第四單元《人工智能初步》單元說(shuō)課稿 2023-2024學(xué)年滬科版（2019）高中信息技術(shù)必修1

第四單元《人工智能初步》單元說(shuō)課稿2023—2024學(xué)年滬科版（2019）高中信息技術(shù)必修1學(xué)校授課教師課時(shí)授課班級(jí)授課地點(diǎn)教具教學(xué)內(nèi)容本節(jié)課是2023—2024學(xué)年滬科版（2019）高中信息技術(shù)必修1第四單元《人工智能初步》。本單元主要包括以下內(nèi)容：

1.人工智能概述：介紹人工智能的定義、發(fā)展歷程、應(yīng)用領(lǐng)域及分類。

2.機(jī)器學(xué)習(xí)：講解機(jī)器學(xué)習(xí)的基本概念、方法、算法和應(yīng)用。

3.深度學(xué)習(xí)：介紹深度學(xué)習(xí)的原理、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、訓(xùn)練方法及其在人工智能中的應(yīng)用。

4.人工智能編程實(shí)踐：通過(guò)案例講解，讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐編寫(xiě)簡(jiǎn)單的機(jī)器學(xué)習(xí)程序。

本節(jié)課將重點(diǎn)介紹人工智能的基本概念、發(fā)展歷程和應(yīng)用領(lǐng)域，為后續(xù)深入學(xué)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.信息意識(shí)：培養(yǎng)學(xué)生對(duì)人工智能技術(shù)的敏感性，認(rèn)識(shí)到人工智能在日常生活和未來(lái)社會(huì)發(fā)展中的重要作用。

2.計(jì)算思維：通過(guò)學(xué)習(xí)人工智能的基本原理和方法，提高學(xué)生運(yùn)用計(jì)算思維解決問(wèn)題的能力。

3.信息倫理：引導(dǎo)學(xué)生正確使用人工智能技術(shù)，關(guān)注人工智能應(yīng)用中的倫理問(wèn)題，形成良好的信息倫理素養(yǎng)。

4.學(xué)業(yè)成就：通過(guò)實(shí)踐操作和案例分析，使學(xué)生能夠理解和掌握人工智能的基本概念，提高學(xué)業(yè)成績(jī)。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

-人工智能的基本概念和分類：明確人工智能的定義、特點(diǎn)及其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，如自然語(yǔ)言處理、圖像識(shí)別等，以便學(xué)生能夠準(zhǔn)確理解和識(shí)別人工智能的基本形態(tài)。

-機(jī)器學(xué)習(xí)的基本方法：講解監(jiān)督學(xué)習(xí)、無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)等機(jī)器學(xué)習(xí)方法，通過(guò)具體案例（如決策樹(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）讓學(xué)生掌握機(jī)器學(xué)習(xí)的核心知識(shí)。

-編程實(shí)踐：通過(guò)編寫(xiě)簡(jiǎn)單的機(jī)器學(xué)習(xí)程序，如使用Python中的scikit-learn庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分類，讓學(xué)生實(shí)踐并理解算法的應(yīng)用。

2.教學(xué)難點(diǎn)

-機(jī)器學(xué)習(xí)算法的數(shù)學(xué)原理：理解算法背后的數(shù)學(xué)原理，如梯度下降、反向傳播等，是學(xué)生理解的難點(diǎn)。例如，在講解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，激活函數(shù)和權(quán)值更新的計(jì)算過(guò)程需要詳細(xì)解釋。

-深度學(xué)習(xí)的復(fù)雜性：深度學(xué)習(xí)涉及的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多樣，如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）和循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RNN），其結(jié)構(gòu)和訓(xùn)練過(guò)程較為復(fù)雜，學(xué)生可能難以理解?？梢酝ㄟ^(guò)簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（如簡(jiǎn)化版的CNN）來(lái)降低學(xué)習(xí)難度。

-信息倫理和安全性問(wèn)題：如何正確使用人工智能技術(shù)，避免濫用和隱私泄露等倫理和安全問(wèn)題，是學(xué)生需要深入思考的難點(diǎn)。通過(guò)討論人工智能在現(xiàn)實(shí)生活中的案例，如人臉識(shí)別技術(shù)的隱私問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生理解并形成正確的倫理觀念。教學(xué)資源-軟件資源：Python編程環(huán)境、scikit-learn庫(kù)、TensorFlow或PyTorch深度學(xué)習(xí)框架

-硬件資源：計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室、高性能計(jì)算服務(wù)器（用于深度學(xué)習(xí)實(shí)踐）

-課程平臺(tái)：學(xué)校內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)（用于發(fā)布課程資料和作業(yè)）

-信息化資源：在線教學(xué)視頻、開(kāi)源機(jī)器學(xué)習(xí)案例代碼、學(xué)術(shù)期刊論文

-教學(xué)手段：多媒體教學(xué)、在線編程實(shí)踐、小組討論、課堂提問(wèn)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

-利用生活中的智能設(shè)備（如智能手機(jī)、智能家居）引發(fā)學(xué)生對(duì)人工智能的興趣。

-提問(wèn)學(xué)生：“你們?cè)谏钪杏杏龅竭^(guò)哪些人工智能的應(yīng)用？”

-簡(jiǎn)要介紹本節(jié)課將要學(xué)習(xí)的人工智能基本概念和分類。

2.講授新知（20分鐘）

-詳細(xì)講解人工智能的定義、發(fā)展歷程和分類。

-通過(guò)案例介紹機(jī)器學(xué)習(xí)的基本方法，包括監(jiān)督學(xué)習(xí)、無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)。

-結(jié)合具體算法（如決策樹(shù)、K-均值聚類）解釋機(jī)器學(xué)習(xí)的原理和應(yīng)用。

-引入深度學(xué)習(xí)的概念，簡(jiǎn)述其與機(jī)器學(xué)習(xí)的關(guān)系，并通過(guò)簡(jiǎn)單的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)介紹深度學(xué)習(xí)的基本思想。

3.鞏固練習(xí)（10分鐘）

-分發(fā)練習(xí)題，讓學(xué)生識(shí)別不同類型的人工智能應(yīng)用和算法。

-學(xué)生分組討論，共同完成一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)器學(xué)習(xí)案例分析。

-邀請(qǐng)幾組學(xué)生分享他們的討論成果，并進(jìn)行全班討論。

4.課堂小結(jié)（5分鐘）

-回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，包括人工智能的定義、機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)的基本概念。

-強(qiáng)調(diào)人工智能在現(xiàn)代社會(huì)中的重要性，并提醒學(xué)生關(guān)注信息倫理和安全性問(wèn)題。

5.作業(yè)布置（5分鐘）

-布置課后作業(yè)：編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)器學(xué)習(xí)程序，使用Python和scikit-learn庫(kù)對(duì)一組數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類。

-要求學(xué)生在下節(jié)課前完成作業(yè)，并準(zhǔn)備好進(jìn)行展示和討論。學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果如下：

1.知識(shí)掌握方面：

-學(xué)生能夠準(zhǔn)確描述人工智能的定義、發(fā)展歷程和分類。

-學(xué)生理解并掌握了機(jī)器學(xué)習(xí)的基本方法，能夠區(qū)分監(jiān)督學(xué)習(xí)、無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)。

-學(xué)生通過(guò)案例學(xué)習(xí)，能夠解釋決策樹(shù)、K-均值聚類等機(jī)器學(xué)習(xí)算法的原理和應(yīng)用。

-學(xué)生對(duì)深度學(xué)習(xí)有了初步的認(rèn)識(shí)，能夠描述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)和訓(xùn)練過(guò)程。

2.技能提升方面：

-學(xué)生能夠使用Python編程環(huán)境，結(jié)合scikit-learn庫(kù)編寫(xiě)簡(jiǎn)單的機(jī)器學(xué)習(xí)程序。

-學(xué)生能夠通過(guò)編程實(shí)踐，加深對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)算法的理解，并能夠獨(dú)立解決一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題。

-學(xué)生在小組討論中學(xué)會(huì)了合作和交流，提高了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

3.思維發(fā)展方面：

-學(xué)生通過(guò)分析案例，培養(yǎng)了批判性思維和問(wèn)題解決能力。

-學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中形成了計(jì)算思維，能夠運(yùn)用計(jì)算模型解決問(wèn)題。

-學(xué)生在討論人工智能的倫理和安全問(wèn)題時(shí)，提高了邏輯思維和道德判斷能力。

4.素養(yǎng)形成方面：

-學(xué)生對(duì)人工智能技術(shù)的興趣和熱情得到提升，增強(qiáng)了信息意識(shí)。

-學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中形成了正確的信息倫理觀念，能夠自覺(jué)遵守信息法律法規(guī)。

-學(xué)生通過(guò)實(shí)踐操作，培養(yǎng)了創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。

5.學(xué)術(shù)成就方面：

-學(xué)生在課程結(jié)束后，能夠獨(dú)立完成相關(guān)的課后作業(yè)和項(xiàng)目實(shí)踐。

-學(xué)生在學(xué)業(yè)考核中，對(duì)人工智能相關(guān)知識(shí)的掌握程度得到提升，成績(jī)有所提高。

6.應(yīng)用拓展方面：

-學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)的人工智能知識(shí)應(yīng)用到其他學(xué)科學(xué)習(xí)和實(shí)際生活中。

-學(xué)生在未來(lái)的學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展中，能夠利用人工智能技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題。板書(shū)設(shè)計(jì)1.人工智能概述

①人工智能定義

②發(fā)展歷程

③應(yīng)用領(lǐng)域及分類

2.機(jī)器學(xué)習(xí)

①監(jiān)督學(xué)習(xí)

②無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)

③強(qiáng)化學(xué)習(xí)

3.機(jī)器學(xué)習(xí)算法

①?zèng)Q策樹(shù)

②K