由表及里认知人工智能

人工智能已经渗透在我们生活的方方面面，方便了人们的生活。人工智能是信息技术的前沿科技，教师在小学信息技术课程中开展人工智能教学活动，可让学生初步接触人工智能，激发学生的学习兴趣，由浅入深、由表及里地了解人工智能，培养学生的科学精神以及实践操作能力。本文以甘肃版信息技术六年级下册第二单元“初识人工智能”中第10课“人工智能启航”为例开展教学活动，主要是让学生开阔科技视野，随着时代脚步了解前沿科技，培养学生的科学探究意识，锻炼学生的实践操作能力。

一、教材分析

“人工智能启航”是甘肃版信息技术六年级下册第10课，属于第二单元“初识人工智能”，是该单元的第一课，为学生打开了人工智能的探索大门，引导学生了解人工智能的概念、应用情况，更好地感受人工智能给我们生活带来的影响。学习人工智能在生活各领域的应用情况，激发学生主动探究的欲望，促使学生积极融入人工智能的学习中。

二、学情分析

本节课的教学对象为六年级学生，此年龄段的学生具有强烈的好奇心与探究欲望，且身处信息时代，生活中经常接触人工智能，但对于人工智能的概念，六年级学生不甚了解。在以往的信息技术学习中，对机器人以及编程等相关知识也有所了解，但这些知识并未形成系统的知识体系。因此需要通过交流讨论、对比想象等教学方法调动学生的主观能动性，促使其积极主动地参与到人工智能知识的学习中。

三、教学目标

1.了解人工智能的概念;认识人工智能的应用领域，如智能家居、自动驾驶、机器人等;学会使用简单的人工智能产品，如智能音箱、智能手机等。

2.采用小组讨论、合作学习、案例分析等教学手段，了解人工智能的发展现状和前景;通过实际操作，亲身体验人工智能产品的魅力，激发对人工智能的兴趣，并深入探讨人工智能的发展趋势。

3.培养科学精神，激发探究欲望;培养辩证思维，正确认识人工智能带来的影响;激发对人工智能的兴趣，培养创新精神和实践能力。

四、教学重难点

教学重点：人工智能的基本概念和发展历史;人工智能分类，感受生活中的人工智能产品。

教学难点：人工智能的定义;如何激发学生对人工智能的兴趣，在实践中感受人工智能的魅力。

五、教学过程

（一）视频导入

教师准备人工智能产品应用的视频，并在课堂上播放。

教师：同学们，你们知道人工智能吗？让我们来观看这个视频，简单地了解人工智能。

学生观看视频。

教师：人工智能在我们生活的各个领域都有所运用，但人工智能到底是什么？又和人的智慧有什么区别呢？让我们进一步了解人工智能。

（设计意图：将抽象的信息技术课程知识直观地展现在学生面前，促使学生能够更好地理解信息技术课程知识。）

（二）了解人工智能的发展

教师：同学们，谁能来说一下你对人工智能技术的了解？

学生A：我在生活中使用人工智能产品，但对人工智能的概念不了解。

学生B：我也是这样。

教师：要想了解人工智能的概念，我们要将词汇分开，先了解“智能”这个词。

学生A：这个我知道，“智能”是智慧和能力的总称。能力包含推理能力、理解能力、解决问题能力、语言能力以及学习能力等多项。

学生B：智能简而言之就是人思考的能力。

教师：同学们，那现在你们知道“人工智能”的概念了吗？

学生C：人工智能就是让机器具备人类的思考能力，能够像人一样思考、学习。

教师：是的，同学们现在知道了人工智能的概念，那让我们分小组讨论“人工智能”和“人的智能”的优缺点。

（学生分组讨论、探索、汇报）

小组A：人工智能是学习人的思考方式，但人的思维是复杂的，具有情感的，人工智能没有情感，这是“人工智能”和“人的智能”的区别。

小组B：相比较于“人的智能”，“人工智能”不受情绪的影响，能够快速反应，这是人工智能的优点。

小组C：“人工智能”是按照一定的程序执行命令，一旦出现未列于程序中的情况时“人工智能”无法解决。

教师：“人工智能”和“人的智能”有着鲜明的区别，但“人工智能”是基于“人的智能”的产物，具有安全性强、反应快的优势，这是“人的智能”无法做到的。但人工智能也具有一定的局限性，它只能按照既定程序完成相应的指令。我们现在对“人工智能”有了初步的了解，那我们接下来了解人工智能的发展历史。

“人工智能”的概念正式提出是在1956年的达特茅斯会议上，这是起步发展期。随着时代发展，在20世纪60年代到70年代，人们对人工智能的期望较高，并预言人工智能可以替代人们所做的事情，但并未取得显著的成效，走进了人工智能发展低谷期，这是反思发展期。在20世纪70年代初到80年代中期，人工智能从理论研究走向了实际应用，以模拟人类专家知识、经验解决特定领域问题的专家系统，在医疗、地质以及化学等领域取得优异成绩，掀起了人工智能应用高潮，这是应用发展期。在20世纪80年代中期到90年代中期，随着人工智能应用规模的不断扩大，专家系统的弊端逐渐暴露出来，进入了瓶颈期，这是人工智能发展的低迷期。在20世纪90年代中期到2010年，人们加深了人工神经网络、智能机器人的研究，丰富了人工智能理论框架，而且互联网技术的飞速发展也加快了人工智能的发展脚步，进一步走向实用化，这是人工智能稳定发展期。从2011年至今，人工智能技术进入了蓬勃发展时期，人工智能产品被广泛运用在我们的生活中，成为我们生活中“看得见，摸得着”的产品。

板书：1.起步发展期：1956年—20世纪60年代初

2.反思发展期：20世纪60年代—70年代初

3.应用发展期：20世纪70年代初—80年代中期

4.低迷发展期：20世纪80年代中期—90年代中期

5.稳步发展期：20世纪90年代中期—2010年

6.蓬勃发展期：2011年至今

教师：人工智能是复杂的知识体系，了解不同时期人工智能的发展情况，可以让我们更加清晰地认识人工智能。哪位同学说一下你在生活中使用或者见到的人工智能产品呢，或者说一下人工智能产品在哪些领域得到应用呢？

学生A：我家使用的智能扫地机器人，饭店里的送餐机器人，还有在医院的自助终端机。

学生B：我家的小爱同学，还有我的玩具小猫咪，可以和我对话交流呢。

学生C：还有车牌识别系统、无人驾驶汽车。

教师：是的，这些都是人工智能在生活各个领域的应用。接下来让我们更具体地了解生活各个领域的人工智能技术应用情况。

（设计意图：通过对比分析、小组讨论等教学方法，让学生逐步探索人工智能知识，感知人工智能的概念，分析“人工智能”的优缺点，有助于学生正确认知“人工智能”。）

（三）人工智能的具体应用

教师：同学们，看教材P53～56，哪位同学知道人工智能产品运用在哪些领域？

学生A：在社会生活、日常生活以及学习生活中有所运用。

教师：那我们具体看一下在各领域都有哪些人工智能产品的应用？

●教学活动一：社会中的人工智能（出示图1）

教师：同学们，认识这个机器人吗？它应用在什么领域？

（小组讨论、探究）

小组A：这个是农业机器人，看图片应该是采摘类机器人，能够采摘成熟的蔬菜。

教师：是啊，那农业机器人如何实现成熟蔬菜的采摘呢？

小组B：这个机器人中有感知程序，能够感知农作物种类以及作业环境，通过检测筛选出成熟的蔬菜，执行蔬菜采摘操作指令。

教师：农业机器人是由不同软件程序控制的，可适应各种作业环境，感知农作物种类或者环境变化，同时也可进行检测与演算，这种农业机器人有什么作用呢？你还知道其他的农业机器人吗？

学生A：可以节约劳动力，缩短作业时间。

学生B：有播种机器人，帮助农民播种农作物种子，解放劳动力。

学生C：还有农药喷洒机器人，在农田中喷洒农药，消灭病虫害。

教师：对的，在农业领域，农业机器人的类型众多，但具体有多少有哪些，这就需要同学们课后去了解，去探索。接下来我们看下一张图10-2，这个机器人是应用在什么领域的？

学生B：这是应用在医疗领域的机器人，因为有鲜明的“十”字标志，但是如何应用不了解。

教师：这个机器人是诊疗机器人，能够观察患者的影像光片，辅助医生分析患者的病情、病因，是医生诊疗中的辅助型机器人，并为医生提供相应的诊疗参考方案。那同学们想一下，在医疗领域，只有这一种机器人吗？

学生A：还有医疗服务机器人、手术机器人等。

教师：是啊，在不同的领域，不是仅有一种人工智能产品，而是基于人们的多样化需求，有着多个类型的机器人，能够满足人们的不同需求。那我们看教材中图10-3、图10-4、图10-5（出示幻灯片图片），都是哪些人工智能产品？

学生A：图10-3是阿尔法围棋机器人，是第一个打败人类职业围棋选手的人工智能机器人。

学生B：图10-4是无人驾驶汽车，是依据车内的智能驾驶仪实现无人驾驶的轮式移动机器人。

学生C：图10-5是无人驾驶零售车，车上摆放着各种饮料，路人可点击屏幕购买相应的商品。

教师：通过学习社会生活中的人工智能产品，我们可以知道，这些人工智能产品对人们的生产生活作业有着较大的影响，提高了人们的工作效率。

●教学活动二：生活中的人工智能

教师为学生出示图10-6、图10-7。

教师：你们认识这两张图片中的人工智能产品吗？

学生A：当然认识了，图10-6是智能音箱，我家里就有一个，我可以利用它播放音乐、打开电视呢。

学生B：图10-7是智能导航软件，这个软件我家车上就在使用，只要说出目的地，智能导航软件直接给出一条最合适的行车路线。

教师：是啊，这两种人工智能产品是我们日常生活中经常使用到的，也是我们特别熟悉的。接下来让我们看一下图10-8、图10-9（出示幻灯片图片），有没有同学知道的？

学生A：图10-8是无人超市，顾客进入超市，自主选择商品，在吧台处扫码结款，全程无售货员或者收银员参与。

学生B：图10-9是无人看守停车场，停车场入口处、出口处设有车牌识别系统，记录轿车进入停车场的时间、出停车场的时间，并完成自主收款，全程无工作人员参与。

教师：人工智能产品逐渐代替了一部分人员的工作，如收银员、停车场管理人员。这些都是依据越来越成熟的人工智能技术，使得人们生活越来越方便。接下来让我们看图10-10、图10-11、图10-12（出示幻灯片图片）。

学生A：图10-10是识别软件，能够识别物品，并在手机上显示出物品的信息，教材上的这个图是植物识别软件。但我看到妈妈使用的识别软件是购物的，为我选择我喜欢的衣服和鞋子。

学生B：图10-11是手机智能助手，可以识别语音，完成相应的指令。我在使用我父母的手机时，直接说通讯录中我外祖母的称呼，就可以直接打出去与我外祖母聊天。我想使用照相机功能时，我说“照相”，手机就会打开照相机。

学生C：图10-12是智能垃圾桶，利用人工智能物体识别技术实现对垃圾分类处理。

教师：无论是植物识别软件还是手机智能助手，都是一种人工智能产品，在我们生活中频繁使用，说明人工智能产品离我们越来越近，人工智能产品实现了实用化发展。

●教学活动三：学习中的人工智能

教师：在我们的社会生活、日常生活中，人工智能产品得到了广泛的运用，那在我们的学习中又有哪些人工智能产品呢？让我们继续看图10-13、图10-14（出示幻灯片图片）。

学生A：不了解这两个人工智能产品。

教师：图10-13中的人工智能产品为智能阅卷系统，同学们，现在你们有什么想法呢？

学生：智能阅卷系统可以对我们做过的试卷进行自动评阅，识别试卷上的答案，并与标准答案进行对比，判断我们试卷上的对错。

教师：这位同学说得不错，智能阅卷系统可以提升阅卷的效率。但同时，这个智能阅卷系统也存在一个弊端，使我无法切实掌握你们的学习情况。你们如果在做完试卷后使用智能阅卷系统，可以节约自己对比标准答案的时间，留有更多的时间进行错题分析。图10-14是多语言翻译机，大家小组讨论：多语言翻译机在我们学习中有什么作用呢？

（小组讨论、探究）

小组A：多语言翻译机是语言的翻译，即英译汉、汉译英，还有翻译其他语言，在我们阅读英语文章时，对不认识的地名、人名或者是单词，都能利用多语言翻译机进行翻译，得到自己想知道的答案，节约了我翻阅英语字典的时间。

教师：我们在学习中应用人工智能产品，可以提高学习成绩，但过于依赖人工智能产品，可能会起到反作用，所以你们在运用人工智能产品时不能盲目。

（设计意图：设置引导性问题，让学生自主分析图片内容，更好地了解人工智能产品。）

（四）情境小实验

教师：在你们的小组内进行一项实验，出一份答卷，两位同学以一问一答的形式回答问卷;一位同学与手机语音助手进行问答。记录两种形式的答题时间。在小组内交流感受，并选择一名成员上讲台分享你们讨论的结果。

（设计意图：通过实验对比形式，让学生更进一步地感知人工智能的作用，以这种学习方式激发学生的学习兴趣，促使学生积极主动地学习。）

（五）作业布置

作业一：阿尔法围棋机器人战胜了人类职业围棋选手，无人超市、无人驾驶汽车的实现，都说明人工智能技术越来越成熟，甚至在某一方面取代了人类。那我们举行一个小型辩论赛——人工智能技术是否会取代人类工作。

作业二：选择你喜欢的领域，查阅资料，了解该领域人工智能的发展趋势。

六、课程小结

由于六年级学生对“人工智能”的概念模糊不清，教师通过本节课的教学，帮助学生清晰感知“人工智能”，并逐步深入地探讨“人工智能”的发展以及应用，让学生能在生活中发现“人工智能”，正确认知“人工智能”的作用，享受“人工智能”带来的便利。教师通过这节课，期望激发学生对人工智能的学习兴趣，培养学生的科学精神。

编辑：曾彦慧