信息科技重大版 八年级下 人工智能与智慧社会 第二单元教学设计 走进人工智能

单元教学设计（一）单元基本信息学科信息科技实施年级八年级设计者刘俊《课程标准》模块人工智能与智慧社会单元名称走进人工智能单元课时3（二）单元教学规划1.单元概述1.1核心概念本单元属于“人工智能与智能社会”模块，对应《课程标准》内容要求（2）。本部分内容涉及的核心概念有数据、算法和人工智能，涉及的主要内容有理解人工智能的基本特征，了解人工智能所依赖的数据、算法和算力三大技术基础。1.2内容结构本单元围绕《课程标准》“人工智能与智能社会”模块内容要求（2）构建结构化知识体系。1.3教学过程1.4育人价值本单元以典型的人工智能案例自动驾驶为线索，围绕人工智能的特征及人工智能所依赖的数据、算法、算力三大技术基石展开。学生通过组建学习小组，探究体验自动驾驶之行程规划和驾驶控制功能模块，撰写“L4级自动驾驶“体验报告，理解人工智能的特征，了解人工智能所依赖的三大技术基础——数据、算法和算力。通过该单元项目，提升学生的智能素养，加强计算思维和解决问题的能力培养。2.单元学情分析本单元的教学对像是八年级的学生，对身边常见的人工智能应用有初步的了解，已初步体会到人工智能技术对学习、生活和工作带来的便捷、高效，但对人工智能技术缺乏整体的认识，需要通过学习进一步认识并探索其“智慧”的内核。同时，学生已经经历了小学阶段人工智能课程的初步体验，并对数据、算法已有一定了解，具备一定的自主学习基础和能力，对进一步探索典型的人工智能技术的工作逻辑和原理有很大的好奇心和兴趣。3.教学环境计算机教室，在线学习、交流工具或平台，文字处理或多媒体制作工具。4.单元教学目标通过分析典型的人工智能案例场景，理解人工智能的基本特征，了解人工智能所依赖的数据、算法、算力三大技术基础。5.教学过程课时（包括课名）任务序号教学主要任务第1课时任务1明确项目任务，分解项目，明确项目活动1任务任务2组建学习小组，明确分工；进行活动行程规划（最优路径选择）的探究实施任务3完成路线选择方案表，进行简单分享第2课时任务1明确项目活动2任务，分工完成包含车辆信息感知模块数据等的自定义维度数据表任务2建立数据分析逻辑，建立简单算法任务3根据数据表和算法，执行超车决策，填写驾驶控制决策表，并进行成果展示分享第3课时任务1撰写“L4级自动驾驶”体验报告任务2进行成果展示、交流准备任务3成果展示交流6.评价建议需要评价的任务评价建议第1课时任务3评价内容：路线选择方案表评价标准：方案正确评价方法：小程序验证评价指标：表格数据第2课时任务3评价内容：自定义数据表、执行超车算法、执行超车决策评价标准：合理性、正确性评价方法：通过分享交流进行逻辑判断评价指标：表格数据、算法流程图、超车决策表第3课时任务3评价内容：体验报告、交流ppt评价标准：体验报告内容详实、分析总结能力好，小组分工合作好，交流条理清晰、表达能力强评价方法：通过评价量表展开学生互评、老师评价评价指标：报告内容、交流情况（三）课时教学设计第1课时体验“L4级自动驾驶”之行程规划1.课时教学内容分析本节课是“走进人工智能”第1课时——体验“L4级自动驾驶”之行程规划。内容是通过体验自动驾驶的行程规划，理解人工智能的特征，并初步感受人工智能中数据、算法的基石作用。本课以热门的自动驾驶体验为项目案例，通过对身边的人、事件和地图进行行程规划，将学生引入情景中，并通过层层递进的问题带领学生进行项目实施，在实践的过程中达成教学目标。2.课时学情分析本节课的教学对像是八年级的学生。经过前面的知识学习，对身边常见的人工智能应用有初步的了解，已初步体会到人工智能技术对学习、生活和工作带来的便捷、高效。相比其他内容模块，本节课需要通过学习进一步认识并探索其“智慧”的内核。同时，学生对数据、算法已有一定了解，具备一定的自主学习基础和能力，也具备一定的数学知识和程序设计基础知识，对进一步探索典型的人工智能技术的工作逻辑和原理有很大的好奇心和兴趣。3.课时教学目标理解人工智能的基本特征；初步感受数据、算法对智能的影响。4.教学环境计算机教室、线上学习等。5.教学过程教学环节教师与学生活动教学意图一、创设情境，引出项目1.教师播放关于自动驾驶的视频来创设项目情境。2.教师展示自己乘坐自动驾驶车的场景。3.引出项目：体验“L4级自动驾驶”，撰写体验报告。选取生活中的新的热点案例，创设情景，激发学生的兴趣及探知欲，引出项目。二、确定目标，分解项目展示项目目标项目目标：撰写“L4级自动驾驶”体验报告人物***事件***时间***起始地***目的地***任务以第一人称的视角为“小智同学”实施一次智能驾驶送达任务：安全快捷地把我从起始地***送达到目的地***。给出相应地图（学生熟悉的地图）2.分解项目，并确定本节为实现活动1行程规划。3.展示活动1目标从地图中选择几条从起点A到终点D的路径方案，选择一条作为最优路径，完成路径选择方案表。提示：下面以用时最短为最优路径选择策略通过设计学生活动，将项目分解成几个具体、明确的子项目（活动1和活动2），并明确本节课的任务；另外，选取身边的任务和学生熟悉的地图，将学生很好的带入项目，便于后续项目的探究和实施。三、项目分组，明确职责1.分组2.确定岗位，明确分工。通过成立小组、明确任务分工，有利于合作学习。四、项目实施，合作实践1.探究一：根据地图，统计起点A——终点D一共有多少条路径。简化地图，给出几条路径。（1）制作模拟地图。（抽象出关键点和关键路段）（2）统计路径条数。讨论并探究用数学知识解决——加法原理、乘法原理。2.探究二：有规律的列出模拟地图中所有路径方案的路段组合情况，记录于路线选择方案表。路线选择方案表3.探究三：以时间优先为原则，依据不同维度的速度数据表，计算在不同情况下，各路线的用时，填写于路线选择方案表，从而选择最优路径。给出不同维度各路段的速度数据表。计算各路线用时，并对各路线方案排名。自学并通过上面的活动理解人工智能的特点。本环节让学生理解数据、计算和智能的关系，模拟智能的工作，体验数据、算法的基石作用。通过层层递进的问题培养学生的计算思维，并跨学科解决问题。过程中学生逐步探究、合作实践，老师根据学生实践后的情况加以分析和点拨，帮助学生达成学习目标、突破难点，有效实施项目。五、分享交流人机对比分享路线选择方案表完成情况。做出不同情况下最优路径的决策。人机对比——用行程演示小程序，来验证学生计算及方案选择的正确性，并点拨评价。子项目完成后，分小组对计算及决策结果进行分享；老师用行程规划小程序对比演示验证，直观展示确定最优路径的过程和结果。六、总结巩固、拓展延申课堂小结：拓展延申：初步了解更高效的算法解决问题——dijkstra算法。一方面帮助学生梳理知识体系和思维过程，另一方面满足学生的个性需求。拓展延伸的问题，让学生了解算法优劣对算力需求的影响。6.课时作业设计（1）人工智能为（）提供服务？A.机器B.人类（2）尝试以最短路程优先、道路状况优先等为最优行程规划原则，为行程提供数据，完成路径规划。第2课时体验“L4级自动驾驶”之驾驶控制1.课时教学内容分析本节课是“走进人工智能”第2课时——体验“L4级自动驾驶”之驾驶控制。内容是体验自动驾驶的驾驶控制模块，执行超车决策任务。学生通过扮演驾驶控制的关键模块角色，自定义数据，建立数据分析逻辑和算法，进行超车决策。本课时在课时1的基础上，进一步让学生感受人工智能对数据的依赖，数据、算法对决策影响，了解人工智能的三大技术基石。2.课时学情分析本节课的教学对像是八年级的学生。经过前面的知识学习，学生已经掌握了信息科技的相关知识和技能，形成了关键能力和素养。同时，学生对人工智能的概念、特点等有所理解，初步感受了数据、算法对智能的影响，希望通过本节课的学习进一步了解人工智能的三大技术基石。3.课时教学目标进一步了解人工智能所依赖的数据、算法、算力三大技术基石。4.教学环境计算机教室，在线学习等。5.教学过程教学环节教师与学生活动教学意图一、创设情境，引出项目活动2教师播放汽车/自动驾驶汽车超车场景视频。给出超车场景图。3.引出项目活动2：体验“L4级自动驾驶之驾驶控制，执行超车决策。情景引入，激发兴趣。二、明确项目活动2目标展示活动目标：模拟自动驾驶超车模式，小组成员分别扮演车辆信息感知模块、周边环境感知模块等自定义数据，建立执行超车算法，完成执行驾驶控制决策表。明确目标，任务清晰。三、项目分组，明确职责1.分组2.确定岗位，明确分工明确小组分工，进一步提升责任意识和团队协作意识。四、分工合作，实施项目1.探究一：小组成员分别扮演车辆信息感知模块、驾驶地图标定和映射模块以及周边环境感知模块，完成下表多组数据的自定义。2.探究二：（1）讨论分析超车过程，建立简单算法：根据探究一自定义数据，在满足车辆感知一切正常的前提下，以前后左右激光雷达感知障碍物数据为例，在满足超车的前提下，小组讨论执行超车的算法。（2）用自然语言或流程图描述算法。3.探究三：根据自定义数据和执行超车算法执行决策，完成驾驶控制决策表。通过实践活动，合作学习，体验自动驾驶系统感知层、决策层、执行层的工作来实现驾驶操控，突出数据、算法对决策的影响，进一步让学生了解人工智能所依赖的数据、算法、算力三大技术基石，达成本课的教学目标。五、成果交流、经验分享分享交流1.执行超车算法描述2.在几组不同数据包下所作的超车决策，若不执行超车，说明原因。小组汇报算法设计，及不同数据包下的超车决策，进一步巩固本节课的目标，通过交流思考现有算法是否存在不足。六、算法改进进一步改进、优化执行超车算法。培养学生更好的解决问题，提升计算思维。七、总结巩固课堂小结：帮助学生梳理知识体系和思维过程。6.课时作业设计（1）人工智能的要素有哪些？（2）绘制扫地机器人的工作原理图。

第3课时撰写“L4级自动驾驶”体验报告1.课时教学内容分析本节课是“走进人工智能”第3课时——撰写“L4级自动驾驶”体验报告。本课是对已完成的项目体验进行体验报告的撰写，并交流分享其成果。2.课时学情分析本节课的教学对像是八年级的学生。经过前面的知识学习，学生已经掌握了信息科技的相关知识和技能，形成了相关能力和素养。通过本单元前2个课时的学习，学生经历了项目体验“L4级自动驾驶”之行程规划和驾驶控制两个活动，希望通过本节课的活动撰写体验报告，并进行成果展示和交流分享。3.课时教学目标培养学生撰写报告的能力、分析总结能力、表达和交流能力。4.教学环境计算机教室，在线学习、交流工具或平台，文字处理或多媒体制作工具。5.教学过程教学环节教师与学生活动教学意图一、情景引入，明确任务1.教师播放学生体验项目过程中的照片2.引入主题，布置本节课任务：撰写“L4级无人驾驶”体验报告，并进行成果展示和交流。用学生课时1和课时2活动的照片引入，引起共鸣。二、撰写体验报告给出报告样例，学生以小组为单位撰写体验报告，可在样例报告的基础上增加内容。培养学生撰写报告的能力、分析和总结能力。三、制