資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第1課《確定問題》教學設計
課題 確定問題 單元 第七單元 學科 信息科技 年級 五年級下
核心素養(yǎng)目標 信息意識：通過設計算法解決垃圾分類問題，幫助提高對垃圾分類的認知，并且利用技術(shù)手段對垃圾進行智能分類，減少對環(huán)境的污染。計算思維：通過分解問題、模式識別、算法設計等方式來分析垃圾分類任務，并轉(zhuǎn)化為通過數(shù)據(jù)分析方法自動完成的算法，提升分類準確性。數(shù)字化學習與創(chuàng)新：借助數(shù)字化工具進行學習，通過新的技術(shù)和方法解決垃圾分類問題，可以提升垃圾分類的自動化水平。信息社會責任：利用算法和程序?qū)M行準確分類，不僅提高效率，還能減少對環(huán)境的污染，推動綠色發(fā)展，是一種負責任的社會行為。
教學重點 1、完成垃圾分類問題調(diào)查
教學難點 1、進行垃圾分類方案設計
教學過程
教學環(huán)節(jié) 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 板書課題。1、活動背景垃圾分類是綠色生活的新方式。然而生活中，人們有時會因為不了解分類規(guī)則而投錯垃圾。小智想幫助大家提升垃圾投放的準確性，應該如何設計出解決問題的算法呢 這需要我們開展研究，進行規(guī)劃與設計，并進行驗證。讓我們一起為建設美麗家園貢獻自己的力量吧!2、活動目標1、設計算法解決實際問題，并利用程序?qū)λ惴ㄟM行驗證。2、面對實際問題，經(jīng)歷明確問題、規(guī)劃設計、驗證算法、優(yōu)化算法、分享交流的過程，提升解決問題的能力。3、通過設計垃圾分類算法，傳播綠色環(huán)保的生活觀念，增強社會責任感。3、新知導入觀看視頻《垃圾分類中的算法》問：用過的餐巾紙屬于可回收物還是其他垃圾 答：餐巾紙屬于其他垃圾。很多人都容易混淆!對垃圾進行合理分類，能保護我們的生活環(huán)境，實現(xiàn)垃圾資源化利用。但在垃圾分類的過程中，人們可能會遇到哪些問題呢 學習新知引入，觀看教學視頻。明確本課學習目標。 用提問的方式引入課題，增強課堂互動性。將學生的注意吸引到課堂。引導學生清晰所學重點。
講授新課 新知講解：一、活動：調(diào)查垃圾分類問題1.搜索最新的生活垃圾分類信息，針對不同年齡層的人群展開調(diào)查活動，搜集人們在垃圾分類投放過程中遇到的問題，確定適合自己研究的問題。我搜集到的問題有：（1）信息不明確：很多市民對垃圾分類標準不清楚，尤其是一些灰色地帶的物品，例如塑料袋、食品包裝、污損物品等，如何分類經(jīng)常引發(fā)困惑。（2）分類容器設置不合理：垃圾分類的投放點可能設置不合理，容器標識不清晰或分類容器數(shù)目不足，導致居民混投垃圾。（3）垃圾的重復分類或誤投：由于信息不清晰，部分垃圾被反復分類，或是被誤投到錯誤的垃圾桶中，導致分類不準確。2.你準備幫助大家解決垃圾分類投放中遇到的什么問題 我準備解決：提升分類準確性，尤其是在那些不易判斷的垃圾物品（如混合包裝物、含有多種材質(zhì)的物品）分類上。具體的幫助方式可以通過提供清晰的分類標準、智能引導工具、圖像識別系統(tǒng)等來輔助市民進行正確分類投放。在設計算法前，需要明確要解決的問題。在確定問題的過程中，可以通過調(diào)查、走訪、查閱網(wǎng)絡資源等方式搜集相關(guān)資料，必要時還可以請教老師家長或者相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)人士。二、活動：垃圾分類方案設計1.為了設計垃圾分類算法，小智先做了一個方案(圖7-1-1)。你能理解他設計的方案，并幫他補充完整嗎 2.小組討論交流方案，思考如何調(diào)整方案(圖7-1-2)，并說明各自的調(diào)整計劃。明確要解決的問題后，就要進行方案設計。方案設計是一個很重要的階段，也是后續(xù)算法設計的基礎(chǔ)。重點：設計垃圾分類算法時的重點和注意事項數(shù)據(jù)的全面性和多樣性：為了確保算法在不同情況下的準確性，必須保證訓練數(shù)據(jù)的多樣性，包括不同種類、不同材質(zhì)、不同形態(tài)的垃圾物品。實時性和精確性：垃圾分類系統(tǒng)要求能夠?qū)崟r給出分類建議，因此算法的響應時間需要控制在合理范圍內(nèi)。容錯能力：垃圾分類過程中可能會遇到一些不常見的垃圾，算法應該具備一定的容錯能力，對未知垃圾進行合理推測。可擴展性和持續(xù)優(yōu)化：隨著垃圾種類的增多和垃圾分類標準的變化，算法需要具備一定的可擴展性，能夠隨時進行更新和優(yōu)化。用戶體驗：垃圾分類算法應該簡單易用，用戶能方便地與系統(tǒng)互動。需要設計友好的界面和交互方式，使用戶能夠快速理解和使用分類功能。隱私和安全：確保用戶的數(shù)據(jù)（如垃圾照片或位置數(shù)據(jù)）在使用過程中得到保護，避免泄露用戶隱私。三、課堂練習完成教材17—22頁相關(guān)課堂練習題。四、拓展延伸1、如何利用程序?qū)λ惴ㄟM行驗證數(shù)據(jù)集驗證：使用驗證集和測試集對算法進行驗證。首先將數(shù)據(jù)集分為訓練集和測試集，然后在測試集上評估算法的準確率、精確率和召回率等。混淆矩陣：通過混淆矩陣來評估分類算法的表現(xiàn)，查看誤分類的情況，從而發(fā)現(xiàn)并調(diào)整問題。交叉驗證：利用交叉驗證方法，分多次將數(shù)據(jù)分成不同的訓練集和測試集來評估算法的泛化能力。真實場景測試：將算法部署在實際環(huán)境中，模擬用戶使用情況，驗證算法在實際應用中的準確性和實時響應能力。用戶反饋：通過收集用戶的反饋數(shù)據(jù)，進行算法的迭代優(yōu)化。比如用戶糾正錯誤分類時，可以通過機器學習方法不斷提升分類模型。2、提升垃圾投放準確性的算法設計為了提升垃圾投放的準確性，可以設計一個基于圖像識別或自然語言處理的智能垃圾分類系統(tǒng)。數(shù)據(jù)收集：首先需要收集大量的垃圾圖像數(shù)據(jù)，并標注每種垃圾的分類標簽，或者收集不同垃圾類型的描述數(shù)據(jù)。訓練分類模型：使用機器學習方法（如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡CNN）來訓練圖像識別模型，幫助用戶根據(jù)垃圾的外觀準確分類。文本分類：對于那些無法通過視覺直接識別的垃圾，可以通過自然語言處理技術(shù)（BERT模型）來分析垃圾標簽、名稱或描述，自動推測垃圾種類。多模態(tài)融合：結(jié)合圖像識別和文本信息，確保在不同的場景下都能做到分類準確。實時反饋和優(yōu)化：設計一個實時反饋機制，幫助用戶在投放垃圾時通過手機APP或其他設備得到分類建議，避免誤投。 完成垃圾分類問題調(diào)查。完成問題解決。進行垃圾分類算法設計。小組討論完善方案。學習教學重點。完成課堂練習。進行課外知識拓展。 結(jié)合身邊實際問題進行問題搜集和分析，以便更好地解決垃圾分類問題，鍛煉學生的學習能力和解決問題的能力。初步引導學生思考如何解決所搜集的垃圾分類的問題。結(jié)合具體問題進行具體分析，設計出指向性明確的算法設計，引導學生能夠?qū)⑺鶎W知識在生活中進行運用。能夠?qū)W以致用。引導學生進行方案優(yōu)化，提高算法的可實施性。進行重點知識學習，強化學生在設計垃圾算法過程中的注意事項。在課堂練習中強化所學知識內(nèi)容。拓寬學生知識面。
課堂小結(jié) 確定問題1、進行新知引入2、完成垃圾分類問題調(diào)查3、進行垃圾分類方案設計4、完成課堂練習5、進行知識拓展 總結(jié)回顧 對本節(jié)課內(nèi)容進行總結(jié)概括。
課后作業(yè) 1、請設計一個算法，用于判斷一張圖片中是否包含塑料瓶。 布置作業(yè) 拓展學生的學習能力
課堂板書 觀看板書 強調(diào)教學重點內(nèi)容。
21世紀教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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