第4章走进智能时代4.3人工智能的应用与影响 教案（表格式）-高中教学同步《信息技术-数据与计算》（人教-中图版2019）

《信息技术-数据与计算》教案
课 题 第4章走进智能时代4.3人工智能的应用与影响 课 型 班课 课 时 1
授课班级 高一1班
学习目标 4.3 人工智能的应用与影响 4.3.1 人工智能的应用 理解应用范围: 学生应能理解人工智能技术不仅影响个人生活，同时也在重塑社会各个领域，包括工业、农业、医疗卫生和安全保卫等行业。 掌握具体实例: 学生能够通过实例（如上海洋山深水港的全自动化码头智能生产管理控制系统、基于物联网的智能化农业机器人、医疗辅助诊疗系统、以及智能安防系统等）描述人工智能如何在实际场景中被应用来提高效率、降低成本和改善服务质量。 分析技术整合: 学生应能分析人工智能如何与其他技术（如物联网、大数据、云计算等）整合，共同优化传统行业的工作流程和服务模式。 4.3.2 人工智能的影响 评估积极影响: 学生应能评估人工智能对提升工作效率、节约成本、提高人们生活品质等方面的积极影响。 识别挑战与风险: 学生应能识别和讨论人工智能在隐私、安全和伦理方面带来的挑战和风险，比如误判问题和对人类劳动力市场的潜在影响。 探讨道德与法律框架: 学生应了解和讨论人工智能应用中需要遵循的道德原则和法律框架，例如机器人三定律和中国《人工智能标准化白皮书（2018版）》中的指导原则。 促进批判性思考: 学生应能批判性地思考如何平衡人工智能技术的利与弊，探索如何更好地利用这些技术为人类社会服务。 激发创新思维: 鼓励学生发挥创意，想象并设计未来可能的人工智能应用，考虑其潜在影响和实施所需的道德及法律约束。
学习重难点 4.3.1 人工智能的应用 教学重点: 人工智能在工业、农业、医疗卫生和安全保卫等行业的具体应用案例，如上海洋山深水港的全自动化码头智能生产管理控制系统、基于物联网的智能化农业、医疗辅助诊疗系统和智能安防系统等。 人工智能技术如何与其他技术（物联网、大数据、云计算等）整合，共同推动传统行业的变革和优化。 教学难点: 理解人工智能技术如何在各个行业中被具体应用，包括其背后的技术原理和实施过程。 分析人工智能技术如何提高生产力、降低废料率和测试成本，以及在农业中减少农药支出和人力投入的具体方式。 4.3.2 人工智能的影响 教学重点: 人工智能对提升工作效率、节约社会成本、提高人们生活品质的积极影响。 讨论人工智能在隐私、安全和伦理方面的挑战，以及机器人三定律和中国《人工智能标准化白皮书（2018版）》中的指导原则。 教学难点: 探讨人工智能的双面性，即在带来便利和效率的同时，如何引发新的伦理、隐私和安全问题。 引导学生思考如何平衡人工智能技术的发展与人类利益，特别是在可能出现道德和法律问题的情况下如何制定和遵守相应的规范和标准。 激发学生对于未来人工智能应用的想象力，同时引导他们思考这些应用可能带来的社会责任和个人责任。
教学方法 案例教学法: 应用实例分析: 通过上海洋山深水港全自动化码头、基于物联网的智能化农业机器人、医疗辅助诊疗系统、智能安防系统等实际案例，展示人工智能技术在各行各业中的应用。 问题讨论: 让学生思考和讨论这些技术如何改变了传统行业的工作方式以及带来的效率提升和可能的问题。 图像与视频材料: 利用图片（如自动导引车在洋山深水港的应用示意图、机器视觉病虫害监测平台示意图）和视频材料，帮助学生直观理解人工智能技术的应用场景和工作原理。 讲授与互动相结合: 在讲解人工智能的概念、技术原理和应用领域时，教师穿插提问和引导学生参与讨论，例如询问学生对某些技术可能存在的隐私或安全问题的看法。 小组讨论: 学生分组探讨人工智能的积极影响与潜在风险，以及遵循的道德原则和法律框架，如机器人三定律和中国《人工智能标准化白皮书（2018版）》中的指导原则。 批判性思维训练: 鼓励学生批判性地思考如何平衡人工智能技术的利与弊，并讨论如何更好地利用这些技术为人类社会服务。 创新思维激发: 邀请学生设计自己的人工智能应用方案，考虑其潜在影响和需要遵守的道德及法律规范，促进学生的创新思维。 总结与反思: 课程结束时，教师总结人工智能的核心应用和影响，以及学生讨论的要点，引导学生进行深入反思。
课前准备 教材和资源准备: 收集与人工智能在工业、农业、医疗卫生和安全保卫行业应用相关的案例和数据。 准备图像识别、物联网、大数据、云计算等相关技术原理的讲解资料。 搜集上海洋山深水港全自动化码头、智能化农业机器人、医疗辅助诊疗系统、智能安防系统的图片和视频演示材料。 教学设计: 制定教学目标，明确学生通过本章需要掌握的核心概念和应用实例。 设计互动环节，如小组讨论、问题探究、创新思维激发等，以促进学生参与和理解。 规划课堂流程，包括引入、讲授、互动、案例分析、总结等各个环节的时间分配和过渡。 技术准备: 确保多媒体设备如投影仪、电脑、扬声器等处于良好状态，以便顺利展示课件和视频材料。 测试教学所用的软件或平台，确保网络连接稳定，特别是如果课程包含在线资源或互动元素。 知识更新与专业发展: 阅读最新的人工智能相关论文和报道，保持对行业最新动态的了解。 与同行交流，了解他们在类似课程中的教学方法和经验。 学生背景调研: 评估学生对人工智能的基础知识水平，调整教学内容的难度和深度。 了解学生的兴趣点，使课程内容更贴近学生的生活和兴趣。 互动与讨论材料准备: 准备课堂讨论的问题，如针对人工智能引发的问题和挑战的讨论题目。 设计可以激发学生思考和创新的问题，如让学生想象未来的人工智能应用场景。 评估与反馈: 设计课堂小测验或作业，评估学生对课程内容的理解和掌握程度。 准备课后反馈问卷，收集学生对课程的反馈，以便不断改进教学方法和内容。
教学媒体 讲授与展示材料: 使用PowerPoint或类似软件制作的课件，包含人工智能在工业、农业、医疗卫生和安全保卫行业应用的案例研究、图表和关键点。 视频材料，如上海洋山深水港的自动化作业场景，以及智能机器人在农业和医疗领域的实际应用视频。 图像资料，包括自动导引车、智能化农业设备、医疗辅助系统的图片，以及智能安防系统的示意图。 互动工具: 实时投票或问答系统，如使用课堂响应系统（Clicker）或在线平台，让学生参与到课堂讨论中，例如对某个案例进行意见调查或即时提问。 小组讨论平台，可能包括实体白板或虚拟的在线协作工具，如Google Docs或Miro，用于记录学生讨论的结果。 评估工具: 课后在线测验或作业提交平台，用于测试学生对课程内容的理解和掌握情况。 反馈问卷，可以是纸质或电子形式，收集学生对教学方式和内容的意见，以便教师进行教学反思和改进。 扩展资源: 提供额外的阅读材料，如相关论文、文章、报告，以及关于人工智能最新研究和趋势的链接。 推荐相关的在线课程、研讨会、讲座视频等，鼓励学生在课后自主学习。 技术设备: 多媒体投影仪或大屏幕显示器，用于展示课件和视频材料。 音响系统，确保全班学生都能清晰地听到讲解和视频声音。 稳定的网络连接，支持课堂上各种数字工具的使用。
教学过程
教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图
活动一： 创设情境 生成问题 播放一段关于上海洋山深水港全自动化码头的短视频，展示人工智能在工业中的应用。 提出引导性问题，如：“你们认为人工智能如何在工业中发挥作用？它带来了哪些改变？” 观看视频，注意观察并思考人工智能技术在视频中的应用。 回答教师提出的引导性问题，参与讨论，分享观点。 通过视频激发学生的兴趣，让他们直观感受人工智能在实际应用中的成效。 通过问题引导学生思考人工智能的作用和影响，为后续学习做铺垫。
活动二： 调动思维 探究新知 分发关于农业智能化和医疗智能化的资料，包括案例说明和相关数据。 组织小组讨论，每个小组探讨一个行业中人工智能的应用，如一组讨论农业，另一组讨论医疗。 阅读资料，了解人工智能在农业和医疗领域的应用情况。 小组内讨论人工智能带来的具体改变和潜在影响，准备向全班汇报。 通过资料学习和小组讨论，促进学生对人工智能在不同行业中应用的深入理解。 培养团队合作和信息整合的能力
活动三： 调动思维 探究新知 邀请学生汇报小组讨论的成果。 引导学生讨论人工智能在安全保卫和其他领域的应用，如“天网”项目。 提出更广泛的问题，如：“人工智能的发展对社会有何正面和负面影响？” 汇报小组讨论结果，展示人工智能在农业和医疗领域的应用。 参与扩展讨论，分享对人工智能在安全保卫等领域的看法。 讨论并回答教师提出的更广泛问题，考虑人工智能的综合性影响。 通过汇报和讨论，加深学生对人工智能跨行业应用的认识。 鼓励学生从更广阔的视角思考人工智能的社会影响，培养批判性思维。
活动四： 巩固练习 素质提升 布置课后作业，要求学生调研一种人工智能的实际应用，并分析其优点和可能存在的问题。 提供反馈问卷，邀请学生评价课程内容和教学方式。 完成课后作业，进行实地调研或网络搜索，收集相关资料。 填写反馈问卷，提供对课程的意见和建议。 通过实际调研，让学生更加深入地了解人工智能的应用，增强学习的实践性。 通过反馈问卷，收集学生意见，帮助教师优化教学方法和内容。
课堂小结 作业布置 课堂小结： 今天我们深入学习了人工智能在不同行业中的广泛应用及其对社会生活的重要影响。我们了解到人工智能如何在工业领域引领变革，例如通过自动化码头管理系统大幅提升生产效率；在农业中如何借助智能化技术实现精准农业，减少资源浪费；在医疗领域如何辅助诊疗、预测疾病和辅助医疗影像诊断，提高医疗服务水平；以及在安全保卫行业中的应用，如智能监控系统的高效“天网”。此外，我们还探讨了人工智能带来的正面影响，包括工作效率的提升、生活质量的改善，以及它所带来的挑战，比如隐私保护和伦理问题。课程强调了人工智能的发展应遵循人类利益原则和责任原则，以确保其正面影响最大化，负面影响最小化。 作业布置： 调研报告：选择一个人工智能应用领域（工业、农业、医疗或安全保卫），进行在线或图书馆资料查阅，撰写一份关于人工智能在该领域应用的调研报告。报告中需包含人工智能技术的具体应用方式、优势和可能存在的问题。 思考题：结合今天课堂上讨论的内容，写一篇短文回答以下问题：“人工智能技术给你的生活带来了哪些便利？你认为未来人工智能最重要的发展趋势或突破点是什么？” 实践探究：如果你有机会设计一个人工智能产品或系统，请描述它的功能和应用场景，并解释它如何改善现有问题或提升特定领域的效率。
板书设计 4.3 人工智能的应用与影响 4.3.1 人工智能的应用 工业： 变革： 工业机器人代替人工进行单调、重复或危险作业。 技术： 物联网、大数据、云计算、图像识别。 实例： 上海洋山深水港（自动化码头、智能生产管理系统）。 农业： 智能化： 利用信息技术指导农业生产。 应用： 农业机器人自动识别作物，病虫害监测平台。 效果： 减少农药使用，降低人力成本。 医疗： 提升效率： AI辅助诊疗、疾病预测、医疗影像分析。 作用： 提高医护人员工作效率，精准诊断和治疗。 安全保卫： 实例： “天网”系统模拟测试捕获“嫌疑人”。 影响： 提升公共安全水平。 社会领域： 教育、养老、环境保护、城市运行： 提高公共服务水平，改善生活质量。 4.3.2 人工智能的影响 积极影响： 替代危险工作： 机器执行危险任务，保障人的安全。 提升效率： 机器持续工作，提高生产效率。 生活改善： AI做家务、辅导学习、健康监护。 探索未知： 拓展人类感知，促进新领域研究。 挑战： 隐私、安全、伦理问题： 如打击犯罪机器人误伤事件。 原则与定律： 机器人三定律： 保护人类、服从命令、自我保护。 《人工智能标准化白皮书》原则： 人类利益原则、责任原则。
教学反思 课堂实施情况 在本章的教学过程中，我重点讲解了人工智能在工业、农业、医疗和安全保卫等领域的广泛应用及其对社会生活的重大影响。通过具体实例，如上海洋山深水港的自动化码头和智能化农业机器人，学生对人工智能技术的实际效用有了更直观的认识。同时，我还强调了人工智能带来的正面影响及其潜在挑战，包括隐私保护和伦理问题，以帮助学生全面理解这一技术的发展和应用。 学生反馈与参与度 学生们对于人工智能技术的实际应用表现出极高的兴趣，特别是对智能化农业和医疗影像辅助诊断的讨论，他们积极提问，展现出对科技改善生活和工作的深切希望。此外，安全保卫行业中“天网”系统的案例也引发了热烈的讨论，学生们对人工智能技术的利弊进行了辩证思考。 教学成效评估 通过课后的小测试和课堂讨论，大部分学生能够清晰地描述人工智能在不同领域的应用，并对其影响进行初步分析。然而，一些学生在理解人工智能技术背后的伦理原则和责任原则时仍显得有些吃力，表明需要在理论深度和案例分析上做进一步的强化。 教学改进措施 增加互动环节： 在讲解人工智能应用的同时，设计更多的互动讨论和小组作业，促使学生主动思考并分享他们对人工智能影响的看法，从而加深理解。 引入更多案例： 收集和介绍更多国内外人工智能应用的典型案例，尤其是那些涉及伦理和隐私问题的案例，让学生能够从多角度全面了解人工智能技术。 理论与实践结合： 在探讨人工智能的原理和特性时，更多地联系实际案例，帮助学生将理论知识与实际应用相结合，增强学习的针对性和实用性。 拓展阅读材料： 为学生提供一份详细的阅读材料列表，包括书籍、文章和在线课程，以便他们在课外能自主学习，进一步深化对人工智能技术的理解。 邀请专家讲座： 计划邀请从事人工智能研究的专家学者进入课堂，分享最新的研究成果和行业经验，为学生提供接触前沿知识的机会。 结语 人工智能作为一个不断进步的领域，对学生未来的学习和职业发展具有重要意义。作为教师，我应该不断更新知识结构，寻找更有效的教学方法，以激发学生的学习兴趣，培养他们的批判性思维能力，帮助他们为迎接智能时代做好准备。