小學(xué)信息技術(shù)-揭秘人工智能-在scratch中模擬智能小家居教學(xué)設(shè)計學(xué)情分析教材分析課后反思

揭開人工智能的神秘面紗——在scratch中模擬智能小家居學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、知識與技能學(xué)會使用等于、小于、大于積木表示單個條件學(xué)會使用或、與積木表示多個條件過程與方法通過自主探索發(fā)現(xiàn)問題、解決問題通過小組合作解決問題情感態(tài)度和價值觀初步認(rèn)識人工智能的實際意義感知身邊的小智能的實現(xiàn)方法，激發(fā)對人工智能的好奇心初步建立使用技術(shù)改變生活的意識教學(xué)重點：1、學(xué)會使用小于，大于，等于積木表示數(shù)值的范圍2、學(xué)會使用或、與積木表示多條件教學(xué)難點：認(rèn)識“與”、“或”的不同，學(xué)會根據(jù)實際條件選擇使用“與”“或”教學(xué)準(zhǔn)備：PPT課件、智慧教室小組量化、學(xué)生素材.sb2課時：1教學(xué)設(shè)計：導(dǎo)入師：播放視頻（生活中的人工智能）生：觀看師：視頻看完了，關(guān)于人工智能，你有什么感觸呢？生：我覺得人工智能很厲害，很聰明師：嗯！很酷對不對？生：我覺得人工智能讓我們的生活變得很方便、舒適師：我也是這么認(rèn)為的。師：佩服之余，對于人工智能，你有什么疑問嗎？生：人工智能很強大，我很好奇它是如何做到的呢？師：是呀，一個普通的##如何變得智能呢？這節(jié)課，我們就從和每個人朝夕相處的家居說起，在scratch軟件中模擬制作幾個智能家居用品，一起揭開人工智能的神秘面紗。出示課題：新授師：周末在家，你是否有過這樣的情況？你知道熬夜晚睡對身體有哪些危害嗎？健康專家提醒，小學(xué)生最佳睡眠時間是10點。為了提醒自己及時入睡，我們可以在臥室安裝一個智能鐘表，讓它每晚10點播放一段語音。（P6課件播放鐘表.swf）按下空格鍵觸發(fā)鐘表轉(zhuǎn)動，4點，5點，6點如何讓鐘表在10點播放語音呢？ 接下來，請你結(jié)合運算中的積木，嘗試完善鐘表的腳本，使其智能化生：探索師：巡視指導(dǎo)完成的同學(xué)請拍手坐好。很多同學(xué)遇到了一個同樣的問題，我們一起來看一看：明明表示的是時間等于10，結(jié)果語音卻沒有準(zhǔn)時播放，誰能找出其中的問題并修改？生：教師機演示：時間不應(yīng)該手動輸入，而應(yīng)該用數(shù)據(jù)中的來代表師：問題找得關(guān)鍵，修改方法也正確，請回。師：所以，在使用等號時，你要提醒大家注意什么？生：用等號左邊用變量表示而不是手動輸入師：總結(jié)準(zhǔn)確，請坐。給大家20秒時間修改。完成的同學(xué)請幫助組內(nèi)的同學(xué)一起修改。生：完善師：組內(nèi)全部完成的請端正做好。表揚所有組都完成了，我們給每個組加1分。2、師：除了定時執(zhí)行任務(wù)以外，智能家居還應(yīng)該具備哪些智能呢？一段視頻過后，請大家提出自己的想法。生：觀看視頻師：看到如此嚴(yán)重的后果，從智能的角度出發(fā)，你有什么解決辦法呢？生：可以在廚房安裝一個智能煤氣報警，一旦檢測到空氣中有泄漏的煤氣就報警提醒人們。師：這個想法很有實際意義在這里，我們點擊角色觸發(fā)煤氣泄漏，此時煤氣濃度在不斷增加，何時發(fā)出報警呢？生：煤氣濃度等于3時師：3可以。除了等于3之外，誰還有不同的想法？生：說想法師：（生若沒有說出來）煤氣濃度等于3的時候發(fā)出報警，一時半會兒煤氣濃度還要上升超過3，這時還需要報警嗎？生：需要師：所以，應(yīng)該在何時報警比較合理呢？接下來請你再次結(jié)合運算中的積木，制作一個較為合理的智能煤氣報警生：嘗試制作師：巡視指導(dǎo)實現(xiàn)的同學(xué)請組內(nèi)分享你的方法生：組內(nèi)互助師：小組全部完成的請端正做好。3組全部完成，給3組加2分沒有完成小組加油生：繼續(xù)制作師：請同學(xué)們暫停，我們請#組的同學(xué)分享他們的解決方法生：學(xué)生機演示方法，演示效果師：其實，#組使用的這個積木就是我們學(xué)過的？生：大于號師：哪個組還有不同的方法？老師還發(fā)現(xiàn)，在這里還有一個積木，#組可以用它來解決這里的問題嗎？生：嘗試搭建師：反應(yīng)足夠快，再給#組加1分。老師選用的這個積木就是我們學(xué)過的？生：小于號所以，我們可以根據(jù)自己的需要，選擇用小于號還是大于號。3、師：請大家看一幅漫畫。漫畫傳遞了什么信息生：隨手關(guān)燈，節(jié)約用電師：這反映了生活中的一個什么現(xiàn)象？生：因為忘記關(guān)燈，所以造成了大量的電能被浪費師：是呀，這很不符合我們?nèi)缃癯珜?dǎo)低碳生活，那我們的燈應(yīng)該如何改進呢？一分鐘小組討論一下生：小組討論師：參與討論哪個小組來分享你們的討論結(jié)果？生：我們小組認(rèn)為，當(dāng)人走近時，燈自動亮起來，當(dāng)人離開時，燈就會自動熄滅。師：也就是說，燈是通過感應(yīng)（）自動亮滅？生：人與燈的距離。師：這個建議可以實施。那個小組還想要補充一下？生：在白天，人走近，燈不應(yīng)該亮起來師：這個組提出的問題很實際，那如何解決呢？生：這個燈還要感知環(huán)境的光線強弱師：大家同意嗎？生：同意師：結(jié)合兩個小組的討論結(jié)果，誰能總結(jié)出燈亮的條件是？生：燈和人的距離足夠近，光線足夠弱師：接下來，請你為陽臺制作一個智能燈。我們約定，用表示距離足夠近用表示光線足夠弱如果遇到問題，可以借助運算中另外一個積木來解決，小組合作效率更高搭建完腳本后，我們可以通過拖動滑桿來測試。開始制作吧生：制作師：巡視指導(dǎo)大家似乎遇到了問題：兩個條件，該如何放在一起呢？老師看看誰是第一個解決問題的同學(xué)#組的一個同學(xué)解決了解決的同學(xué)請幫助組內(nèi)的同學(xué)全部完成的小組請端正做好，告訴老師為你們加分#組全部完成，加2分其他組同學(xué)繼續(xù)，加油！我們請第一個解決問題的小組來介紹他們的方法。生：演示方法師：“與”積木下還有一個“或”積木，為什么不用“或”積木呢？生：“與”表示兩個條件都要滿足，“或”表示兩個條件滿足一個就可以了。師：誰理解了他的意思？請你來說一說生：說一說師：表揚兩位同學(xué)都積極嘗試并做出思考。今后，我們一定要根據(jù)你的條件，選擇用與還是或給大家30秒完善腳本。完成的同學(xué)可以幫助組內(nèi)的同學(xué)。3組完成了，加1分4、總結(jié)師：現(xiàn)在回想一下，以上我們模擬制作了那幾個智能家居？生：智能鐘表、智能煤氣報警、智能燈師：其中，智能鐘表是通過探測（）來決定是否播放音樂的呢？生：時間師：智能煤氣報警是通過探測（）來決定是否報警？生：煤氣濃度師：智能燈是通過探測（）和（）來決定是否亮起來？生：聲音和光線三、綜合應(yīng)用師：通過制作這些小智能家居，我們領(lǐng)略了人工智能的神奇魅力，接下來，是大家大顯身手的時刻了，請各小組討論選擇一個最感興趣的實踐活動，閱讀老師提供的說明，模擬實現(xiàn)其智能化。生：討論決定，并制作師：巡視指導(dǎo)。四、展示師：同學(xué)們，我們一起看看大家模擬實現(xiàn)了哪些智能？生：兩個組分別展示掃地機器人功能、智能剎車系統(tǒng)，并簡單介紹如何用腳本實現(xiàn)的五、結(jié)語師：我們這節(jié)課模擬了這么多的智能應(yīng)用，它們像人一樣可以感知周圍的環(huán)境，并做出合理的反應(yīng)。猜想一下，這些智能應(yīng)用又是借助什么獲得了感知能力呢？我想每個同學(xué)心中都有自己的答案，究竟事實和我們的猜想是否一致呢？請大家課下上網(wǎng)搜索或者去商場走訪咨詢，驗證自己的猜想。在下節(jié)課，我們將一起分享調(diào)查結(jié)果。這節(jié)課的學(xué)習(xí)就到這里，下課。本課的教學(xué)對象是五年級學(xué)生。通過之前的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)學(xué)會使用9大模塊中的常用積木，在熟練搭建順序結(jié)構(gòu)的同時，能夠搭建簡單的循環(huán)結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)。本課結(jié)合聲音、外觀、事件、循環(huán)模塊，學(xué)會在選擇結(jié)構(gòu)中使用＜、＞、＝表示單個條件，使用與、或表示多個條件。知識抽象邏輯性較強。五年級學(xué)生的思維從以具體形象思維為主要形式逐步向以抽象邏輯思維為主要形式過渡，但他們的抽象邏輯思維在很大程度上仍是直接與感性經(jīng)驗相聯(lián)系的，具有很大成分的具體形象性。因此本節(jié)課依托學(xué)生身邊感興趣且熟知的小智能家居，采用任務(wù)驅(qū)動法，在模擬制作小智能用品中探索學(xué)習(xí)使用積木，并在實踐活動中鞏固應(yīng)用本節(jié)課的積木。五年級的學(xué)生具有小學(xué)高年級學(xué)生已初步形成了一定的學(xué)習(xí)態(tài)度，并且隨著主體意識的覺醒，自我意識、自我主張、自我控制能力進一步加強。五年級學(xué)生的學(xué)習(xí)能力已經(jīng)加強，自己有能力獨立進行課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，這樣可以很好地掌握所學(xué)習(xí)的知識。只有在理解的基礎(chǔ)上，知其然而知其所以然，所學(xué)的知識才能內(nèi)化為本人的東西，學(xué)到的知識才能牢固。因此本課安排了自主探索活動，給學(xué)生提供獨立思考，自我支配的機會。在自學(xué)的基礎(chǔ)上再轉(zhuǎn)入小組乃至全班討論。五年級學(xué)生需要從三四年級“聽課+完成作業(yè)”的學(xué)習(xí)方法和習(xí)慣基礎(chǔ)上進一步提高，總結(jié)知識點便成為一個“法寶”總結(jié)老師講過的知識點，總結(jié)做過的題型，在總結(jié)的過程中找到知識點或題型之間的聯(lián)系，并注意它們的區(qū)別（難度上的不同、做題思考的角度等）。本課在探索活動之后安排了總結(jié)環(huán)節(jié)，總結(jié)出本課制作了哪些智能小家居，并分析出其中的原理。本節(jié)課采用任務(wù)驅(qū)動的方法，以模擬制作身邊的智能小家居為主線，使學(xué)生由模仿創(chuàng)作逐步過渡到自由創(chuàng)作。在教學(xué)過程中堅持“先試”、“后講”、“再完善”，所有學(xué)生在學(xué)會基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上，還有更多的時間來探討分析，梳理內(nèi)化。通過這節(jié)課的教學(xué)設(shè)計和課堂教學(xué)的開展，本課基本完成了預(yù)期的理想效果，現(xiàn)分析如下：活動一：制作智能鐘表。用等于表達范圍相對簡單，所有學(xué)生通過自我探索就能夠使用，問題在于學(xué)生對等號左側(cè)放置的內(nèi)容理解有誤，認(rèn)為通過鍵盤輸入文字就可以表示。經(jīng)過嘗試發(fā)現(xiàn)理解有誤，課堂中三分之二的學(xué)生可以考慮到用變量表示，并嘗試成功。剩下三分之一的學(xué)生在小組互助中完成更改，最后所有學(xué)生能夠正確地使用等號表達范圍?；顒佣褐谱髅簹鈭缶?。用大于、小于表達范圍難度稍大，學(xué)生對于大于小于不難理解，反而眼高手低地將變量和數(shù)值位置放反，經(jīng)過提醒，及時糾正，最終所有學(xué)生能夠在選擇小于或大于后準(zhǔn)確地表達范圍。達到了預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。活動三：制作智能燈。與、或是邏輯術(shù)語，這是學(xué)生在此之前從未接觸過的，在嘗試中，三分之一的學(xué)生能夠選擇“與”解決問題，三分之一的學(xué)生會在“與”、“或”之間猶豫。在生活的語言表達中，學(xué)生能夠靈活使用“并且”、“或者”兩個詞匯。課堂上將積木翻譯成為生活化的語言，大部分學(xué)生就可以初步理解“與”、“或”的使用情況和區(qū)別，并能夠及時糾正，達到了預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。實踐活動：模擬掃地機器人，智能剎車系統(tǒng)。學(xué)生在此環(huán)節(jié)中能夠靈活選擇等于、小于、大于表達數(shù)據(jù)范圍，但只有少數(shù)同學(xué)能夠借助與、或高效地表達多個條件，這表明大部分學(xué)生對“與”、“或”的學(xué)習(xí)停留在了解水平，并沒有達到理解。從課堂表現(xiàn)來看，達到理解水平需要在多堂課中進行練習(xí)鞏固。近些年，我國已經(jīng)將青少年編程納入到國務(wù)院發(fā)展規(guī)劃中，作為國家級戰(zhàn)略推進，青少年編程教育將是我國“科技興國”戰(zhàn)略的基礎(chǔ)，只有從中小學(xué)開始打下計算機科學(xué)的基礎(chǔ)，才能在將來為我國的科技發(fā)展帶來源源不斷的高科技人才。Scratch是由麻省理工學(xué)院（MIT）媒體實驗室研發(fā)的一種圖形化的面向兒童的簡易編程工具。Scratch語言的設(shè)計理念是“想象―編程―分享”，可以幫助學(xué)生發(fā)展學(xué)習(xí)技能，培養(yǎng)創(chuàng)造性思維，用其創(chuàng)造交互式故事情節(jié)，動畫，游戲，可以大大增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。本課在學(xué)生認(rèn)識了順序結(jié)構(gòu)、條件結(jié)構(gòu)以及能夠讓角色發(fā)出聲音、切換造型、移到指定位置的基礎(chǔ)上，以制作智能小家居為主線，學(xué)習(xí)使用小于、等于、大于以及與、或積木表示條件。為以后深入學(xué)習(xí)條件結(jié)構(gòu)奠定基礎(chǔ)。本課的重點是表達單個條件與多個條件。在學(xué)習(xí)使用積木的同時，進一步培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。通過本課的學(xué)習(xí)，學(xué)生初步認(rèn)識人工智能的實際意義，感知身邊的小智能的實現(xiàn)方法，激發(fā)對人工智能的好奇心，初步建立使用技術(shù)改變生活的意識。在獨立探究和小組合作中，養(yǎng)成善于發(fā)現(xiàn)問題、思考并解決問題的習(xí)慣。

程序設(shè)計教學(xué)在培養(yǎng)小學(xué)生的計算思維方面有著很大的優(yōu)勢，而程序設(shè)計又是抽象的，因此在小學(xué)階段又是一個難點。Scratch軟件的出現(xiàn)恰恰解決了這一問題，它以圖形化的界面，形象的積木搭建為特點，省去了復(fù)雜抽象的代碼編寫，令學(xué)生頗感興趣。學(xué)生使用軟件可以制作交互式故事情節(jié)、動畫和游戲，可以大大增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。使用大于、小于、等于表示數(shù)據(jù)范圍這個知識點較為抽象，數(shù)理邏輯較強，但對計算思維的提升很有幫助。結(jié)合學(xué)情，本課以模擬制作時興的人工智能應(yīng)用——智能小家居為主線，認(rèn)識智能給生活帶來的改變，并初步了解智能的實現(xiàn)原理。學(xué)會在程序設(shè)計的選擇結(jié)構(gòu)中表達數(shù)據(jù)范圍條件，課堂上學(xué)生興趣濃厚，探索積極，并主動在小組內(nèi)討論解決問題。從學(xué)生的課堂表現(xiàn)及作品反饋來看，基本達到了本課教學(xué)目標(biāo)。一、優(yōu)點：1、激趣引入。課堂開始時，學(xué)生觀看了人工智能的應(yīng)用視頻，從中感受到了人工智能的神奇魅力，“很強大、很聰明”，在驚嘆的同時，又對這個已經(jīng)進入生活的智能產(chǎn)生好奇，“如何實現(xiàn)的呢？”，在好奇心的驅(qū)使下，順利進入本課的學(xué)習(xí)。2、創(chuàng)設(shè)情境。模擬制作的智能意義何在？智能鐘表——關(guān)注及時入睡，維護身體健康；智能煤氣報警——在危險發(fā)生時以及做出提醒，避免悲劇發(fā)生；智能燈——解決了忘記關(guān)燈帶來的電能浪費。在這三個情境中，學(xué)生相對容易接受相關(guān)知識。3、小組合作與自主探究結(jié)合。本課是在學(xué)生學(xué)會使用各模塊的常用積木，并能夠搭建順序結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進行，學(xué)生已經(jīng)從基礎(chǔ)階段進入了進階階段，因此應(yīng)該給學(xué)生較多的自我支配的時間，教師給予引導(dǎo)、點撥即可。二、不足1、剝奪了學(xué)生試錯的機會。本節(jié)課的第二個操作任務(wù)是讓學(xué)生制作煤氣報警，什么時候開始報警？由于第一個任務(wù)的延續(xù)性，學(xué)生首先會想到的是此時應(yīng)該讓學(xué)生按照這個思路去搭建腳本，之后學(xué)生會發(fā)現(xiàn)只會在等于3時報警，超過3時不再報警，這顯然是不合理的。在問題牽引下進一步的思考，大于就自然應(yīng)用到了。這個試錯過程被教師省略了，導(dǎo)致學(xué)生對大于表示的數(shù)據(jù)范圍理解得膚淺不深刻。教育機智不足，對突發(fā)事件的處理方式有待提高。在這次教學(xué)過程中遇到了一個突發(fā)環(huán)節(jié)：有些學(xué)生在任務(wù)二時提到了使用“與”、“或”解決，當(dāng)學(xué)生提出這個不是教師預(yù)設(shè)的解決方法時，首先應(yīng)該表揚他積極思考，善于鉆研，然后明確問題：將小于積木找出，“只用這個積木能解決問題嗎”。這次活動是一個很好的鍛煉機會，發(fā)現(xiàn)了自己的不足，通過不斷的上課、研討、反思、修改的過程，