第1章人工智能概述1.1人工智能基础 教案（表格式）-高中教学同步《信息技术-人工智能初步》（人教-中图版2019）

《信息技术-人工智能初步》教案
课 题 第1章人工智能概述1.1人工智能基础 课 型 班课 课 时 1
授课班级 高一1班
学习目标 理解人工智能的定义及其重要性。 学生能够描述人工智能的发展历程，包括其在信息技术、互联网等领域的应用。 学生能够引用《辞海》、《不列颠百科全书》及《人工智能标准化白皮书（2018版）》中对人工智能的定义，并理解其含义。 掌握人工智能的基本特征。 学生能够识别和解释人工智能系统是由人类设计、为人类服务的本质。 学生能够列举人工智能系统的基本特性，如感知环境、产生反应、与人交互、适应特性、学习能力、演化迭代和连接扩展等，并给出相应的例子。 理解人工智能如何模拟和延伸人类智能。 学生能够解释人工智能如何通过数据采集、加工、处理、分析和挖掘来形成有价值的信息流和知识模型。 学生能够讨论人工智能系统如何帮助人类完成复杂工作，并与人类协作、优势互补。 探讨人工智能的未来发展趋势和应用前景。 学生能够基于人工智能的特征和当前技术发展，预测人工智能未来的发展方向。 学生能够讨论人工智能在各行各业中的应用潜力，以及可能带来的社会影响。
学习重难点 教学重点 人工智能的定义和历史背景 介绍人工智能从1956年达特茅斯会议至今的发展历程。 比较不同来源（如《辞海》、《不列颠百科全书》和《人工智能标准化白皮书（2018版）》）对人工智能的定义。 人工智能的基本特征 讲解人工智能系统是如何设计、如何为人类服务的。 详细分析人工智能的四个基本特性： 感知环境与产生反应 与人交互和互补 有适应特性和学习能力 演化迭代和连接扩展 人工智能的实际应用及其影响 举例说明人工智能在搜索引擎、智能硬件、机器人和无人机等领域的应用。 讨论人工智能如何改变人们的生活和工作方式，以及其在未来可能的发展方向。 教学难点 人工智能定义的多样性和复杂性 学生可能难以理解不同来源对人工智能定义的差异性和联系。 教学中需要引导学生理解不同定义背后的共同点和区别，以及这些定义对人工智能发展的意义。 人工智能基本特性的深入理解 特性如感知环境、与人交互、适应特性等涉及复杂的技术和理论，学生可能不容易理解。 通过具体案例和实际应用场景，结合图示、视频等多媒体材料，帮助学生形象、直观地理解这些抽象概念。 人工智能的未来趋势和影响的讨论 预测人工智能的未来发展需要对当前技术趋势有深入的理解，同时考虑社会、经济、伦理等多方面因素。 教学中应鼓励学生基于已有的知识和信息，开展批判性思考和创新讨论，培养他们的前瞻性和综合分析能力。
教学方法 讲授法 使用直接讲授的方式介绍人工智能的历史背景、基本概念和定义。 解释人工智能的基本特征和关键理论，为学生提供必要的知识基础。 案例分析法 结合搜索引擎、智能硬件、机器人等实际案例，讨论人工智能的应用和影响。 通过具体例子，帮助学生理解人工智能技术在现实世界中的运用。 互动讨论 鼓励学生就人工智能的不同定义和特性进行小组讨论，以促进理解和批判性思维。 在课堂上提出问题，激发学生思考，并鼓励他们分享自己的见解和预测。 多媒体教学 利用视频、图表和动画等多媒体材料来展示人工智能的工作原理和应用场景。 通过视觉和听觉的结合，增强学生对复杂概念的理解。 归纳总结 在每个知识点讲解后，进行归纳总结，强调重点内容，确保学生抓住关键信息。 课程的最后，回顾和概括人工智能的基础知识点，帮助学生构建知识体系。 自主学习引导 提供扩展阅读材料和在线资源，鼓励学生在课外进行深入学习。 布置相关的课后作业，促使学生通过实践进一步巩固所学知识。 反馈与评估 通过提问、小测验和作业来评估学生对课程内容的理解和掌握情况。 及时提供反馈，帮助学生识别和纠正理解中的错误，促进学习效果。
课前准备 教材和资源准备 收集并整理人工智能相关的教材、参考资料，包括《辞海》、《不列颠百科全书》以及《人工智能标准化白皮书（2018版）》等。 准备多媒体教学材料，如人工智能相关的历史照片、现代人工智能应用案例的视频、动画演示等。 教学内容规划 设计教学流程和时间分配，确保每个教学环节（如讲授、互动讨论、案例分析）都有充足的时间。 制定详细的教学大纲，明确每个部分的教学内容和重点。 互动和讨论准备 准备课堂讨论的问题和主题，如人工智能定义的多样性、人工智能对生活和工作的影响等。 设计小组讨论的活动，鼓励学生分享观点并促进互动学习。 技术和设备检查 确保多媒体设备（如投影仪、电脑、音响系统）处于良好状态，确保教学过程中的技术顺畅。 准备和测试任何特殊软件或应用程序，特别是那些用于展示人工智能概念和模拟的工具。 学生背景了解 了解学生的学习背景和兴趣，以便在教学中做出相应的调整，更好地吸引学生的注意力。 准备一些入门级别的问题，以评估学生对人工智能的初步认识。 作业和评估准备 设计课后作业，旨在帮助学生巩固在课堂上学到的知识。 准备课堂小测验或测试，以评估学生的理解程度和学习成果。 教学态度和心理准备 准备开放和包容的教学态度，鼓励学生提问和探索，创建一个积极的学习氛围。 心理准备应对可能的问题和挑战，如学生提出的预料之外的问题或对复杂概念的解释需求。
教学媒体 投影仪和屏幕 用于展示课程幻灯片，包括人工智能的定义、历史背景、基本特征等关键信息。 显示人工智能相关的图像、图表和视频，以增强学生的视觉体验。 计算机和多媒体播放设备 计算机用于控制教学幻灯片、播放视频和打开相关软件或应用程序。 多媒体播放设备用于播放人工智能相关的多媒体内容，如纪录片片段或示例视频。 扬声器系统 确保教室各个角落的学生都能清晰地听到音频内容，包括讲座录音和视频声音。 互动白板或智能平板 用于书写、绘图和展示互动内容，帮助学生更好地理解复杂的概念。 可以通过触摸屏功能直接在屏幕上注释或高亮显示教学内容。 网络连接 确保可以实时访问互联网，以便在课堂上查找和展示最新的人工智能新闻、研究进展或案例研究。 用于访问在线资源和工具，如人工智能模拟器或编程环境。 教学应用程序和软件 使用专门的教学软件来创建和展示动画或模拟人工智能算法的工作原理。 使用模拟软件，让学生亲自体验人工智能系统的设计和开发过程。 实物展示 展示与人工智能相关的硬件，如小型机器人、智能设备或传感器，以直观地展示人工智能技术的应用。 打印材料和手册 分发关于人工智能基础知识、案例研究和练习题的打印材料，供学生课后复习和参考。 调查和测验工具 使用电子调查或测试工具来评估学生的理解程度和反馈，促进课堂互动。
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 引入话题：首先介绍人工智能在现代社会中的广泛应用，如搜索引擎、智能硬件、机器人和无人机等，并强调其重要性。 展示实例：通过展示一些人工智能应用的实际案例，如自动驾驶汽车、智能客服等，激发学生的兴趣。 提出问题：提问学生什么是人工智能？他们对此有何理解？并引导学生思考人工智能与人的智能的区别。 聆听教师的介绍，观看实例展示，初步认识人工智能。 思考并回答教师提出的问题，分享自己对人工智能的理解。 通过实际案例引导学生关注人工智能，激发学习兴趣。 提出问题，引导学生主动思考，形成对人工智能的初步认识。
活动二： 调动思维 探究新知 呈现定义：展示不同领域和书籍对人工智能的定义，并解释其中的核心概念。 分析特征：详细讲解人工智能的基本特征，如感知环境、与人交互、适应性和学习能力等。 引导讨论：提出问题，引导学生思考人工智能如何模拟和扩展人的智能。 阅读并理解教师展示的人工智能定义，对比不同定义之间的异同。 跟随教师讲解，理解人工智能的基本特征，并思考这些特征在实际应用中的体现。 参与讨论，发表自己对人工智能模拟和扩展人的智能的看法。 通过呈现不同定义，帮助学生全面了解人工智能的概念。 讲解基本特征，深化学生对人工智能的理解。 通过讨论，培养学生的思考能力和表达能力。
活动三： 调动思维 探究新知 案例分析：分析一些具体的人工智能应用案例，如智能家居、医疗诊断等，展示人工智能如何改变生活和工作方式。 提出问题：引导学生思考人工智能的未来发展趋势和可能面临的挑战。 分组讨论：将学生分成小组，讨论人工智能在特定领域（如教育、交通等）的潜在应用和影响。 观看案例分析，理解人工智能在实际应用中的作用和价值。 思考并回答教师提出的问题，探讨人工智能的未来发展趋势和挑战。 分组讨论，与小组成员交流意见，形成对人工智能在特定领域应用的见解。 通过案例分析，加深学生对人工智能应用的理解。 探讨未来发展趋势和挑战，培养学生的前瞻性和批判性思维。 分组讨论，提高学生的团队协作能力和交流能力。
活动四： 巩固练习 素质提升 布置练习：提供一些与人工智能相关的练习题或项目任务，要求学生独立完成或合作完成。 点评反馈：收集学生的练习或项目成果，进行点评和反馈，指出优点和不足。 总结回顾：回顾本节课的学习内容，强调重点知识和关键概念。 独立完成或合作完成教师布置的练习题或项目任务。 接受教师的点评和反馈，了解自己在学习过程中的表现。 回顾并总结本节课的学习内容，巩固对人工智能的理解和认识。 通过练习和项目任务，检验学生对人工智能知识的掌握程度。 通过点评和反馈，帮助学生及时发现问题并改进学习方法。 总结回顾，巩固学习效果，为后续学习打下坚实基础。
课堂小结 作业布置 课堂小结： 今天我们一起探讨了人工智能的基础知识，包括人工智能的定义、起源以及其基本特征。我们了解到人工智能是一个极具挑战性的领域，它与信息技术、互联网等领域的发展密切相关。我们从不同来源了解了人工智能的定义，包括《辞海》、《不列颠百科全书》以及我国的《人工智能标准化白皮书（2018版）》。这些定义帮助我们从多个角度理解了人工智能的含义和范畴。 我们还学习了人工智能的基本特征，包括它的设计初衷是服务于人类，基于数据的计算过程，以及它如何通过感知环境、与人交互、自我适应和学习来扩展人类的能力。特别值得注意的是，人工智能系统不仅能感知环境并作出反应，还能与人进行交互和协作，这为人工智能的未来应用提供了广阔的想象空间。 作业布置 请查阅资料，找出至少两个人工智能在现实生活中的应用实例，并简要描述它们是如何工作的。 根据今天学到的内容，写一篇短文，题目为“我眼中的人工智能”，阐述你对人工智能的理解和看法，字数不少于300字。 选择一个人工智能的特征（如学习能力、与人交互等），通过网络或图书资源进行深入研究，并撰写一份报告，介绍该特征的技术原理、发展现状以及可能面临的挑战或伦理问题。
板书设计 1.1 人工智能基础 【小节】1.1.1 初识人工智能 人工智能的挑战性与关联领域 人工智能的起源：1956年达特茅斯会议 人工智能的定义： 《辞海》： 模拟、延伸和扩展人的智能的科学 《不列颠百科全书》： 计算机或机器人执行智能任务的能力 《人工智能标准化白皮书（2018版）》： 模拟、延伸和扩展人的智能以获得最佳结果的系统 【小节】1.1.2 人工智能的基本特征 由人类设计，为人类服务 本质为计算，基础为数据 能力： 感知环境 产生反应 与人交互 与人互补 特性： 适应环境 学习能力 演化迭代 连接扩展
教学反思 在今天的课程中，我们深入探讨了人工智能的基础概念及其基本特征。通过对人工智能的历史背景、定义以及实际应用案例的讲解，我尽力为学生们提供了一个全面而深入的理解框架。 首先，我很满意学生们对于“什么是人工智能”的讨论表现出了浓厚的兴趣。通过回顾人工智能从1956年达特茅斯会议至今的发展历程，学生们能够理解到人工智能是一个动态发展且持续扩展的领域。然而，我也意识到，对于人工智能的多种定义仅仅进行展示和解释可能不足以让学生充分吸收和理解，未来可以考虑让学生自己尝试定义人工智能，以促进更深层次的思考和理解。 在介绍人工智能的基本特征时，我采用了教材内容与实际案例相结合的方式，帮助学生更好地把握这些抽象的概念。通过实例，如自动化的个性化推荐系统等，学生们能够更清楚地看到人工智能技术是如何在现实生活中被应用的。然而，我也发现这部分内容的深度与学生的预备知识之间存在一定的差距，一些学生在理解“如何通过数据的采集、加工、处理来形成有价值的信息流和知识模型”时遇到了困难。因此，在未来的教学中，我计划增加更多具体示例，并可能引入一些基础的数据科学概念，以帮助学生构建起更扎实的基础。 此外，我还注意到，在讨论人工智能的交互与互补特性时，部分学生难以理解机器如何“理解”人类。针对这一点，我计划引入更多关于自然语言处理和机器学习的内容，通过具体的技术手段来解释这一过程。 总的来说，今天的课程是一个探索和发现的过程，不仅对学生们而言，对我自身亦是如此。通过学生的反馈和我自己的教学回顾，我认为在未来的课堂上，我需要更多地考虑如何将抽象的理论与学生的实际生活经验相结合，以及如何调整教学策略，以满足不同学生的需求。我期待着在不断的教学实践中不断改进，更好地帮助学生理解和掌握人工智能的核心知识。