教學(xué)設(shè)計

課程基本信息學(xué)科信息科技年級六年級學(xué)期秋季課題第15課人機對話的實現(xiàn)教科書書名：義務(wù)教育教科書信息科技出版社：浙江教育出版社出版日期：2023年7月教學(xué)內(nèi)容與學(xué)習(xí)對象分析人機對話在日常生活中應(yīng)用比較普遍，本課的主要內(nèi)容包括“人機對話的原理”“利用編程實現(xiàn)人機對話”“利用人工智能設(shè)備實現(xiàn)人機對話”三個板塊。重點學(xué)習(xí)的大概念是“解決問題的一般步驟包括抽象、分解、建模和制訂解決方案”和“計算系統(tǒng)可以抽象為輸入、計算和輸出三個典型環(huán)節(jié)”。本課是六年級上冊的最后一課，前面已經(jīng)介紹了算法的實現(xiàn)、算法的效率和算法的影響三部分內(nèi)容，辨析了在線生活中的算法和算法對生活的影響。本課時需以學(xué)科視角觀察并解釋算法在生活中的具體應(yīng)用，知道算法在人機對話等技術(shù)中的支撐作用，是對本冊教材內(nèi)容的綜合性學(xué)習(xí)。同時，本課也是算法模塊階段性收尾課時，需梳理并總結(jié)五六年級中算法知識，也為六年級下控制系統(tǒng)中計算做知識和能力儲備。本課基于“算法”這一邏輯主線，響應(yīng)課程標(biāo)準(zhǔn)中“針對簡單問題，嘗試設(shè)計求解算法，并通過程序進行驗證”的內(nèi)容要求。以制作AI失物招領(lǐng)機為例，通過Python案例引導(dǎo)學(xué)生分析和了解人機對話是如何實現(xiàn)的?！叭藱C對話的原理”板塊聚焦“對話輸入——語音識別——語義理解——語音合成——語音輸出”這一流程，提煉了與智能設(shè)備對話的原理?！袄镁幊虒崿F(xiàn)人機對話”板塊回顧使用自然語言或流程圖描述人機對話模型，再呈現(xiàn)了Python編寫的失物招領(lǐng)程序?！袄萌斯ぶ悄茉O(shè)備實現(xiàn)人機對話”板塊拓展了多樣化人機對話應(yīng)用場景。在日常生活中，學(xué)生多次體驗過智能音箱、掃地機器人的使用，接觸過語音輸入、語音輸出等應(yīng)用。經(jīng)過四年級的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知曉：人的聲音如何存入計算機。在五年級的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)學(xué)會使用自然語言或流程圖建構(gòu)模型，理解了算法的三種控制結(jié)構(gòu)，掌握了使用算法解決問題的一般過程。在六年級學(xué)習(xí)中，學(xué)生理解了針對不同算法解決同一問題的時間效率差異，一定程度上認(rèn)識了算法的價值和局限性。六年級學(xué)生初步形成計算思維，能理解算法是如何通過一組明確定義且可執(zhí)行的操作達到問題解決的目的的；能運用算法嘗試解決簡單問題。能利用文字、圖示或簡單的代碼等方式對解決問題的過程進行描述。能運用多種算法來解決同一個問題，并理解不同的算法效率不同。能理解并能運用解決問題的一般步驟，即從具體到抽象再到具體。能理解計算系統(tǒng)三個環(huán)節(jié)(輸入、計算和輸出)的構(gòu)成要素和工作原理。雖然該階段的學(xué)生在生活中經(jīng)常接觸并使用人機對話，但理解其背后的原理還需要教師的引領(lǐng)；同時，不同的六年級學(xué)生使用Python編程實現(xiàn)人機對話原理的思維差異較懸殊，需為不同層次的學(xué)生設(shè)置分層目標(biāo)和分層作業(yè)，并設(shè)計對應(yīng)的量規(guī)。教學(xué)目標(biāo)分析（含核心素養(yǎng)導(dǎo)向）1.通過體驗多種人機對話流程，了解人機對話的原理。2.通過編程實現(xiàn)與“AI失物招領(lǐng)機”的對話，進一步加深對算法在問題解決過程中所起支撐作用的認(rèn)識。教學(xué)重點：解決問題的一般步驟包括抽象、分解、建模和制訂解決方案。

2.計算系統(tǒng)可以抽象為輸入、計算和輸出三個典型環(huán)節(jié)。教學(xué)難點：編寫人機對話驗證的程序。教學(xué)過程探索：生活中的人機對話設(shè)備【學(xué)生活動】1.認(rèn)一認(rèn)課件出示的AI小助手，說一說這些AI小助手的名稱。2.說一說AI小助手的名稱，認(rèn)識這些人工智能設(shè)備與其它設(shè)備的差異?！窘處熞龑?dǎo)】教師利用課件展示討論話題：生活中有很多智能設(shè)備能聽芯片人說的話，你能舉幾個例子嗎？學(xué)生討論之后回答。（預(yù)設(shè)：天貓精靈、小愛同學(xué)、小度音箱、小天才電話手機等）建構(gòu)：同桌交流，探索原理活動1：學(xué)習(xí)人機對話的原理【學(xué)生活動】學(xué)生學(xué)習(xí)課本中的“人機對話的原理”，同桌討論填寫學(xué)習(xí)單反饋交流學(xué)習(xí)單填寫，明確人機對話的原理【教師引導(dǎo)】1.言語引導(dǎo)學(xué)生進行同桌討論與學(xué)習(xí)單的填寫2.請三位不同能力水平的同學(xué)進行反饋，教師隨機進行指導(dǎo)。3．一起小結(jié)，完成課件上關(guān)于人機對話原理的內(nèi)容的填寫，明確人機對話原理活動2：AI失物招領(lǐng)機算法分析【學(xué)生活動】1.辨析AI失物招領(lǐng)機兩次人機對話的截圖，找一找回答不一樣的地方，分析原因。2.根據(jù)問答的截圖和剛才的分析，同桌兩人一小組用自然語言描述招領(lǐng)機的算法。3.用自然語言說一說AI失物招領(lǐng)機的算法。4.在電腦上畫一畫AI失物招領(lǐng)機的流程圖。5.展示流程圖，并講解算法流程?！窘處熞龑?dǎo)】言語引出AI失物招領(lǐng)機，課件出示AI失物招領(lǐng)機的兩次對話截圖，引導(dǎo)學(xué)生一起分析兩次人機對話，找出造成回答不一樣的原因。 預(yù)設(shè)：AI給出的兩次回答不一樣，原因是小明同學(xué)給的答案不一樣引導(dǎo)學(xué)生用自然語言描述算法，教師隨機走動，觀察學(xué)生的總體情況，并進行相應(yīng)的指導(dǎo)。抽2位不同水平的同學(xué)進行全班交流。課件展示AI失物招領(lǐng)機的自然語言描述算法的語段，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)對話截圖和語段分析算法邏輯，畫一畫流程圖，教師流動指導(dǎo)，觀察學(xué)生的繪制過程，記錄普遍性的問題，解決個別問題。抽3位水平一般的同學(xué)進行流程圖展示與算法流程介紹，教師進行點評，并對剛才的普遍性問題進行統(tǒng)一講解?；顒?：編程模擬AI失物招領(lǐng)機同桌討論并完成學(xué)習(xí)單的填寫。全班交流學(xué)習(xí)單的填寫結(jié)果。應(yīng)用：主題創(chuàng)作，設(shè)計一個人工智能設(shè)備活動1：主題創(chuàng)作，完成人工智能設(shè)備的設(shè)計【學(xué)生活動】同桌討論確定設(shè)計的利用人機對話技術(shù)的人工智能設(shè)備。討論交流算法設(shè)計，在電腦上完成流程圖的繪制。根據(jù)設(shè)計的流程圖，在Python編輯器中進行編程實現(xiàn)。全班展示自己的設(shè)計，包括流程圖和代碼等?！窘處熞龑?dǎo)】用課件出示創(chuàng)作的主題，明確創(chuàng)作的要求。在學(xué)生繪制流程圖和進行編程時，隨機流動指導(dǎo)，解決學(xué)生遇到的問題，觀察學(xué)生的課堂表現(xiàn)。抽3個水平較高的同學(xué)介紹自己的設(shè)計，進行點評和小結(jié)?；顒?：提升功能，AI失物招領(lǐng)機的升級【學(xué)生活動】1.同桌討論，修改流程圖，讓AI失物招領(lǐng)機實現(xiàn)多次人機對話。2.討論確定修改方案，說一說流程的具體邏輯走向。3.在Python編程器中，根據(jù)修改之后的流程圖，進行代碼實踐。4.展示代碼，講解程序的總體結(jié)構(gòu)?！窘處熞龑?dǎo)】言語引導(dǎo)學(xué)生明確課件所示的流程圖是單次人機對話的流程圖，組織學(xué)生同桌討論，如何更改流程圖，能實現(xiàn)多次人機對話。抽2個能力水平一般的同學(xué)說一說修改方案，并進行小結(jié)，確定修改的方案，并用課件進行展示。流動巡視，觀察學(xué)生的代碼能力，隨機進行指導(dǎo)。抽2個能力水平較強的學(xué)生進行代碼展示，明確為了實現(xiàn)多次人機對話，我們需要用到循環(huán)結(jié)構(gòu)，用上while語句實現(xiàn)循環(huán)。拓展：多次人機對話的實現(xiàn)【學(xué)生活動】同桌討論流程圖的修改，實現(xiàn)多次人機對話，并作全班交流，確定修改方案。在編輯器中編寫代碼，實現(xiàn)多次人機對話，個別同學(xué)展示代碼，講解算法思路，演示運行結(jié)果?！窘處熞龑?dǎo)】課件出示AI失物招領(lǐng)機的流程圖，引導(dǎo)學(xué)生討論修改流程圖，實現(xiàn)多次人機對話，抽2位能力水平較好的同學(xué)介紹修改的方案，教師進行小結(jié)，明確多次人機對話的算法。巡視并關(guān)注學(xué)生代碼