《人工智能啟航》教學(xué)實(shí)踐與應(yīng)用一、教材分析“人工智能啟航”是甘肅版信息技術(shù)六年級(jí)下冊(cè)第10課，屬于第二單元“初識(shí)人工智能”，是該單元的第一課，為學(xué)生打開(kāi)了人工智能的探索大門(mén)，引導(dǎo)學(xué)生了解人工智能的概念、應(yīng)用情況，更好地感受人工智能給我們生活帶來(lái)的影響。學(xué)習(xí)人工智能在生活各領(lǐng)域的應(yīng)用情況，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探究的欲望，促使學(xué)生積極融入人工智能的學(xué)習(xí)中。二、學(xué)情分析本節(jié)課的教學(xué)對(duì)象為六年級(jí)學(xué)生，此年齡段的學(xué)生具有強(qiáng)烈的好奇心與探究欲望，且身處信息時(shí)代，生活中經(jīng)常接觸人工智能，但對(duì)于人工智能的概念，六年級(jí)學(xué)生不甚了解。在以往的信息技術(shù)學(xué)習(xí)中，對(duì)機(jī)器人以及編程等相關(guān)知識(shí)也有所了解，但這些知識(shí)并未形成系統(tǒng)的知識(shí)體系。因此需要通過(guò)交流討論、對(duì)比想象等教學(xué)方法調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，促使其積極主動(dòng)地參與到人工智能知識(shí)的學(xué)習(xí)中。三、教學(xué)目標(biāo)1.了解人工智能的概念；認(rèn)識(shí)人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域，如智能家居、自動(dòng)駕駛、機(jī)器人等；學(xué)會(huì)使用簡(jiǎn)單的人工智能產(chǎn)品，如智能音箱、智能手機(jī)等。2.采用小組討論、合作學(xué)習(xí)、案例分析等教學(xué)手段，了解人工智能的發(fā)展現(xiàn)狀和前景；通過(guò)實(shí)際操作，親身體驗(yàn)人工智能產(chǎn)品的魅力，激發(fā)對(duì)人工智能的興趣，并深入探討人工智能的發(fā)展趨勢(shì)。3.培養(yǎng)科學(xué)精神，激發(fā)探究欲望；培養(yǎng)辯證思維，正確認(rèn)識(shí)人工智能帶來(lái)的影響；激發(fā)對(duì)人工智能的興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。四、教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：人工智能的基本概念和發(fā)展歷史；人工智能分類，感受生活中的人工智能產(chǎn)品。教學(xué)難點(diǎn)：人工智能的定義；如何激發(fā)學(xué)生對(duì)人工智能的興趣，在實(shí)踐中感受人工智能的魅力。五、教學(xué)過(guò)程（一）視頻導(dǎo)入教師準(zhǔn)備人工智能產(chǎn)品應(yīng)用的視頻，并在課堂上播放。教師：同學(xué)們，你們知道人工智能嗎？讓我們來(lái)觀看這個(gè)視頻，簡(jiǎn)單地了解人工智能。學(xué)生觀看視頻。教師：人工智能在我們生活的各個(gè)領(lǐng)域都有所運(yùn)用，但人工智能到底是什么？又和人的智慧有什么區(qū)別呢？讓我們進(jìn)一步了解人工智能。（設(shè)計(jì)意圖：將抽象的信息技術(shù)課程知識(shí)直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前，促使學(xué)生能夠更好地理解信息技術(shù)課程知識(shí)。）（二）了解人工智能的發(fā)展教師：同學(xué)們，誰(shuí)能來(lái)說(shuō)一下你對(duì)人工智能技術(shù)的了解？學(xué)生A：我在生活中使用人工智能產(chǎn)品，但對(duì)人工智能的概念不了解。學(xué)生B：我也是這樣。教師：要想了解人工智能的概念，我們要將詞匯分開(kāi)，先了解“智能”這個(gè)詞。學(xué)生A：這個(gè)我知道，“智能”是智慧和能力的總稱。能力包含推理能力、理解能力、解決問(wèn)題能力、語(yǔ)言能力以及學(xué)習(xí)能力等多項(xiàng)。學(xué)生B：智能簡(jiǎn)而言之就是人思考的能力。教師：同學(xué)們，那現(xiàn)在你們知道“人工智能”的概念了嗎？學(xué)生C：人工智能就是讓機(jī)器具備人類的思考能力，能夠像人一樣思考、學(xué)習(xí)。教師：是的，同學(xué)們現(xiàn)在知道了人工智能的概念，那讓我們分小組討論“人工智能”和“人的智能”的優(yōu)缺點(diǎn)。（學(xué)生分組討論、探索、匯報(bào)）小組A：人工智能是學(xué)習(xí)人的思考方式，但人的思維是復(fù)雜的，具有情感的，人工智能沒(méi)有情感，這是“人工智能”和“人的智能”的區(qū)別。小組B：相比較于“人的智能”，“人工智能”不受情緒的影響，能夠快速反應(yīng)，這是人工智能的優(yōu)點(diǎn)。小組C：“人工智能”是按照一定的程序執(zhí)行命令，一旦出現(xiàn)未列于程序中的情況時(shí)“人工智能”無(wú)法解決。教師：“人工智能”和“人的智能”有著鮮明的區(qū)別，但“人工智能”是基于“人的智能”的產(chǎn)物，具有安全性強(qiáng)、反應(yīng)快的優(yōu)勢(shì)，這是“人的智能”無(wú)法做到的。但人工智能也具有一定的局限性，它只能按照既定程序完成相應(yīng)的指令。我們現(xiàn)在對(duì)“人工智能”有了初步的了解，那我們接下來(lái)了解人工智能的發(fā)展歷史?！叭斯ぶ悄堋钡母拍钫教岢鍪窃?956年的達(dá)特茅斯會(huì)議上，這是起步發(fā)展期。隨著時(shí)代發(fā)展，在20世紀(jì)60年代到70年代，人們對(duì)人工智能的期望較高，并預(yù)言人工智能可以替代人們所做的事情，但并未取得顯著的成效，走進(jìn)了人工智能發(fā)展低谷期，這是反思發(fā)展期。在20世紀(jì)70年代初到80年代中期，人工智能從理論研究走向了實(shí)際應(yīng)用，以模擬人類專家知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)解決特定領(lǐng)域問(wèn)題的專家系統(tǒng)，在醫(yī)療、地質(zhì)以及化學(xué)等領(lǐng)域取得優(yōu)異成績(jī)，掀起了人工智能應(yīng)用高潮，這是應(yīng)用發(fā)展期。在20世紀(jì)80年代中期到90年代中期，隨著人工智能應(yīng)用規(guī)模的不斷擴(kuò)大，專家系統(tǒng)的弊端逐漸暴露出來(lái)，進(jìn)入了瓶頸期，這是人工智能發(fā)展的低迷期。在20世紀(jì)90年代中期到2010年，人們加深了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、智能機(jī)器人的研究，豐富了人工智能理論框架，而且互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展也加快了人工智能的發(fā)展腳步，進(jìn)一步走向?qū)嵱没?，這是人工智能穩(wěn)定發(fā)展期。從2011年至今，人工智能技術(shù)進(jìn)入了蓬勃發(fā)展時(shí)期，人工智能產(chǎn)品被廣泛運(yùn)用在我們的生活中，成為我們生活中“看得見(jiàn)，摸得著”的產(chǎn)品。板書(shū)：1.起步發(fā)展期：1956年—20世紀(jì)60年代初2.反思發(fā)展期：20世紀(jì)60年代—70年代初3.應(yīng)用發(fā)展期：20世紀(jì)70年代初—80年代中期4.低迷發(fā)展期：20世紀(jì)80年代中期—90年代中期5.穩(wěn)步發(fā)展期：20世紀(jì)90年代中期—2010年6.蓬勃發(fā)展期：2011年至今教師：人工智能是復(fù)雜的知識(shí)體系，了解不同時(shí)期人工智能的發(fā)展情況，可以讓我們更加清晰地認(rèn)識(shí)人工智能。哪位同學(xué)說(shuō)一下你在生活中使用或者見(jiàn)到的人工智能產(chǎn)品呢，或者說(shuō)一下人工智能產(chǎn)品在哪些領(lǐng)域得到應(yīng)用呢？學(xué)生A：我家使用的智能掃地機(jī)器人，飯店里的送餐機(jī)器人，還有在醫(yī)院的自助終端機(jī)。學(xué)生B：我家的小愛(ài)同學(xué)，還有我的玩具小貓咪，可以和我對(duì)話交流呢。學(xué)生C：還有車牌識(shí)別系統(tǒng)、無(wú)人駕駛汽車。教師：是的，這些都是人工智能在生活各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。接下來(lái)讓我們更具體地了解生活各個(gè)領(lǐng)域的人工智能技術(shù)應(yīng)用情況。（設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)對(duì)比分析、小組討論等教學(xué)方法，讓學(xué)生逐步探索人工智能知識(shí)，感知人工智能的概念，分析“人工智能”的優(yōu)缺點(diǎn)，有助于學(xué)生正確認(rèn)知“人工智能”。）（三）人工智能的具體應(yīng)用教師：同學(xué)們，看教材第53~56頁(yè)，哪位同學(xué)知道人工智能產(chǎn)品運(yùn)用在哪些領(lǐng)域？學(xué)生A：在社會(huì)生活、日常生活以及學(xué)習(xí)生活中有所運(yùn)用。教師：那我們具體看一下在各領(lǐng)域都有哪些人工智能產(chǎn)品的應(yīng)用？●教學(xué)活動(dòng)一：社會(huì)中的人工智能（出示圖1）教師：同學(xué)們，認(rèn)識(shí)這個(gè)機(jī)器人嗎？它應(yīng)用在什么領(lǐng)域？（小組討論、探究）小組A：這個(gè)是農(nóng)業(yè)機(jī)器人，看圖片應(yīng)該是采摘類機(jī)器人，能夠采摘成熟的蔬菜。教師：是啊，那農(nóng)業(yè)機(jī)器人如何實(shí)現(xiàn)成熟蔬菜的采摘呢？小組B：這個(gè)機(jī)器人中有感知程序，能夠感知農(nóng)作物種類以及作業(yè)環(huán)境，通過(guò)檢測(cè)篩選出成熟的蔬菜，執(zhí)行蔬菜采摘操作指令。教師：農(nóng)業(yè)機(jī)器人是由不同軟件程序控制的，可適應(yīng)各種作業(yè)環(huán)境，感知農(nóng)作物種類或者環(huán)境變化，同時(shí)也可進(jìn)行檢測(cè)與演算，這種農(nóng)業(yè)機(jī)器人有什么作用呢？你還知道其他的農(nóng)業(yè)機(jī)器人嗎？學(xué)生A：可以節(jié)約勞動(dòng)力，縮短作業(yè)時(shí)間。學(xué)生B：有播種機(jī)器人，幫助農(nóng)民播種農(nóng)作物種子，解放勞動(dòng)力。學(xué)生C：還有農(nóng)藥噴灑機(jī)器人，在農(nóng)田中噴灑農(nóng)藥，消滅病蟲(chóng)害。教師：對(duì)的，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，農(nóng)業(yè)機(jī)器人的類型眾多，但具體有多少有哪些，這就需要同學(xué)們課后去了解，去探索。接下來(lái)我們看下一張圖10-2，這個(gè)機(jī)器人是應(yīng)用在什么領(lǐng)域的？學(xué)生B：這是應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域的機(jī)器人，因?yàn)橛絮r明的“十”字標(biāo)志，但是如何應(yīng)用不了解。教師：這個(gè)機(jī)器人是診療機(jī)器人，能夠觀察患者的影像光片，輔助醫(yī)生分析患者的病情、病因，是醫(yī)生診療中的輔助型機(jī)器人，并為醫(yī)生提供相應(yīng)的診療參考方案。那同學(xué)們想一下，在醫(yī)療領(lǐng)域，只有這一種機(jī)器人嗎？學(xué)生A：還有醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人、手術(shù)機(jī)器人等。教師：是啊，在不同的領(lǐng)域，不是僅有一種人工智能產(chǎn)品，而是基于人們的多樣化需求，有著多個(gè)類型的機(jī)器人，能夠滿足人們的不同需求。那我們看教材中圖10-3、圖10-4、圖10-5（出示幻燈片圖片），都是哪些人工智能產(chǎn)品？學(xué)生A：圖10-3是阿爾法圍棋機(jī)器人，是第一個(gè)打敗人類職業(yè)圍棋選手的人工智能機(jī)器人。學(xué)生B：圖10-4是無(wú)人駕駛汽車，是依據(jù)車內(nèi)的智能駕駛儀實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛的輪式移動(dòng)機(jī)器人。學(xué)生C：圖10-5是無(wú)人駕駛零售車，車上擺放著各種飲料，路人可點(diǎn)擊屏幕購(gòu)買(mǎi)相應(yīng)的商品。教師：通過(guò)學(xué)習(xí)社會(huì)生活中的人工智能產(chǎn)品，我們可以知道，這些人工智能產(chǎn)品對(duì)人們的生產(chǎn)生活作業(yè)有著較大的影響，提高了人們的工作效率?！窠虒W(xué)活動(dòng)二：生活中的人工智能教師為學(xué)生出示圖10-6、圖10-7。教師：你們認(rèn)識(shí)這兩張圖片中的人工智能產(chǎn)品嗎？學(xué)生A：當(dāng)然認(rèn)識(shí)了，圖10-6是智能音箱，我家里就有一個(gè)，我可以利用它播放音樂(lè)、打開(kāi)電視呢。學(xué)生B：圖10-7是智能導(dǎo)航軟件，這個(gè)軟件我家車上就在使用，只要說(shuō)出目的地，智能導(dǎo)航軟件直接給出一條最合適的行車路線。教師：是啊，這兩種人工智能產(chǎn)品是我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常使用到的，也是我們特別熟悉的。接下來(lái)讓我們看一下圖10-8、圖10-9（出示幻燈片圖片），有沒(méi)有同學(xué)知道的？學(xué)生A：圖10-8是無(wú)人超市，顧客進(jìn)入超市，自主選擇商品，在吧臺(tái)處掃碼結(jié)款，全程無(wú)售貨員或者收銀員參與。學(xué)生B：圖10-9是無(wú)人看守停車場(chǎng)，停車場(chǎng)入口處、出口處設(shè)有車牌識(shí)別系統(tǒng)，記錄轎車進(jìn)入停車場(chǎng)的時(shí)間、出停車場(chǎng)的時(shí)間，并完成自主收款，全程無(wú)工作人員參與。教師：人工智能產(chǎn)品逐漸代替了一部分人員的工作，如收銀員、停車場(chǎng)管理人員。這些都是依據(jù)越來(lái)越成熟的人工智能技術(shù)，使得人們生活越來(lái)越方便。接下來(lái)讓我們看圖10-10、圖10-11、圖10-12（出示幻燈片圖片）。學(xué)生A：圖10-10是識(shí)別軟件，能夠識(shí)別物品，并在手機(jī)上顯示出物品的信息，教材上的這個(gè)圖是植物識(shí)別軟件。但我看到媽媽使用的識(shí)別軟件是購(gòu)物的，為我選擇我喜歡的衣服和鞋子。學(xué)生B：圖10-11是手機(jī)智能助手，可以識(shí)別語(yǔ)音，完成相應(yīng)的指令。我在使用我父母的手機(jī)時(shí)，直接說(shuō)通訊錄中我外祖母的稱呼，就可以直接打出去與我外祖母聊天。我想使用照相機(jī)功能時(shí)，我說(shuō)“照相”，手機(jī)就會(huì)打開(kāi)照相機(jī)。學(xué)生C：圖10-12是智能垃圾桶，利用人工智能物體識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)垃圾分類處理。教師：無(wú)論是植物識(shí)別軟件還是手機(jī)智能助手，都是一種人工智能產(chǎn)品，在我們生活中頻繁使用，說(shuō)明人工智能產(chǎn)品離我們?cè)絹?lái)越近，人工智能產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了實(shí)用化發(fā)展?！窠虒W(xué)活動(dòng)三：學(xué)習(xí)中的人工智能教師：在我們的社會(huì)生活、日常生活中，人工智能產(chǎn)品得到了廣泛的運(yùn)用，那在我們的學(xué)習(xí)中又有哪些人工智能產(chǎn)品呢？讓我們繼續(xù)看圖10-13、圖10-14（出示幻燈片圖片）。學(xué)生A：不了解這兩個(gè)人工智能產(chǎn)品。教師：圖10-13中的人工智能產(chǎn)品為智能閱卷系統(tǒng)，同學(xué)們，現(xiàn)在你們有什么想法呢？學(xué)生：智能閱卷系統(tǒng)可以對(duì)我們做過(guò)的試卷進(jìn)行自動(dòng)評(píng)閱，識(shí)別試卷上的答案，并與標(biāo)準(zhǔn)答案進(jìn)行對(duì)比，判斷我們?cè)嚲砩系膶?duì)錯(cuò)。教師：這位同學(xué)說(shuō)得不錯(cuò)，智能閱卷系統(tǒng)可以提升閱卷的效率。但同時(shí)，這個(gè)智能閱卷系統(tǒng)也存在一個(gè)弊端，使我無(wú)法切實(shí)掌握你們的學(xué)習(xí)情況。你們?nèi)绻谧鐾暝嚲砗笫褂弥悄荛喚硐到y(tǒng)，可以節(jié)約自己對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)答案的時(shí)間，留有更多的時(shí)間進(jìn)行錯(cuò)題分析。圖10-14是多語(yǔ)言翻譯機(jī)，大家小組討論：多語(yǔ)言翻譯機(jī)在我們學(xué)習(xí)中有什么作用呢？（小組討論、探究）小組A：多語(yǔ)言翻譯機(jī)是語(yǔ)言的翻譯，即英譯漢、漢譯英，還有翻譯其他語(yǔ)言，在我們閱讀英語(yǔ)文章時(shí)，對(duì)不認(rèn)識(shí)的地名、人名或者是單詞，都能利用多語(yǔ)言翻譯機(jī)進(jìn)行翻譯，得到自己想知道的答案，節(jié)約了我翻閱英語(yǔ)字典的時(shí)間。教師：我們?cè)趯W(xué)習(xí)中應(yīng)用人工智能產(chǎn)品，可以提高學(xué)習(xí)成績(jī)，但過(guò)于依賴人工智能產(chǎn)品，可能會(huì)起到反作用，所以你們?cè)谶\(yùn)用人工智能產(chǎn)品時(shí)不能盲目。（設(shè)計(jì)意圖：設(shè)置引導(dǎo)性問(wèn)題，讓學(xué)生自主分析圖片內(nèi)容，更好地了解人工智能產(chǎn)品。）（四）情境小實(shí)驗(yàn)教師：在你們的小組內(nèi)進(jìn)行一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，出一份答卷，兩位同學(xué)以一問(wèn)一答的形式回答問(wèn)卷；一位同學(xué)與手機(jī)語(yǔ)音助手進(jìn)行問(wèn)答。記錄兩種形式的答題時(shí)間。在小組內(nèi)交流感受，并選擇一名成員上講臺(tái)分享你們討論的結(jié)果。（設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比形式，讓學(xué)生更進(jìn)一步地感知人工智能的作用，以這種學(xué)習(xí)方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)。）（五）作業(yè)布置作業(yè)一：阿爾法圍棋機(jī)器人戰(zhàn)勝了人類職業(yè)圍棋選手，無(wú)人超市