沪科版高中信息技术必修一第四单元项目九《了解手写数字识别体验人工智能》教案

教学设计教学内容了解手写数字识别——体验人工智能对应教材【沪科版（2019）】高中信息技术必修一《数据与计算》第四单元项目九姓名学校授课年级高一课程学时1学时教材分析本节课选自《数据与计算》第四单元项目九，主题为“了解手写数字识别——体验人工智能”。教材通过手写数字识别这一典型案例，引导学生了解人工智能的基本概念、发展历程以及在模式识别领域的应用。学生将学习手写数字识别的基本原理，体验使用人工智能技术解决问题的过程。教材内容将理论与实践相结合，有助于培养学生的计算思维和创新能力。学情分析高二学生已具备一定的计算机操作基础，但对于人工智能和机器学习知识了解较少。他们对人工智能充满好奇心和探索欲，愿意主动学习和实践，但部分学生可能对人工智能的抽象概念理解存在困难。此外，学生在利用人工智能技术解决实际问题的能力上还有待提高，需要通过实践活动加以培养。教学目标了解人工智能的基本概念、发展历程和应用领域。掌握手写数字识别的基本原理和方法。学会使用人工智能技术解决实际问题，体验人工智能的魅力。核心素养信息意识：培养学生发现问题、提出问题、解决问题的能力。计算思维：培养学生利用信息技术和编程解决实际问题的能力。数字化学习与创新：结合实际情景与项目任务，培养学生自主学习和探究学习的能力。教学重难点重点：人工智能的基本概念、发展历程和应用领域。手写数字识别的基本原理和方法。难点：人工智能的抽象概念理解和掌握，如何将实际问题转化为人工智能问题。编程思维的培养，如何利用编程语言实现人工智能算法的设计。教法学法学法：主动学习：鼓励学生主动思考，提出问题，积极探索。合作学习：通过小组讨论、协作完成任务，培养学生的团队精神和沟通能力。探究学习：引导学生通过实践活动，发现问题，解决问题。教法：情境创设：通过展示手写数字识别的应用场景，创设学习情境，激发学生兴趣。任务驱动：设计具体的人工智能应用任务，引导学生主动探索和实践。互动交流：组织学生进行讨论、交流，促进思维碰撞。示范指导：通过示范操作，指导学生掌握人工智能技术的应用。学习评价设计学习评价将综合运用观察记录、自我评价、同伴评价和教师评价等多种方式。重点关注学生在知识理解、技能掌握、问题解决和团队合作等方面的表现。评价结果将作为调整教学策略和改进学习方法的依据。教学过程环节一：情境导入（5分钟）教师行为：展示手写数字识别的应用场景，如银行支票处理、邮政编码识别等，引起学生兴趣。简要介绍人工智能的概念和发展历程。提出问题：“人工智能如何帮助我们识别手写数字？”引导学生思考。学生行为：观看应用场景展示，激发学习兴趣。思考教师提出的问题，尝试给出自己的答案。设计目的：创设生动的学习情境，激发学生的好奇心和探究欲，为后续学习奠定基础。环节二：知识讲授（10分钟）教师行为：系统讲解人工智能的基本概念、发展历程和主要应用领域。介绍手写数字识别的基本原理和技术方法。强调人工智能在解决实际问题中的应用价值。学生行为：认真听讲，理解人工智能和手写数字识别的相关知识。记录关键信息，形成知识体系。提问和发表自己的观点。设计目的：帮助学生建立正确的人工智能观，理解手写数字识别的基本原理，为后续实践活动打下理论基础。环节三：任务分析（10分钟）教师行为：展示手写数字识别的具体问题，引导学生进行问题分析。介绍如何将实际问题转化为人工智能问题。组织学生进行小组讨论，分析手写数字识别问题的解决方案。学生行为：仔细阅读手写数字识别问题，进行问题分析。学习如何将实际问题转化为人工智能问题。分组讨论，提出手写数字识别问题的解决方案。设计目的：通过任务分析，培养学生的问题分析能力，提高他们将实际问题转化为人工智能问题的能力。环节四：算法设计（5分钟）教师行为：介绍手写数字识别算法设计的基本概念和方法。通过手写数字识别问题，示范如何设计人工智能算法。强调算法设计在人工智能应用中的重要性。学生行为：学习手写数字识别算法设计的基本概念和方法。观察教师的示范，理解算法设计的过程。提问和发表自己的见解。设计目的：通过算法设计的示范，让学生掌握如何设计人工智能算法解决实际问题，提高他们的计算思维能力。环节五：编程实践（10分钟）教师行为：介绍编程语言的基本语法和编程规范。通过手写数字识别问题，示范如何使用编程语言实现人工智能算法。强调编程过程中的注意事项。学生行为：学习编程语言的基本语法和编程规范。观察教师的示范，理解程序编写的过程。提问和发表自己的见解。设计目的：通过程序编写的示范，让学生掌握编程语言的基本应用，提高他们的编程能力。环节六：调试运行（5分钟）教师行为：介绍程序调试的基本概念和方法。通过手写数字识别程序，示范如何进行程序调试。强调程序调试在人工智能应用中的重要性。学生行为：学习程序调试的基本概念和方法。观察教师的示范，理解程序调试的过程。提问和发表自己的见解。设计目的：通过程序调试的示范，让学生掌握如何调试程序，提高他们解决编程问题的能力。环节七：小组合作编程（5分钟）教师行为：组织学生进行小组合作，共同完成手写数字识别程序的编写。提供编程指导和技术支持，帮助学生解决编程过程中遇到的问题。鼓励学生积极思考，提出创新性的编程解决方案。学生行为：分组合作，共同完成手写数字识别程序的编写。积极思考，提出编程过程中遇到的问题。与同伴交流，共同探讨问题的解决方法。设计目的：通过小组合作编程，培养学生的团队合作精神和创新思维，提高他们的编程实践能力。环节八：成果展示（5分钟）教师行为：邀请各小组展示自己的程序设计成果。对学生的成果进行点评和总结。强调人工智能在解决实际问题中的应用价值。学生行为：展示本组的程序设计成果，包括问题分析、算法设计、程序编写等环节。认真听取其他小组的展示，学习他人的优点。思考如何将所学知识应用于更广泛的领域。设计目的：通过成果展示，激发学生的成就感和自信心，培养他们的创新精神和实践能力。环节九：课堂小结（5分钟）教师行为：总结本节课的主要内容和学习目标。强调人工智能在解决实际问题中的重要性。布置课后作业，鼓励学生继续探索和学习。学生行为：认真听讲，回顾课堂内容。记录课后作业要求，准备课后学习。思考如何将所学知识与实际问题相结合。设