第2課《人工智能應(yīng)用》教學(xué)設(shè)計(jì)【課標(biāo)內(nèi)容要求】本課基于如下的義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)要求：第四學(xué)段(7～9年級(jí))，人工智能模塊：1.了解人工智能對(duì)信息社會(huì)發(fā)展的作用，具有自主動(dòng)手解決問題、掌握核心技術(shù)的意識(shí)。2.通過案例分析，理解人工智能。根據(jù)學(xué)習(xí)與生活需要，合理選用人工智能，比較使用人工智能和不使用人工智能處理同類問題效果的異同。3.通過體驗(yàn)人工智能應(yīng)用場(chǎng)景，了解人工智能帶來的倫理與安全挑戰(zhàn)，合理地與人工智能開展互動(dòng)，增強(qiáng)自我判斷意識(shí)和責(zé)任感?！窘虒W(xué)內(nèi)容分析】本課選自浙江教育出版社初中信息科技八年級(jí)下第一單元《人工智能在身邊》第2課。人工智能是研究和開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。在之前的課程當(dāng)中，通過人工智能起源及發(fā)展過程的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生初步認(rèn)識(shí)人工智能，感受人工智能對(duì)人類社會(huì)發(fā)展帶來的影響。本課主要內(nèi)容是通過機(jī)器翻譯、無人駕駛和人機(jī)博弈內(nèi)容等人工智能應(yīng)用的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到人工智能技術(shù)的重要性，感受人工智能給社會(huì)發(fā)展帶來的變化，對(duì)下一節(jié)課人工智能三大技術(shù)基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)具有奠基作用。【教學(xué)目標(biāo)】1.通過認(rèn)識(shí)身邊的人工智能應(yīng)用，體會(huì)人工智能技術(shù)正在幫助人們以更便捷的方式投入學(xué)習(xí)、生活和工作中，感受人工智能技術(shù)的發(fā)展給人類社會(huì)帶來的深刻影響。2.通過機(jī)器翻譯、無人駕駛和人機(jī)博弈內(nèi)容等人工智能應(yīng)用的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)到人工智能技術(shù)的重要性，感受人工智能給社會(huì)發(fā)展帶來的變化。重點(diǎn)：了解機(jī)器翻譯、無人駕駛和人機(jī)博弈內(nèi)容等人工智能應(yīng)用難點(diǎn)：初步探索應(yīng)用中體現(xiàn)的人工智能的基本特征及技術(shù)基礎(chǔ)【核心素養(yǎng)指向】1.信息意識(shí)：了解人工智能對(duì)信息社會(huì)發(fā)展的作用，具有自主動(dòng)手解決問題、掌握核心技術(shù)的意識(shí)。2.計(jì)算思維：通過案例分析，理解人工智能。根據(jù)學(xué)習(xí)與生活需要，合理選用人工智能，比較使用人工智能和不使用人工智能處理同類問題效果的異同。3.信息社會(huì)責(zé)任：通過體驗(yàn)人工智能應(yīng)用場(chǎng)景，了解人工智能帶來的倫理與安全挑戰(zhàn)，合理地與人工智能開展互動(dòng)，增強(qiáng)自我判斷意識(shí)和責(zé)任感。【學(xué)情分析】本內(nèi)容的教學(xué)對(duì)象是8年級(jí)學(xué)生，在之前的課程當(dāng)中，他們已經(jīng)學(xué)習(xí)了人工智能起源及發(fā)展過程等等，感受了人工智能對(duì)人類社會(huì)發(fā)展帶來的影響，對(duì)人工智能有了初步的認(rèn)識(shí)?！驹O(shè)計(jì)構(gòu)想】1.整體設(shè)想：以單元項(xiàng)目化學(xué)習(xí)為培養(yǎng)學(xué)生信息社會(huì)責(zé)任，指導(dǎo)自主可控技術(shù)對(duì)國(guó)家意義。2.教法學(xué)法：采用生活案例類比、自主探究法。3.情境與任務(wù)：科幻電影的生活4.評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)：過程性評(píng)價(jià)（1）能結(jié)合生活體驗(yàn)，描述機(jī)器翻譯、無人駕駛和人機(jī)博弈的應(yīng)用場(chǎng)景并說明實(shí)現(xiàn)過程；（2）能結(jié)合生活體驗(yàn)，理解人工智能，比較使用人工智能和不使用人工智能處理同類問題效果的異同。結(jié)果性評(píng)價(jià)：根據(jù)學(xué)習(xí)與生活需要，合理選用人工智能?！窘虒W(xué)環(huán)境及資源準(zhǔn)備】1.標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)教室。2.PPT課件【教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)】學(xué)習(xí)任務(wù)學(xué)習(xí)過程設(shè)計(jì)意圖用時(shí)（單位：分鐘）教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)情境導(dǎo)入1.視頻導(dǎo)入2.構(gòu)建隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，人工智能的應(yīng)用范圍越來越廣泛。如今人工智能應(yīng)用在工業(yè)制造、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生、生活服務(wù)等經(jīng)濟(jì)和社會(huì)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。人工智能應(yīng)用的表現(xiàn)形式大致可分為能聽、能說、能看、能寫、會(huì)思考、會(huì)學(xué)習(xí)和會(huì)行動(dòng)等方面。觀看視頻以視頻導(dǎo)入，激發(fā)學(xué)生興趣3機(jī)器翻譯1.生活中需要用到的翻譯場(chǎng)景機(jī)器翻譯是以自然語言理解為核心的一門技術(shù)，是利用計(jì)算機(jī)算法將一種自然語言(源語言)轉(zhuǎn)換為另一種自然語言(目標(biāo)語言)的過程、技術(shù)和方法。機(jī)器翻譯屬于計(jì)算語言學(xué)和自然語言處理范疇，不但具有實(shí)用價(jià)值，同時(shí)也具備重要的科學(xué)研究?jī)r(jià)值。2.翻譯方法基于語料庫的機(jī)器翻譯方法主要有兩種，一種是在已經(jīng)形成的知識(shí)庫中盡可能尋找與需要翻譯的句子相似的結(jié)構(gòu)，通過類比的手段，得到目標(biāo)語的譯文。另一種方法是認(rèn)為目標(biāo)語中的任何一個(gè)句子都有可能是源語言的譯文，而唯一的不同是它們成為源語言譯文的概率不同，機(jī)器翻譯的任務(wù)就是通過計(jì)算找出概率最大的句子。這一方法是通過對(duì)數(shù)據(jù)庫的分析對(duì)比將知識(shí)抽象成模型，根據(jù)統(tǒng)計(jì)模型來尋找最恰當(dāng)?shù)淖g文。根據(jù)生活場(chǎng)景學(xué)習(xí)機(jī)器翻譯，比較使用人工智能和不使用人工智能處理同類問題效果的異同。貼近生活的實(shí)例8親身體驗(yàn)利用在線翻譯網(wǎng)頁、軟件或手機(jī)APP等進(jìn)行中英文翻譯，比較翻譯效果。以小組為單位，動(dòng)手體驗(yàn)，比較翻譯效果小組協(xié)作、自主探究5無人駕駛1.播放視頻，科幻片中的一些場(chǎng)景2.無人駕駛無人駕駛是人工智能在社會(huì)生活中的一個(gè)重要應(yīng)用。無人駕駛系統(tǒng)一般包含雷達(dá)、激光、全球定位系統(tǒng)(GPS)和計(jì)算機(jī)視覺等感知、認(rèn)知子系統(tǒng)，能夠完成路線規(guī)劃導(dǎo)航、障礙物識(shí)別和路標(biāo)識(shí)別等多項(xiàng)任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)“無人”與“自動(dòng)駕駛”的最終目標(biāo)。要使無人駕駛車輛“跑”起來，需要解決感知、決策和執(zhí)行三個(gè)層面的技術(shù)問題。感知系統(tǒng)又稱為“中層控制系統(tǒng)”,負(fù)責(zé)感知周圍的環(huán)境，并進(jìn)行識(shí)別和分析；決策系統(tǒng)也稱為“上層控制系統(tǒng)”,負(fù)責(zé)路徑規(guī)劃和導(dǎo)航；執(zhí)行系統(tǒng)也稱為“底層控制系統(tǒng)”,負(fù)責(zé)汽車的加速、剎車和轉(zhuǎn)向(如圖21)。通過感知、決策與執(zhí)行三個(gè)系統(tǒng)分工合作，責(zé)任明確地控制汽車的運(yùn)行，就可以使無人駕駛汽車具備理論上的“行駛”條件。開動(dòng)腦筋:討論無人駕駛所需要的條件是否充分。培養(yǎng)信息社會(huì)責(zé)任8人機(jī)博弈1.播放視頻，介紹學(xué)校象棋比賽社團(tuán)的練習(xí)方式2.人機(jī)博弈博弈是指?jìng)€(gè)人或團(tuán)隊(duì)在一定規(guī)則的約束下，選擇各自的策略來實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)的過程。狹義上的博弈是下棋、玩撲克牌、擲骰子等具有輸贏性質(zhì)的游戲。廣義上的博弈是對(duì)策和斗智。人機(jī)博弈則是運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)和博弈思想，使計(jì)算機(jī)像人類一樣從事高度智能的博弈活動(dòng)。人機(jī)博弈是機(jī)器智能、兵棋推演、智能決策系統(tǒng)等人工智能領(lǐng)域研究的重要基礎(chǔ)，同時(shí)也被認(rèn)為是人工智能領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的研究方向。3.“絕藝”“絕藝”是一款由我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的圍棋程序，采用了搜索算法、深度學(xué)習(xí)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)技術(shù)訓(xùn)練策略網(wǎng)絡(luò)，再通過與機(jī)器自我對(duì)弈形成價(jià)值網(wǎng)絡(luò)，快速提高棋力?！敖^藝”曾戰(zhàn)勝過諸多世界頂級(jí)圍棋選手，現(xiàn)成為中國(guó)國(guó)家圍棋隊(duì)訓(xùn)練專用工具。體驗(yàn)象棋等人機(jī)博弈的軟件親身體驗(yàn)相關(guān)軟件8隨堂練習(xí)井字棋是一個(gè)流傳已久的傳統(tǒng)紙筆游戲，它是在3×3格子上進(jìn)行的連珠游戲。由兩個(gè)人輪流來下棋，分別用“O”和“×”來代替自身的棋子。輪到下棋時(shí)，用棋子占領(lǐng)其中一個(gè)空格。如果雙方中有一方的棋子可以連成一條直線(橫、豎、斜皆可),則該方判勝，對(duì)方判負(fù)。若所有的格子都被占領(lǐng)，但雙