探秘人工智能小学人工智能教案

发表时间：2023-07-03 18:52:12

探秘人工智能

新课讲授

1、语音识别的概念和工作原理

小优起床后向智能音箱询问天气情况，在短短的几秒钟内，智能音箱使用语音识别和自然语音理解技术，迅速地知道了小优在问什么，并且准确无误地回答他。

讨论：什么是语音识别呢？和你的组员一起讨论一下给出你们的定义吧。

出示语音识别流程图。

我们说一句话，音箱要能识别出我们讲了哪些字词，这是“语音识别”。识别出一段文字之后，再通过音箱里的智能模块，运用自然语言理解技术来理解这段文字的意思，然后再决定下一步要做什么。“自然语言理解”就是当机器知道我们讲了哪些字词后，还要尝试理解这些字词所组成的句子的意思。

提问：除了跟智能音箱说话，同学们还和其他电子设备说过话吗？

智能手机、智能手表、博物馆里的智能机器人等等，随着人工智能和物联网的发展，未来我们可以用声音和更多的电子设备进行交流。

2、介绍无人驾驶

小优乘坐的无人驾驶汽车也是现在很热门的应用。简单来说，无人驾驶就是不需要人来驾驶汽车，而是让汽车自己行驶，这背后，离不开AI技术的支持。我们通过一段视频来进行了解。

播放视频：这款5G无人驾驶车有点牛。

通过视频我们知道，无人驾驶技术需要解决车辆定位、环境感知、路径规划等技术难题。在今年抗击新冠病毒的战役中，也有企业使用无人驾驶的配送车运送物资给医院，虽然目前无人驾驶技术在国内仍然处于小范围试用阶段，但随着5G技术的推广，无人驾驶肯定会有更广阔的应用前景。

3、人脸识别的概念和应用

大家还记得小优是怎么进入校园的吗？他是“刷脸”进入校园。

出示人脸识别工作过程GIF。

刷脸用到的是人脸识别技术，人脸识别的过程是这样的：首先它会自动找到人脸的位置，接着提取人脸的特征，然后把提取到的特征和数据库里保存的特征作比较，最终判断是不是同一个人。

提问：人脸识别在生活中还有哪些应用呢？

比如刷脸支付、刷脸登录、刷脸通过高铁闸机等等。下面我们通过视频来进一步了解人脸识别技术。

播放视频：刷脸。

思考讨论：人脸识别技术现在已经比较成熟，那么同学们觉得，人脸识别技术可以怎样运用在校园里呢？

播放视频：人脸识别在校园里的应用。

提问：人脸识别技术在校园里有非常多的应用，但是这些人脸识别技术是不是都有利于我们呢？

当人脸识别技术用在监视我们的课堂表情的时候，学校仿佛变成了监狱，孩子们小小年纪就要学会演戏，这是不尊重孩子们的人格，侵犯了大家的隐私，同学们觉得在这样的监控环境下学习对咱们好吗？所以当人脸识别技术被错误的使用时，它变成了一项“反教育”技术。任何技术开发出来都是为了方便我们的生活，但是一定要把技术用在正确的、合适的地方，否则一项便利的技术也会给我们带来不便。

另外，请同学们注意，和家庭住址、身份证信息一样，我们的人脸信息也属于我们的个人隐私，千万不要轻易把你的照片泄露给陌生人或者陌生的网络平台。

4、介绍机器学习技术

让我们再回想一下，小优和同学一起赏花的时候，使用识花软件来辨别花朵的品种，先进的识花软件通常采用机器学习技术，让机器像人脑一样，通过自我学习来识别植物。

什么是“机器学习”呢？

出示机器学习流程动画。

我们可以把机器想象成一个幼儿，机器学习的过程跟幼儿学习的过程类似，我们给机器观看很多张植物的图片，并告诉机器这一张图片上是哪种植物，那一张上面又是哪一种植物，当机器学习了足够多的图片之后，就能自己总结出各种植物的特点，这时，再给它看一张我们拍摄的植物照片，机器通过比较，分析照片里植物的特点，就能准确地告诉我们这是哪种植物。

5、人工智能的概念和意义

今天，小优接触到了语音识别、自然语音理解、无人驾驶、人脸识别、机器学习等这么多技术，这些都是AI的热门应用。除了这些，在我们生活中还有大量的AI应用，比如，我们可以通过指纹解锁大门、解锁手机；可以运用AI写诗、作曲、绘画；还可以运用AI治理城市；甚至还有打败人类围棋世界冠军的AI机器人AlphaGo。

讨论：我们了解了这么多的人工智能应用，那到底什么是人工智能呢？

人工智能是计算机科学的一个分支，是研究计算机模拟人的某些思维过程和智能行为（如学习、推理、思考、规划等）的学科。简单地说，人工智能是研究让机器能听会看，学会和人一样思考问题的一门科学。如果机器也能像人类一样，看得懂，听得懂，能说会道，能思考并解决问题，那我我们认为机器拥有了“智能”。而这些智能，其实是人类利用高端的算法赋予机器的。

思考题：未来智能机器人会取代人类吗？

同学们可能开始担心，未来AI会把人类取代，老师觉得AI是不可能取代人类的，因为有些事情只有人类做得到，AI是无法做到的。比如我们向家人表达爱，这种情感上的沟通就不能依赖AI，AI目前也难以体会人类的复杂情感。再比如，人类拥有创新能力，能够发挥聪明才智进行发明创造，而AI就不具备这样的能力。

随着时代的发展，我们国家越来越重视人工智能的研究和应用，2017年7月8日，国务院印发了《新一代人工智能发展规划》，将人工智能上升为国家战略，同学们，我们作为成长在信息时代的青少年，也有责任了解人工智能，为将祖国建设成创新型国家和世界科技强国贡献一份力量。

6、课后深入学习人工智能的方法

作为学生，我们在课后可以怎么学习人工智能呢？我们可以请教老师，可以查阅人工智能的相关书籍，还可以通过在线平台探索人工智能的热门应用，这里老师通过“腾讯AI”平台示范一下。

演示：“腾讯AI”平台上“人脸检测与分析”的使用。

老师的演示就到这里，同学们课后可以自己打开网页探究学习。

通过小组讨论锻炼学生合作探究能力和概括能力。

引导学生列举语音识别在生活中的应用，使学生有更直观的感受。

使用视频直观演示无人驾驶汽车的构成和作用。

将人脸识别与生活中的例子结合讲授，加强学生对人脸识别的印象，并通过视频介绍加深学生对人脸识别的认知。

通过小组讨论锻炼学生合作学习能力，并通过开放性问题培养学生创新思维能力。

使学生有辩证看待问题的思维。

加强个人隐私教育。

对于学生未学习的内容采用讲授法，解答疑惑。

拓展人工智能的应用范围，并采取小组讨论方式培养学生合作探究及概括能力。

开放性思考题，锻炼学生逻辑思维能力和表达能力。

介绍在线学习平台，提供学生课后深入学习人工智能的工具和手段。

《小学人工智能基础》教学用书正式出版发行

▲图为教学用书编写研讨会现场

本套教学用书区别于现有的创客、开源硬件和编程课程，从人工智能时代信息素养普及角度出发，在教学过程中更加注重普及性、生动性、趣味性和实践性。让学生在体验中感悟人工智能的魅力，激发学生的学习兴趣，更进一步的培养学生的计算思维、创新设计思维等能力。

例如，在学习图像识别之前，首先要学习二进制、0和1表示信息、像素、图像的二值化、最终让学生用0和1的逻辑去认识图像识别，给学生正确的教育认知体系，但不会让学生过早接触晦涩难懂的概念。

▲图为教学用书配套教具箱

“小学人工智能教育首要的不应该是学习新技术，而是培养兴趣，从基本知识、基础教育开始，引导学生养成适应智能社会的素养。“教学用书主编之一北京建筑大学秦建军副教授表示。

该教学用书已在各地课堂完整试用

目前，北京东城区的北京一师附小、府学胡同小学等6所新一代人工智能实验校已在上个学期试用了该教学用书，20多位信息技术教师面向近2000名学生系统开设了人工智能课程。

北京第一师范学校附属小学的李婷老师在授课后表示：“结果出乎预料的好，学生不仅对上课的内容非常感兴趣，而且接受能力也很强。有一个学生在课后对我说的话让我印象很深刻，他说’老师，通过二进制内容的学习，我感觉1和0能够表示一切了’。通过他的反馈，我能深刻地感觉到小学人工智能教育不是要让学生掌握多么难懂的知识或技能，而是对学生思维的启发，这才是对学生影响更深远的事”。

此外，河北、湖南、吉林、陕西、四川等地的数十所学校也已经采用本套教学用书开展小学人工智能的课内教育。其中，河北省涞水小学还建设了200多平的人工智能实验室，与人工智能课程相配合，对学生进行更为全面的兴趣启发和思维能力培养。

可成为推广性的小学人工智能教材

《小学人工智能基础上册、下册》获得多位教育和人工智能领域的著名专家的认可。我国著名教育家、国家教育咨询委员会委员、国家总督学顾问陶西平先生认为：“这套书围绕人工智能知识点展开、突出思维素养的培养、学生认知能力和兴趣启发视角，并且延续了教学者的教学习惯，可以成为推广性的小学人工智能教材。“

联合国教科文组织产学合作教席理事长、北京交通大学查建中教授在阅读全书后评价到“我们国家未来的科技人才能真正做到德才兼备，仅靠一套好的教材是不够的，建议广大教育工作者要重视人工智能伦理教育，培养学生的是非观、社会责任感和道德情操，增强学生的信息安全意识，这是人工智能教育普及中的非常重要的一环。我真诚的地希望这套教材是小学人工智能教育的一个新起点，引导我们的孩子们自信、从容、理性地迎接即将到来的科技新时代。”返回搜狐，查看更多

高中信息技术《感受人工智能的魅力》教案

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23上教资笔试早鸟计划2班

一、教学目标

1.知道人工智能的部分研究领域，并能分辨出人工智能在生活中应用。

2.通过小组讨论等方法知道人工智能的研究领域，提高思考学习、合作交流的能力。

3.通过本节课的学习，感受人工智能的魅力，体会人工智能对现代社会的影响。

二、教学重难点

【重点】人工智能的研究领域。

【难点】人工智能在生活中的应用。

三、教学过程

(一)导入新课

播放2019年北京人工智能展览会的视频，提出问题：在视频中都看到了哪些你熟知的人工智能技术呢?【无人机、3D打印、智能机器人】

教师总结：看来同学们对人工智能也有一定的了解。人工智能现已进入我们的生活，逐渐改变着我们的生活方式。人工智能的研究领域非常广泛，本节课我们就来一起探讨一下人工智能的部分研究领域。

(二)新课讲授

1.人机交互

教师讲解：人机交互技术主要是研究人与计算机之间的信息交换，包括人到计算机和计算机到人的信息交换两部分。

提出问题：

(1)人到计算机和计算机到人的信息交换的例子吗?【人可以借助键盘、鼠标输入设备去向计算机传递信息;计算机可以通过打印机、显示器等输出设备给人提供信息】

(2)人机交互技术有哪些方面?【人机交互技术除了传统的基本交互和图形交互外，还包括语音交互、情感交互、体感交互及脑机交互等技术，其中语音交互是一种高效的交互方式】

(3)语音交互四个过程是什么?【语音采集完成音频的获取、采集及编码;语音识别完成语音信息到机器可识别的文本信息交换;语义理解根据语音识别转换后文本字符或命令完成相应的操作;语音合成完成文本信息到音频信息的转换】

教师总结：一般语音交互过程包括语音采集、语音识别、语义理解和语音合成。语音交互是人类沟通和获取信息最自然、便捷的手段，能为人机交互带来巨大变革。

2.图像识别与生物特征识别

教师讲解：人工智能领域除了人机交互外，图像识别与生物特征识别在生活中也有很多应用。

教师提出问题：多媒体展示的指纹识别、人脸认证等图片属于人工智能的哪项技术领域。【图像识别与生物特征识别】

布置任务：前后四人为一组讨论5分钟的时间，并回答以下问题：

(1)什么是图像识别与生物特征识别?【图像识别技术是利用计算机对图像进行处理、分析和理解，以识别各种不同模式的目标和对象的技术;生物特征识别技术也是在它的基础上发展起来的，通过生理或行为特征对个体身份进行认证】

(2)图像识别和生物特征识别技术在生活中的应用有什么?【图像识别技术：医疗领域的CT技术、通讯领域的电视会议等;生物特征识别技术：指纹识别、人脸识别等】

3.自然语言处理

教师提出问题：打开百度搜索百度翻译完成一段中文的中译英操作，这属于人工智能领域的什么技术呢?【自然语言处理】

布置任务：同桌两人一组，3分钟的时间进行探究，并回答以下问题：

(1)什么是自然语言处理?【计算机科学和人工智能领域中的一个重要方向，主要研究实现人与计算机之间用自然语言进行有效通信、交流的各种理论和方法。】

(2)自然语言处理技术所涉及的领域有哪些?【机器翻译、语义理解和问答系统】

(3)各个领是域所实现的功能又是什么呢?【机器翻译利用计算机技术实现从一种自然语言到另外一种自然语言的翻译。语义理解则是利用计算机技术实现对文本篇章的理解，并且回答与篇章相关的问题。问答系统技术指让计算机像人类一样用自然语言与人交流的技术，人们可以向问答系统提交用自然语言表达的问题，系统会返回关联性较高的答案】

教师总结：自然语言处理在生活中的应用很广泛。

4.机器学习

多媒体展示机器学习示意图及机器学习过程。

提出问题：机器学习的关键过程是怎样的?【“训练”与“预测”是机器学习的两个过程,“训练”产生“模型”，“模型”指导“预测”】

教师补充：机器学习会模拟人类的学习行为，以获取新的知识或技能，同时不断完善自身的性能，是人工智能的核心。

教师演示：智能手机的图像分类功能。

教师提问：这使用了哪一项技术?【深度学习】

教师讲解：深度学习就是“深度神经网络的学习”，是机器学习的一个重要领域。

布置任务：请学生自主阅读课本探究深度学习的实质。

教师总结：深度学习的实质就是通过构建具有较多隐层的网状学习模型和海量的训练数据来学习更有用、更高阶的特征，从而提升分类和预测的准确性。

(三)巩固提高

提出问题：目前很多网络平台都设计有“客服”功能。找到一个网络平台的“客服”，请设计一个提问方案，并实施该方案，判断该客服是人还是人工智能程序，说明原因。

【重复问客服同一个问题，观察客服的情绪变化。若客服出现不耐烦情绪，则为人工客服;若客服没有出现情绪变化，则为人工智能程序】

(四)小结作业

小结：教师提问人工智能技术的领域及其应用，学生说出人机交互等领域及其相关应用。

作业：完成课后的项目实施，感受人工智能的魅力。

河南强化中小学人工智能教育，到2024年再创建500所人工智能实验校

图源：Pixabay芥末堆文近日，河南省教育厅印发《关于进一步加强和改进中小学人工智能教育的通知》，加快构建河南省中小学新一代人工智能领域人才培养体系和科技创新体系，全面提升人工智能领域人才培养质量。

按照工作计划，在已创建的首批14个中小学人工智能教育实验区、200所中小学人工智能教育实验校基础上，到2024年，再创建50个人工智能教育实验区和500所人工智能实验校；到2026年，培育20个人工智能教育示范区和200所人工智能教育示范校；到2030年，培育100个人工智能教育示范区和1000所人工智能教育示范校。

通知提出五大行动：

实施人工智能教育新基建行动

1.建设人工智能教育服务平台

建设全省统一、多级应用的中小学人工智能教育服务平台，搭建融合线上线下的智能化学习空间，汇聚优质课程资源、学习工具、教学服务等，实现多元化资源和服务供给。

2.推进人工智能教育环境建设

制定中小学人工智能教育空间建设标准，支持建立一批标准化区域人工智能教育中心（基地）。制定中小学人工智能教育教学装备标准，加强人工智能装备质量监督检验。支持有条件的学校建设集“教学服务、应用实践、智能示范”为一体的综合性人工智能教学空间。

3.提升人工智能教育服务支撑能力

扩展人工智能教育服务的应用场景，加强“精品课”“名师课”“名校网络课”等推广应用，扩大优质资源覆盖面。开发基于大数据的智能诊断、资源推送和学习辅导等应用，促进学生个性化发展。开发基于人工智能的智能助教、智能学伴等教学应用，实现“人机共教、人机共育”，提高教育教学质量。

实施人工智能教育课程体系建设行动

1.规范课程建设，建立常态机制

落实在中小学设置人工智能相关课程的政策要求，以发展学生人工智能素养为导向，强化顶层设计，规范课程研发。制定人工智能教育课程开展保障措施，确保课程开设制度化、规范化、常态化。

2.强化资源建设，推动优质共享

通过研发、引进等方式，丰富教学配套资源、在线数字资源，为人工智能教育提供资源支撑。结合地方实际、学校文化、特色培育与多样发展，以深化课程改革和育人方式创新为重要突破口，鼓励中小学校开发基于校本的人工智能项目化学习资源。通过开展评选活动，遴选优质资源和典型案例，满足人工智能教育教学需求。

实施人工智能教育融合创新行动

1.开展教学创新，提升教学质量

以提升教育教学质量为目的，为中小学人工智能教育融合创新教学提供智库支持。深入开展基于云平台的网络化、沉浸式、智能化的创新型教学方式研究。积极开展创新教学方式试点，大力推进互动式、合作式、研究型、项目化人工智能教学方式。

2.加强示范引领，推进协同成长

接续开展人工智能教育实验、示范区（校）创建工作。强化首批实验区（校）创建、验收、指导和服务。遴选具有创新理念、高质量、有特色、可持续发展的示范区（校），发挥示范引领作用。支持实验区、示范区开展中小学人工智能教育创新课堂和研究团队建设。

3.实施数据赋能，促进数字化转型

利用人工智能技术推进信息技术与教育教学的融合创新，构建智能环境下的教学组织方式，加强教与学过程的数据分析，推广数据驱动的差异化教学与个性化学习。探索数据赋能在人工智能教育教学、管理、评价等方面的应用范式和最佳实践。

实施师生人工智能素养提升行动

1.加强人工智能教育师资队伍建设

整合高校、科研机构、社会力量等多方资源，通过联合联办等多种方式，逐步实现每校不少于2人的人工智能教育教师配置，打造满足全省人工智能教育需要的师资队伍。

2.开展人工智能教育师资培训

开展人工智能教育教师的全员培训。建立省、市、县（区）、校多层级培训机制，不断扩大培训规模、不断创新培训模式，不断优化“项目教师-骨干教师-名师”的培养路径，加快提升教师人工智能素养。培训学时计入中小学教师继续教育学分。

3.促进中小学生人工智能素养提升

结合人工智能的前沿技术与发展趋势，引导学生学习人工智能的基础原理与技能，感悟人工智能学科方法与学科思想,建立健全人工智能教育素养评估指标模型，实施人工智能素养评估，并纳入学生综合素质评价。

实施人工智能教育品牌创建行动

1.加强人工智能教育竞赛品牌建设

引入国内外成熟的人工智能教育相关赛事，积极构建以赛促学、以赛促教、以赛促研的多元竞赛体系。结合河南省人工智能教育发展与实践，进行优化整合，打造具有河南特色的中小学人工智能教育品牌赛事。整体推进省、市、县（区）、校级赛事活动发展，通过丰富的竞赛成果输出提升我省中小学人工智能教育整体水平与影响力。

2.拓展人工智能教育活动形式

通过科技节、夏令营、研学活动等形式，积极创设良好的人工智能学习环境，积极拓展人工智能创设多元化的探索主题和实践活动，开展形式多样的人工智能科技创新实践，为省级、国家级、国际性竞赛遴选输送种子选手，全面培养学生探究、沟通、创新和协作能力。

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