資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第2課《植物自動識別算法》教學設計
課題 植物自動識別算法 單元 第六單元 學科 信息科技 年級 五年級下
核心素養目標 信息意識：理解和應用動植物識別技術的重要性，意識到信息技術在生物多樣性研究和保護中的關鍵作用。計算思維：掌握動植物識別的基本算法原理，如圖像處理、模式識別和機器學習等技術，能夠設計和實現基礎的識別算法。數字化學習與創新：開發創意項目，利用數字化工具進行動植物識別的創新應用，激發創造力和批判性思維。信息社會責任：使用技術進行生物識別時的社會責任感，尤其是對環境和生態保護的貢獻，主動參與科技公益項目。
教學重點 1、體驗使用程序識別動植物。2、體驗通過編程識別動植物。
教學難點 1、掌握智能識別的簡單算法。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 板書課題。活動背景維護生態系統多樣性是濕地保護的關鍵。對保護區里的動植物進行識別、追蹤和記錄是一項日常工作。在東洞庭湖自然保護區，可以看到很多國家級保護動物，甚至能見到許多瀕危的鳥類，如白頭鶴、大鴇、鴻雁、小額雁、青頭潛鴨等。靠肉眼識別動植物需要豐富的經驗，人工智能技術能幫助我們快速地完成此項任務。活動目標1、體驗使用程序識別動植物。2、體驗通過編程識別動植物。3、了解智能識別的簡單算法。觀看教學視頻《識別植物名的方法》。 學習新知引入，觀看教學視頻。 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。
講授新課 新知講解：一、使用程序識別動植物自然界動植物種類眾多，目前已發現100多萬種動物和40多萬種植物。識別這些動植物需要具備專業的知識背景和豐富的實踐經驗。不過，借助人工智能技術，普通人也能像專家一樣識別這些動植物。信息鏈接使用人工智能軟件搜索圖片或使用手機APP掃一掃，可以識別動植物種類。除此之外，人工智能還可以幫助我們識別其他物品，我們可以利用它來快速識別農作物病蟲害，從而找到防治方法，提高產量。探究實踐小明救治了一只受傷的小鳥，請使用圖片搜索功能，幫助小明確定這只小鳥的名稱。智能識別的準確性受拍攝環境、拍攝質量和識別技術等因素影響，準確率很難達到100%。但隨著技術的發展，其準確率也在不斷提高。二、體驗通過編程識別動植物編寫程序，調用預先編制好的人工智能(AI)識別模塊，可以實現簡單的智能識別功能。探究實踐1、參考下列程序，通過編程實現圖像智能識別。2、用動植物圖片測試智能識別的準確性。三、智能識別的簡單算法智能識別基本原理與人類辨識物體的原理相似，人工智能也是通過辨識特征來識別物體的。在識別動植物前，需要先建立專家數據庫，數據庫中包含著大量已知動植物的分類特征數據。人工智能算法提取待識別動植物的特征信息，與專家數據庫里的數據進行對比，從而實現自動識別。智能識別基本過程我們可以用一個簡單的算法模型來模擬實現自動識別這一過程。假如有一種樹木分A、B兩個亞種，它們的外觀在“樹高”和“樹枝分杈的位置”上有明顯區別，人們便可以根據這兩個特征來區分A、B兩種樹。1、首先由植物學家分別尋找一些A樹和B樹，測量樹高和分叉位置高度，并做好標簽，建立專家數據庫。2、用散點圖表示專家數據庫。3、觀測到一棵未知樹，樹高為5.1米，分叉位置高度為2.9米。4、在圖中畫出該未知樹對應的點。5、以該點為中心畫圓，圓圈中紅點更多，判斷未知樹為B樹。在這個過程中，判斷可由計算機軟件自動完成。這個算法模型的基本思想可以理解為“物以類聚”，體現了人工智能自動識別的基本原理。但在實際應用中，人工智能相關識別算法要更加復雜。四、課堂練習。完成PPT22頁到24頁練習題。五、拓展延伸1、人工智能應用于農業利用人工智能圖像識別和機器學習等技術，對農作物的生長狀態和成熟度等特征進行分析，可以幫助農民管理農作物和控制農作物的品質。例如通過對水稻、小麥、玉米等主要糧食作物進行圖像識別，可以及時發現和處理病蟲害、營養缺乏、雜草生長等問題；通過對水果、蔬菜等經濟作物進行圖像識別，可以精準評估其成熟度、品質等指標。2、AI如何像偵探一樣工作人工智能就像聰明的偵探，它會仔細觀察動植物的"特征密碼"（如葉子的形狀、花瓣數量），然后和"特征圖書館"（專家數據庫）里的信息對比，快速找出正確答案。3、給動植物建"身份證"的專家數據庫專家數據庫就像動植物的“超級戶口本”，里面記錄了每種植物的身高（樹高）、發型（分叉位置）等特征。AI通過對比這些數據，就能知道它到底是誰。4、程序識別動植物的“三步魔法”第一步拍照上傳 （輸入圖片），第二步拆解特征 （分析葉脈、花瓣數量），第三步翻查答案庫 （對比專家數據庫），最后像魔法一樣跳出植物名稱！5、給電腦裝“動植物眼睛”——圖像識別原理電腦的“眼睛”其實是攝像頭+數學公式！它會將圖片分割成無數小格子，計算每個格子的顏色深淺、線條方向，就像用樂高積木拼出動植物輪廓。 使用程序識別動植物。通過編程識別動植物掌握智能識別的簡單算法。完成課堂練習。進行課外知識拓展。 鍛煉學生的學習能力和觀察能力。鍛煉學生的學習能力和觀察能力培養學生思考能力和實際動手能力。在課堂練習中強化所學知識內容。拓寬學生知識面。
課堂小結 植物自動識別算法1、進行新知引入2、使用程序識別動植物3、體驗通過編程識別動植物4、智能識別的簡單算法5、進行知識拓展 總結回顧 對本節課內容進行總結概括。
課后作業 1、下列說法錯誤的是（A）。A、人工智能識別可以做到完全準確B、實現人工智能識別需要建立專家數據庫C、人工智能識別動植物的準確率會受拍攝環境影響2、上網查找有關機器學習的資料，了解什么是機器學習。 布置作業 拓展學生的學習能力
課堂板書 觀看板書 強調教學重點內容。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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