關愛老人之智能養(yǎng)老（第四課時）教學設計

《關愛老人之智能養(yǎng)老》第四課時教學設計第4課時“關愛老人之智能養(yǎng)老”項目匯報課時教材分析本節(jié)選自信息技術教科版必修1《數據與計算》第五單元第二節(jié)《探秘人工智能》。通過剖析典型案例闡述智能技術社會化應用的巨大價值及隨之帶來的倫理、安全、法律等不同層面上的復雜問題。通過項目匯報，讓學生了解人工智能的概念，感受人工智能的魅力，以激發(fā)他們對人工智能的興趣；啟發(fā)學生思考人工智能對人類生活的促進作用和它更廣闊的應用空間；注重項目與活動對學生創(chuàng)新意識與核心素養(yǎng)的驅動。課時學情分析經過前面三節(jié)課的學習，學生已經掌握了數據分析的方法：自己設計調查問卷收集數據，對收集的數據進行分析，深入了解老年人的養(yǎng)老需求，從而確定“關愛老人之智能養(yǎng)老”項目主題。圍繞主題，確立各小組研究方向，通過課上課下實施組員分工組內協作，經過收集數據、分析資料、提煉研究思想、設計匯報內容、撰寫匯報文字稿等一系列環(huán)節(jié)，最終完成研究成果。本節(jié)課，學生將通過項目匯報的方式展示自己的研究成果，了解人工智能的相關知識。感受人工智能在養(yǎng)老領域的作用和影響，思考人工智能廣泛應用可能引發(fā)的社會問題和應對策略。課時學習重點了解機器學習、智能傳感器、深度學習、神經網絡、神經元芯片、啟發(fā)式搜索的原理和應用。課時學習難點了解機器學習、智能傳感器、深度學習、神經網絡、神經元芯片、啟發(fā)式搜索的原理和應用。開放性學習環(huán)境：多媒體機房，極域教學軟件、問卷星、項目活動手冊課時學習目標學科知識了解機器學習、深度學習、啟發(fā)式搜索、神經元芯片、智能傳感器的原理、應用和發(fā)展趨勢。問題解決(1)通過小組項目匯報，學習并了解機器學習、深度學習、啟發(fā)式搜索、神經元芯片、智能傳感器的原理和應用；(2)通過教師對人工智能知識的梳理，從而認識到“關愛老人之智能養(yǎng)老”項目研究的意義就是“讓技術充滿溫度”。學科思維思考人工智能未來的發(fā)展方向、重要價值及可能存在的問題，關注人工智能技術所帶來的環(huán)境問題和人文問題，強化信息社會責任。課時教學過程教學階段教師活動學生活動設計意圖一、項目回顧，引入成果展示經過為時三周的小組項目研究，各小組已經完成了本組的研究成果。今天，是時候展示研究成果了。各位組長將率領組員進行小組項目匯報。每組匯報結束后，作為評委的同學們將有10秒鐘的時間分別從表現力、知識力、創(chuàng)新力、PPT設計以及緊扣主題這五個方面對匯報小組進行客觀公正的評價。認真聆聽準備匯報了解評價的標準和方式對項目進行回顧，激發(fā)學生匯報熱情。通過問卷星進行實時評價，激發(fā)學生主人翁意識。二、項目成果展示與分享

【智能健康組】健康是每個老年人自主生活和參與社會活動的前提和基礎。智能健康組，主要側重研究機器學習的人工智能知識。【學科知識1】機器學習是當前人工智能核心技術之一。機器學習使計算機能模擬或實現人類的學習行為，獲取新的知識或技能，重新組織已有的知識結構，從而不斷完善自身的性能。智能健康組研究成果(部分PPT截圖)：創(chuàng)新學習方式，以學生為主體的知識傳遞，關注學生發(fā)展，突出學生綜合能力的發(fā)展。給智能健康組的匯報表現進行投票。給智能健康組投票【智能安全組】在老年人安全方面，由智能安全組進行研究。智能安全組的研究方向是智能傳感器。課后補：智能安全組的匯報中現場實驗是學生模擬老人摔倒，智能傳感器檢測到老人摔倒，報警?！緦W科知識2】智能傳感器是人工智能技術獲取信息的主要途徑之一。智能傳感器是具有信息處理功能的傳感器。未來，高敏度、高精度、高可靠性、微型化、集成化將成為智能傳感器發(fā)展的重要趨勢。智能安全組研究成果(部分PPT截圖)：給智能安全組的匯報表現進行投票。給智能安全組投票【智能陪伴組】要讓老年人真正老有所樂，除了健康和安全外，老年人的陪伴需求也很重要。智能陪伴組的匯報是關于人工智能技術對于老年人的陪伴需求起到的作用。智能陪伴組的研究方向是深度學習和神經元芯片?！緦W科知識3】深度學習是機器學習的一個分支，是一種具體的學習方式和技術，源自人工神經網絡的算法。深度學習在計算機視覺（如人臉識別）、音頻處理（如語音識別）和自然語言處理（如機器翻譯）上取得了重要成果。智能陪伴組研究成果(部分PPT截圖)：給智能陪伴組的匯報表現進行投票。給智能陪伴組投票【智能出行組】出行和旅游是當代老年人追求幸福生活的一個重要組成部分，可是很多老年人腿腳不便，出行受限。智能出行組的同學介紹人工智能技術在老年人出行方面起到的作用。智能出行組研究的人工智能技術是啟發(fā)式搜索?！緦W科知識4】路徑規(guī)劃是啟發(fā)式搜索的一種典型應用。搜索是根據問題的實際，不斷尋找可利用的知識，構造一條推理路線解決問題的過程。而在搜索過程中加入估值函數等啟發(fā)信息，不斷自動調整搜索方向，加速求解過程，就是啟發(fā)式搜索。智能出行組研究成果(部分PPT截圖)：給智能出行組的匯報表現進行投票。給智能出行組投票三、項目展示評價通過問卷星查看投票結果，在問卷星中有柱形圖的可視化方式展示評價結果。（圖表為課后添加）明確研究成果的優(yōu)勢和不足，在今后的學習中揚長避短。借助評價的激勵促進功能，激發(fā)學生內在的學習動機，發(fā)揮評價的導向功能。四、項目總結【知識梳理】讓機器具有智能，是人類千百年來的夢想。計算機技術的飛速發(fā)展，為人類的這一夢想插上了翅膀。特別是在當前的信息時代，遍布生活各個角落的海量數據積累，使人工智能技術及其應用得到了迅速的發(fā)展。1、機器學習是當前人工智能核心技術之一。機器學習使計算機能模擬或實現人類的學習行為，獲取新的知識或技能，重新組織已有的知識結構，從而不斷完善自身的性能。機器學習的算法大致有三類：一是監(jiān)督學習算法，如基于神經網絡的深度學習，決策樹等；二是無監(jiān)督學習；三是強化學習算法；目前監(jiān)督學習算法和強化學習算法應用較多。2、教材中提到“數據是基礎，計算是本質”，機器學習同樣需要大量的數據進行計算分析，智能傳感器是人工智能技術獲取信息的主要途徑之一。智能傳感器是具有信息處理功能的傳感器。智能傳感器有存儲和傳輸數據的功能，能進行自補償和計算，可在同一時間內測量多個物理量和化學量，具有復合敏感功能，以及自檢自效自診斷功能。未來，高敏度、高精度、高可靠性、微型化、集成化將成為智能傳感器發(fā)展的重要趨勢。3、深度學習是機器學習的一個分支，是一種具體的學習方式和技術，源自人工神經網絡的算法。一戰(zhàn)成名的AlthaGo核心系統(tǒng)就是屬于基于神經網絡的深度學習。第一代AlthaGo使用了約170個圖形處理器和1200個中央處理器，這些設備可能要占據一個機房，將來如果換成中國人研制的“寒武紀”神經元芯片，估計一個小盒子就全裝下了。深度學習在計算機視覺（如人臉識別）、音頻處理（如語音識別）和自然語言處理（如機器翻譯）上取得了重要成果。智能陪伴組表達了陪護機器人深度學習的發(fā)展將會在一定程度上滿足老年人對家人陪伴的渴望。4、目前，比較熱門的無人駕駛汽車是根據已有的交通和地圖等信息，自動規(guī)劃行車路線并控制車輛到達預定目標。路徑規(guī)劃是啟發(fā)式搜索的一種典型應用。智能出行組從多角度解析啟發(fā)式搜索知識，讓我們明白：搜索是根據問題的實際，不斷尋找可利用的知識，構造一條推理路線解決問題的過程。而在搜索過程中加入估值函數等啟發(fā)信息，不斷自動調整搜索方向，加速求解過程，就是啟發(fā)式搜索。啟發(fā)式搜索的算法重要組成部分是深度神經網絡，目前在無人駕駛和醫(yī)療上都有應用。不過，啟發(fā)式搜索也有兩個挑戰(zhàn)，一個是如何使啟發(fā)式搜索的結果更精確；另一個就是當不知道全局規(guī)則的時候，如何讓機器解決問題。人工智能技術已經廣泛滲透到人們的生產和生活中，或改變了人們的出行方式，或改善了人們的工作環(huán)境，或提高了人們的勞動效率等。人工智能技術推動人類社會發(fā)展進程的同時，也給社會帶來一定的負面影響。但是，我們相信隨著技術的發(fā)展，一定能平衡好技術的利和弊。項目總結梳理、拓展了教科版中涉及的機器學習、智能傳感器、深度學習和神經元芯片以及啟發(fā)式搜索等人工智能技術；對人工智能知識和技術有全面系統(tǒng)的理解。了解人工智能技術對社會正面影響和負面影響?！卷椖恳饬x】“關愛老人之智能養(yǎng)老”項目的研究意義。“關愛老人之智能養(yǎng)老”項目的研究意義?！净顒印客瓿身椖渴謨圆⑻峤晃濉卧椖吭u價項目分值自我評價組長評價教師評價1.項目選擇，興趣程度10分2.小組合作默契及愉悅度15分3.項目資料豐富且科學性高10分4.建立項目資料所涉及的學科技術全面、專業(yè)技能強15分5.項目規(guī)劃制定（1）規(guī)劃方案合理10分（2）陳述解決方案的條理性強5分（3）實施方式有效5分6.項目匯報（1）項目中其他學科知識的遷移10分（2）表述項目結論的思維縝密10分7.創(chuàng)新表現10分合計100分促進學生的學習，改善教師的教學。課時板書設計“關愛老人-智能養(yǎng)老”項目展示評價交流課時教學反思（1）教學評價的反思：本節(jié)課是單元項目的最后一個環(huán)節(jié)，項目展示交流評價。每個小組對自己完成的項目成果進行展示，結束后我及時給予積極評價，再由學生通過問卷星投票進行實時評價。學生們時而認真聆聽小組匯報學習人工智能知識，時而在倒計時的鼓點中緊張熱烈得投票，使得課堂氣氛張弛有度，既團結嚴肅又緊張活潑。四個小組匯報結束后查看評價結果，師生一起觀看每組得票情況，這種評價方式對匯報的小組來說是及時反饋更是鼓勵。通過學生填寫的項目評價量表，掌握學生對本單元項目的評價，有利于今后項目教學的完善和精進。（2）教學實施的反思：四個小組的匯報不僅精彩紛呈，形式多樣，而且各有特色。幾乎每個小組的匯報中都有數據分析以及數據可視化表達：多種數據分析的使用和結合圖形、圖表、思維導圖、視頻介紹等數據可視化頻繁出現在學生匯報的PPT中，說明本單元第一課時內容數據分析學生已經能學以致用，表現出學生有很強的信息意識和數字化學習和應用的能力。匯報中各小組圍繞主題層層打開，條理清楚，邏輯分明，展現出學生們優(yōu)秀的邏輯思維能力和創(chuàng)新能力。通過小組匯報，可以看到這種基于項目的學習方式，學生能將人工智能知識進行合適的建構并用以恰當的形式展示出來，參與到信息技術支持的表達、溝通、共享、合作與協作中。這種學習方式既能學習人工智能知識、了解人工智能技術對養(yǎng)老領域的影響，又能提高學生信息社會參與的責任感與行為能力。在智能健康組和智能陪伴組的匯報中均提到了小組對于人工智能在養(yǎng)老領域的系統(tǒng)設計或者產品設計，甚至提出了具體的想法和計劃，