的發(fā)展空間。在前面的學(xué)習(xí)中，我們已經(jīng)認(rèn)識了很多算法，本單元從應(yīng)用的角度，引導(dǎo)學(xué)生了解人工智能領(lǐng)域中一些算法的初步知識。。【內(nèi)容結(jié)構(gòu)】
學(xué)習(xí)目標(biāo) 1. 信息意識：在問題求解過程中，有意識地尋求恰當(dāng)?shù)乃惴ń鉀Q問題，嘗試?yán)盟惴ń鉀Q現(xiàn)實(shí)生活中的問題。2. 計(jì)算思維：驗(yàn)證解決方案，反思問題解決的過程和方法，并對其進(jìn)行優(yōu)化。3. 數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：按照任務(wù)需求，運(yùn)用信息科技獲取、加工、管理學(xué)習(xí)資源，開展數(shù)字化探究和創(chuàng)新活動(dòng)。4. 信息社會責(zé)任：初步具備數(shù)據(jù)安全防護(hù)能力，能保護(hù)個(gè)人及他人隱私，自覺維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)安全。
重點(diǎn) 決策樹及其作用；決策樹算法的應(yīng)用場景。
難點(diǎn) 決策樹算法。
教學(xué)過程
教學(xué)環(huán)節(jié) 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖
激趣導(dǎo)入 【游戲熱身——“猜動(dòng)物”】同學(xué)們，我們來玩?zhèn)€ “猜動(dòng)物” 的游戲。老師心里想了一種動(dòng)物，大家可以通過問問題來猜出它是什么。但老師只能回答 “是” 或者 “不是” 哦。比如，你們可以問 “它是哺乳動(dòng)物嗎？” 如果老師回答 “是”，你們再接著問其他相關(guān)問題。看看大家通過幾個(gè)問題能把這個(gè)動(dòng)物猜出來。【建構(gòu)】在這個(gè)游戲中，我們通過不斷提問和根據(jù)答案來縮小范圍，這背后的思考方式和我們今天要學(xué)的決策樹算法有著緊密的聯(lián)系呢。除此之外，人工智能在我們的生活中發(fā)揮著越來越重要的作用。人工智能應(yīng)用中使用了很多算法，決策樹算法是其中非常重要的一種。 思考、注意 吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)學(xué)生思考。
學(xué)習(xí)活動(dòng) 【學(xué)習(xí)活動(dòng)1】一、初步體驗(yàn)決策過程小智的爸爸準(zhǔn)備給小智買一個(gè)電話手表，正在征求他的想法。以下是小智和他爸爸的對話。在以上情境中，實(shí)際上已經(jīng)包含一個(gè)簡單的決策過程。爸爸根據(jù)小智的回答，知道了小智的要求：小智想要一個(gè)防水性能好、前后都有攝像頭、待機(jī)時(shí)間長的藍(lán)色電話手表。在人工智能應(yīng)用中，決策樹算法能夠通過類似于人類決策的方法，來解決問題和進(jìn)行預(yù)測，為人們面對各種復(fù)雜問題時(shí)提供了一種簡單、高效且可解釋的解決方案。【思考-討論】那么，什么是決策樹呢？【學(xué)習(xí)活動(dòng)2】二、認(rèn)識決策樹算法下面就是一個(gè)簡單的分類決策樹。通常，決策樹的每個(gè)分支只存在兩個(gè)答案，比如“是”或“否”。如果有兩個(gè)以上的答案，比如“是”“否”或“有時(shí)”，可以沿著分支繼續(xù)添加更多的分支，形成不同層次的分類。決策樹算法的步驟很簡單，主要步驟如下。【小試牛刀】通過“購物網(wǎng)站推薦商品”的實(shí)例，體會決策樹的作用。首先，購物網(wǎng)站需要收集用戶的一些信息，比如年齡、性別、購買歷史、瀏覽記錄等。這些信息將用于創(chuàng)建決策樹，以預(yù)測用戶感興趣的商品。其次，購物網(wǎng)站要選擇一個(gè)與用戶的特征相關(guān)的問題，從而區(qū)分不同興趣群體，如用戶的年齡、性別、愛好等。最后，購物網(wǎng)站根據(jù)收集到的信息，創(chuàng)建決策樹來幫助推薦商品。假設(shè)以年齡作為最佳問題，決策樹的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)就是確定年齡段，然后有四個(gè)分支，分別對應(yīng)不同年齡段的商品推薦選項(xiàng)。 通過決策樹算法，購物網(wǎng)站可以根據(jù)不同年齡、性別等信息，為用戶推薦個(gè)性化商品，提高用戶購物體驗(yàn)的滿意度。同時(shí)，購物網(wǎng)站還可以不斷收集用戶反饋的數(shù)據(jù)，更新決策樹，使商品推薦更準(zhǔn)確。【學(xué)習(xí)活動(dòng)3】三、決策樹算法的應(yīng)用場景現(xiàn)實(shí)生活中，許多場合都使用了人工智能中的決策樹算法，除了上面介紹的商品推薦，再舉例如下。醫(yī)療診斷決策樹算法在醫(yī)療診斷中有廣泛應(yīng)用。醫(yī)生可以使用決策樹，根據(jù)患者的癥狀和檢查結(jié)果，輔助判斷可能的疾病或診斷結(jié)果。例如，決策樹可以幫助判斷一個(gè)病人是否患有某種疾病。自助服務(wù)機(jī)器人在火車站、機(jī)場、醫(yī)院等場所，有時(shí)你會看到自助服務(wù)機(jī)器人。只需告訴它你需要什么幫助，它就會告訴你怎么做。因?yàn)闄C(jī)器人里的智能決策系統(tǒng)會根據(jù)你的問題，自動(dòng)搜索并篩選相關(guān)信息，從而回答問題。預(yù)測公交車到站時(shí)間有時(shí)你會看到公交站牌上有公交車到站的時(shí)間。這是因?yàn)楣恢悄芟到y(tǒng)通過實(shí)時(shí)獲得的信息，考慮路況、其他車輛的影響、乘客高峰出行時(shí)間等因素，通過決策樹等算法來預(yù)測公交車到達(dá)各個(gè)站點(diǎn)的時(shí)間。自動(dòng)駕駛汽車決策樹算法在自動(dòng)駕駛汽車中具有關(guān)鍵作用。車輛需要根據(jù)交通規(guī)則和感知到的環(huán)境信息做出決策，如是否加速、減速、轉(zhuǎn)彎等。決策樹可以幫助自動(dòng)駕駛汽車做出安全可靠的駕駛決策。 聽講、思考、討論 教師通過講授課程內(nèi)容，向?qū)W生傳授知識。學(xué)生通過聽講和觀察，學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識。另外，通過提問等方式引發(fā)學(xué)生思考，培養(yǎng)其思考和分析問題的能力。
課堂小結(jié) 知識回顧 對課堂知識進(jìn)行總結(jié)和梳理，幫助學(xué)生更好地理解和掌握所學(xué)內(nèi)容。
拓展-提升 周末，小夏和小智決定一起去游樂園玩，但是不確定應(yīng)該玩哪個(gè)游樂項(xiàng)目，于是他們創(chuàng)建了下面的決策樹來幫助選擇適合的游樂項(xiàng)目，享受一個(gè)愉快的周末。小夏和小智的做法有什么值得學(xué)習(xí)的地方？他們進(jìn)行決策的主要依據(jù)是什么？ 鞏固、拓展 通過拓展，幫助學(xué)生鞏固、延伸所學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化對所學(xué)知識的掌握。
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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