高中信息技术选修5教案-1.2.4 机器学习-教科版
文档属性
| 名称 | 高中信息技术选修5教案-1.2.4 机器学习-教科版 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 43.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 信息技术（信息科技） | ||
| 更新时间 | 2021-01-11 14:24:43 | ||
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文档简介
《人工智能和机器学习》教学设计
【教材分析】
本课是教学科学出版社选修教材《人工智能初步》中第一章1.2.4节《机器学习》，因为该教材编写较早，中间的部分内容已经不适应时代的发展，所以同时参考了华东师范大学出版社《人工智能基础》（高中版）1.4节《初露真容：人工智能与机器学习》。本节课是在上节课人工智能在各行各业中的应用的基础上，更深一步的学习人工智能的相关概念和机器学习的方式，为下面具体学习人工智能的实现打下基础。
【学情分析】
对于高一下学期的学生而言，他们已经学习了人工智能在各行各业中的应用，感受了身边的人工智能，对人工智能怀有巨大的好奇心，他们非常希望知道人工智能是如何实现的，学习动机强烈。部分学生可能会觉得机器学习的方法有难度，所以需要采用多种手段帮助学生理解。
【教学目的与要求】
1. 知识与技能
（1）了解图灵测试
（2）掌握人工智能的概念
（3）了解人工智能的输入及输出
（4）掌握机器学习的方式
（5）掌握在数据中学习和在行动中学习的过程
2. 过程与方法
（1）通过上网查找、阅读学案等完成简单部分的自学
（2）小组合作发挥部分学优生的作用
（3）通过观看视频激发学习兴趣、帮助理解
（4）将难点以图表形式呈现并结合相关实例进行突破
3. 情感、态度与价值观
（1）进一步激发学生探究人工智能的热情和积极态度的形成
（2）了解人工智能是一把双刃剑
（3）培养小组合作的团队精神
4. 行为与创新
通过新知的探究学习，培养学生学会学习的能力，帮助学生形成拓展性思维，并激发学习的积极性和创造性。
【教学重点与难点】
重点：
（1）人工智能的概念
（2）机器学习的方式
难点：
在行动中学习
在数据中学习
【教学方法与手段】
本课采用教师演示法、自主探究学习法、小组讨论法、练习法，并使用多种媒体完成教学。
【课时安排】
安排1课时。
【教学准备】
相关软件和教学资源。
【教学过程】
教学环节
教师与学生活动
设计意图
谈话导入
上节课我们感受了身边的人工智能，那么什么是人工智能的定义和标准，人工智能又是怎样实现的呢，我们今天一起来学习。
复习旧知，提出问题，揭示课题。
新知学习一
一、什么是图灵测试？
看一段来自综艺节目《极限挑战》的视频。请同学们上网查阅“图灵测试”相关内容，自学了解什么是“图灵测试”，并完成学案第二题的填写。
什么是人工智能？
请同学们思考，试着总结一下。
师生问答。
人工智能是通过机器来模拟人类认知能力的技术。它涉及很广，涵盖了感知、学习、推理与决策等方面的能力。最核心的能力就是根据给定的输入做出判断或预测。
实践活动：体验讯飞输入法中的语音识别技术（普通话、英语、粤语、四川话）
分小组思考和讨论
你在日常生活中接触到的人工智能技术，它们是根据什么输入，做出什么样的预测和判断呢？并填写学案第三题。小组比赛，看哪个小组总结的最快最准确。教师总结。
通过观看视频，激发学生学习兴趣，引导学生自学完成。
通过实践活动让学生提高学习兴趣，感受人工智能并理解输入与预测的关系。
通过小组讨论交流完成新知识的学习，教师总结提升
新知学习二
三、那么人工智能如何自动做出判断或预测？
方法1：人工定义规则
1、是否发烧？
2、是否秃头？真的是这样吗？
很多基于自然输入的应用，比如语言和图像的识别，很难以人工的方式定义具体的规则
复杂应用场景下建立完备的规则系统是非常昂贵而耗时的过程
方法2：机器学习
当代的人工智能普遍通过学习来获得进行预测和判断的能力，这样的方法被称为机器学习，它成为人工智能的主流方法。
四、机器学习的方式
阅读学案第四点，在数据中学习的相关内容，并完成学案第五题的问答。
在数据中学习
监督学习
无监督学习
半监督学习
为了更深刻的理解，看一段图片识别的视频。
介绍最新成果，鼓励学生未来去创造更好的方法。
2、在行动中学习
强化学习
强化学习模型一般包含：状态、动作、决策主体和可交互的环境，回报规则
完成学案6问答的填写。
学习强化学习过程
指出人工智能是双刃剑。
通过问题的层层推进，帮助学生发现问题、并提高分析、解决问题的综合能力。
通过阅读学案、完成学案练习进行自学。
较深的理论需要结合视频中的具体案例来理解。
通过图表法、举例帮助学生理解，突破难点
展望未来
激发兴趣
我们一起来看看未来在人工智能大力发展下，一天的生活将会是什么样？
播放视频
通过本节课的学习，我们更深入的了解了人工智能，希望对此感兴趣的同学，大学可以选择与人工智能相关的专业进行进一步的学习，我们一起改变未来。
观看视频，激发学生对人工智能的兴趣，感受美好生活，树立积极的生活态度。
总结
1. 今天的最优小组是：
2. 完成学案自我评价部分填写
总结反馈
板书设计
人工智能与机器学习
一、图灵测试
二、人工智能的定义
三、如何自动做出判断或预测？
1、人工定义规则（局限性）
2、机器学习
在数据中学习
监督学习
无监督学习
半监督学习
在行动中学习
强化学习
【教学反思】
本节课前面部分知识点相对容易些，学生理解的也比较快，后面部分理论较多，所以在设计时考虑学生情况，采用了观看视频，设计图表，小组讨论等方式帮助学生理解，从教学看，效果还是不错的，学生反馈也比较好。但是因为使用了三段视频，虽然视频已经经过加工剪辑，但是还是觉得时长过长了，现在又重新进行剪辑，在其他班上课时候反馈更好了些，这些细节方面还需要加强。
【教材分析】
本课是教学科学出版社选修教材《人工智能初步》中第一章1.2.4节《机器学习》，因为该教材编写较早，中间的部分内容已经不适应时代的发展，所以同时参考了华东师范大学出版社《人工智能基础》（高中版）1.4节《初露真容：人工智能与机器学习》。本节课是在上节课人工智能在各行各业中的应用的基础上，更深一步的学习人工智能的相关概念和机器学习的方式，为下面具体学习人工智能的实现打下基础。
【学情分析】
对于高一下学期的学生而言，他们已经学习了人工智能在各行各业中的应用，感受了身边的人工智能，对人工智能怀有巨大的好奇心，他们非常希望知道人工智能是如何实现的，学习动机强烈。部分学生可能会觉得机器学习的方法有难度，所以需要采用多种手段帮助学生理解。
【教学目的与要求】
1. 知识与技能
（1）了解图灵测试
（2）掌握人工智能的概念
（3）了解人工智能的输入及输出
（4）掌握机器学习的方式
（5）掌握在数据中学习和在行动中学习的过程
2. 过程与方法
（1）通过上网查找、阅读学案等完成简单部分的自学
（2）小组合作发挥部分学优生的作用
（3）通过观看视频激发学习兴趣、帮助理解
（4）将难点以图表形式呈现并结合相关实例进行突破
3. 情感、态度与价值观
（1）进一步激发学生探究人工智能的热情和积极态度的形成
（2）了解人工智能是一把双刃剑
（3）培养小组合作的团队精神
4. 行为与创新
通过新知的探究学习，培养学生学会学习的能力，帮助学生形成拓展性思维，并激发学习的积极性和创造性。
【教学重点与难点】
重点：
（1）人工智能的概念
（2）机器学习的方式
难点：
在行动中学习
在数据中学习
【教学方法与手段】
本课采用教师演示法、自主探究学习法、小组讨论法、练习法，并使用多种媒体完成教学。
【课时安排】
安排1课时。
【教学准备】
相关软件和教学资源。
【教学过程】
教学环节
教师与学生活动
设计意图
谈话导入
上节课我们感受了身边的人工智能，那么什么是人工智能的定义和标准，人工智能又是怎样实现的呢，我们今天一起来学习。
复习旧知，提出问题，揭示课题。
新知学习一
一、什么是图灵测试？
看一段来自综艺节目《极限挑战》的视频。请同学们上网查阅“图灵测试”相关内容，自学了解什么是“图灵测试”，并完成学案第二题的填写。
什么是人工智能？
请同学们思考，试着总结一下。
师生问答。
人工智能是通过机器来模拟人类认知能力的技术。它涉及很广，涵盖了感知、学习、推理与决策等方面的能力。最核心的能力就是根据给定的输入做出判断或预测。
实践活动：体验讯飞输入法中的语音识别技术（普通话、英语、粤语、四川话）
分小组思考和讨论
你在日常生活中接触到的人工智能技术，它们是根据什么输入，做出什么样的预测和判断呢？并填写学案第三题。小组比赛，看哪个小组总结的最快最准确。教师总结。
通过观看视频，激发学生学习兴趣，引导学生自学完成。
通过实践活动让学生提高学习兴趣，感受人工智能并理解输入与预测的关系。
通过小组讨论交流完成新知识的学习，教师总结提升
新知学习二
三、那么人工智能如何自动做出判断或预测？
方法1：人工定义规则
1、是否发烧？
2、是否秃头？真的是这样吗？
很多基于自然输入的应用，比如语言和图像的识别，很难以人工的方式定义具体的规则
复杂应用场景下建立完备的规则系统是非常昂贵而耗时的过程
方法2：机器学习
当代的人工智能普遍通过学习来获得进行预测和判断的能力，这样的方法被称为机器学习，它成为人工智能的主流方法。
四、机器学习的方式
阅读学案第四点，在数据中学习的相关内容，并完成学案第五题的问答。
在数据中学习
监督学习
无监督学习
半监督学习
为了更深刻的理解，看一段图片识别的视频。
介绍最新成果，鼓励学生未来去创造更好的方法。
2、在行动中学习
强化学习
强化学习模型一般包含：状态、动作、决策主体和可交互的环境，回报规则
完成学案6问答的填写。
学习强化学习过程
指出人工智能是双刃剑。
通过问题的层层推进，帮助学生发现问题、并提高分析、解决问题的综合能力。
通过阅读学案、完成学案练习进行自学。
较深的理论需要结合视频中的具体案例来理解。
通过图表法、举例帮助学生理解，突破难点
展望未来
激发兴趣
我们一起来看看未来在人工智能大力发展下，一天的生活将会是什么样？
播放视频
通过本节课的学习，我们更深入的了解了人工智能，希望对此感兴趣的同学，大学可以选择与人工智能相关的专业进行进一步的学习，我们一起改变未来。
观看视频，激发学生对人工智能的兴趣，感受美好生活，树立积极的生活态度。
总结
1. 今天的最优小组是：
2. 完成学案自我评价部分填写
总结反馈
板书设计
人工智能与机器学习
一、图灵测试
二、人工智能的定义
三、如何自动做出判断或预测？
1、人工定义规则（局限性）
2、机器学习
在数据中学习
监督学习
无监督学习
半监督学习
在行动中学习
强化学习
【教学反思】
本节课前面部分知识点相对容易些，学生理解的也比较快，后面部分理论较多，所以在设计时考虑学生情况，采用了观看视频，设计图表，小组讨论等方式帮助学生理解，从教学看，效果还是不错的，学生反馈也比较好。但是因为使用了三段视频，虽然视频已经经过加工剪辑，但是还是觉得时长过长了，现在又重新进行剪辑，在其他班上课时候反馈更好了些，这些细节方面还需要加强。