《人工智能之机器学习》教学设计.docx

人工智能之机器学习教学设计课题内容来源：慧编程课题名称：人工智能之机器学习课时：一课时授课对象：七年级学生一、目标确立的依据（-）课程标准依据：2017年7月国务院发布的新一代人工智能发展规划，把发展新一代人工智能作为 国家战略，明确提出“实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程”。教育部发布的普通高中信息技术课程标准中明确将人工智能教学列入必修1 “数据 与计算”中，并要求“通过人工智能典型案例的剖析，了解智能信息处理的巨大进步和应用 潜力，认识人工智能在信息社会中的重要作用；并指出“人工智能技术是当前信息技术应用 发展的热点之一，它在求解策略和处理手段上具有独到之处”，要求学生“通过部分信息技 术工具软件的使用，体验其基本工作过程，了解其实际应用价值”。（二）课题分析：本节课选自我区初中信息技术校本课程人工智能单元。本单元共5个主题，分别是 人工智能初识、异口同音、车牌识别、智能垃圾分类和智慧社区。本课是在第四个主题的基 础上进行了修改与补充，内容是理解机器学习的工作原理，体验慧编程中机器学习的使用过 程，结合生活实际，从课堂指定主题中选择其中一个，制作一个体现机器学习的程序作品。 通过学习本课，帮助学生加深对机器学习的理解，立足生活解决问题。（三）学情分析：本节课的学习对象是七年级的学生。知识储备上，对信息学科知识和计算机相关知识有初步的积累，经过小学阶段图形化编 程的学习已经掌握了图形化编程基础，了解了各个积木类别的用法。通过人工智能单元 前面三个主题的学习，对人工智能有一定了解，基本掌握慧编程中机器学习扩展中的语音交 互模块、车牌识别，能够使用慧编程做出一个完整的程序作品。在学段特征上，七年级的学生富有好奇心，求知欲强，喜欢新鲜有挑战的课堂活动，能 对一些现象进行梳理和简单推导。虽然生活中接触过机器学习的应用，但多数停留在有趣、 好玩的层面，对机器学习的原理和使用方法知之甚少。二、学习目标.通过游戏互动，对比人类学习，初步理解机器学习的原理。1 .通过完成“表情识别”活动，掌握机器学习模块的使用过程与方法：“训练模型”采 集样品、“识别结果”输出信息。2 .通过完成课堂案例，在编写程序的过程中，体验创作的乐趣，提高利用编程解决问题 的能力，实现将所学知识应用到实际生活并解决生活中遇到的具体问题。3 .通过思辨讨论，树立正确的科学技术应用观，再次感受机器学习在社会生活中的实际 应用价值，加深对机器学习的探索热情和创新意识。三、学习重难点学习重点：机器学习原理；机器学习模块的使用方法和过程。学习难点：综合应用机器学习模块与其他模块编写程序。四、教学方法本节课的主要学习内容是理解、学会机器学习模块，为了顺利完成以上内容，共设置三 个活动，活动L看谁学得快，活动2：添加“机器学习扩展”模块，活动3：新建训练模 型。活动1主要采用游戏体验、类比、观察的学习方法，理解机器学习的原理；活动2和活 动3通过自主探究、教师演示、微视频，学会添加、新建模型训练。三个活动贯穿课堂前半 部分；课堂后半部分以完成课堂案例程序作品为任务，学生自主选择案例，小组合作、展示 作品。整堂课以任务为驱动，以目标为导向，突出学生的学习主体性。五、评价任务.理解机器学习的原理。1 .掌握机器学习模块的使用过程与方法：“训练模型”采集样品、“识别结果”输出 信息。2 .将所学知识应用到实际生活并解决生活中遇到的具体问题。3 .树立正确的科学技术应用观。六、教学过程教学环节教学活动评价要点环节一新课导入导入语：为什么我们的邮箱可以像人一样识别出垃圾文件？为什么每 次打开新闻App,都能推荐 些我们感兴趣的新闻，让我们看了还 想看？为什么我们手机上的语音助手、语音输入法，能够知道我们 说的是什么？它们到底是怎么学会这些事情的？今天我们就来学 习我们的计算机或者机器是如何进行学习的。开门见 山，直接进入 主题。活动1:看谁学得快（1）识字活动，体验人类学习的过程;捱为燧擦【读音】 kuai【读音】 liao【读音】 teng4【凝】 wa看谁学的快环节二理解“学习”（2）通过程序，体验机器识字过程;（3）小结：机器学习的过程：收集收据、提取特征、建立模型、 应用模型。理解“学习环节三探究“学习”人的学习在得技彼建立模型收集数据 "机器学习提取特征应用模型活动2：打开慧编程，添加“机器学习扩展”模块，并观察添 加后代码区增加了哪些代码。操作提示：（观看微视频1或参考下方操作步骤）1）在"角色“下，点击积木区最下方的”添加扩展“按钮。2）在弹出的”扩展中心“页面，选择”机器学习“功能，点 击”添加“。3）返回编辑页。活动3：新建一个训练模型让Panda学习三种表情。操作提示：（观看教师演示或微视频2）操作顺口溜：新建模型，定数量，先起名称，再采样。u勿人9石：U忆丁冲,迨力5 ,如果:跌始果为激动，？那么1 CE）u f；t CT4 小的- J .O *参考代码:小结：通过“训练模型”按钮，完成了机器学习中的特征提取通过“看 谁学得快”活 动，对比人类 学习，分析机 器学习，得出 学习的过程： 收集数据、提 取特征、建立 模型、应用模 型。实现评 价任务一。实现评 价任务二：掌 握机器学习 模块的使用 过程与方法： “训练模型” 采集样品、 “识别结果” 输出信息。和模型建立。通过“识别结果”语句，完成了机器学习在程序中的 应用。环节四学以致用环节五分享交流环节六思辨探讨环节七课堂总结板书设计:师生讨论:机器学习在生活中的应用。出示课堂案例:垃圾分类 球类识别 校园门禁要求：以小组为单位，从上面的主题中选择其中一个，进行程 序设计。1.通过程序设计解决的生活问题是什么？ 2.结合思维导图或 流程图介绍程序执行过程：用到了哪些积木语句？不同角色之间如 何关联？ 3.你对作品哪些方面最满意？以小组为单位，结合思维导图或者流程图，对小组程序作品 进行讲解。其他小组进行点评：指出亮点和建议。通过在线投票，评选出今日“最佳创意小组”、“最佳技术 小组”、“最佳发布小组”、“最佳合作小组”。颁发由学校激光 雕刻社团提供的奖牌。1 .机器学习是真的机器本身具有的思维能力吗？2 .机器学习除了积极影响，也有一些消极影响，如何看待这一 现象。得出结论：所谓的机器习并不是真的机器自身所具备的思维能 力，而是人类借助机器实现动作的一系列活动。作为一名中学生， 要自觉遵守信息道德规范和相关法律法规，客观看待人工智能，积 极发挥它的正面效应。1 .通过观看视频，了解机器学习的四种类型：监督学习、无监 督学习、半监督学习、强化学习。本课属于监督学习。2 .登录问卷星进行课堂学习总结。实现评 价任务三：将 所学知识应 用到实际生 活并解决生 活中遇到的 具体问题。实现评 价任务四：树 立正确的科 学技术应用 观。