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《走进人工智能》教学设计

●学习内容分析

人工智能是一种机器模拟人类智慧能力的技术，机器学习是实现人工智能的

重要途径，通过机器学习，从数据中获得知识，进而获得对事物进行预测和判断

的能力。机器学习的方法有很多种，目前最常用的方法是监督学习，监督学习是

指在有标记的样本上建立机器学习的模型。本课从监督学习入手，使用集成了

BaiduAI和ML5模块的图形化编程工具Kittenblock，以积木搭建的方式编写

水果识别程序，实现简单的人工智能应用，带领学生走进人工智能，感受人工智

能技术对社会生活的影响。

●学习者分析

本课的学习者是八年级学生，他们乐于接受新技术，爱动手，乐创造，对稍

具难度的知识保持着较强的好奇心。他们具有独立的意识和倾向，上课时不喜欢

教师过多地讲授，希望有独立思考和探索的时间。大部分学生在日常生活中接触

过人工智能技术的应用，如指纹识别、人脸识别等，对人工智能技术与应用抱有

很大热情，但是对人工智能的了解更多停留于日常生活中的所见所闻，对人工智

能的原理及人工智能的实现方法知之甚少，而且编程能力有限，解决问题的能力

较弱。

●学习目标

①知道人工智能是机器模拟人类智慧的技术。②理解机器学习是实现人工智

能的重要途径，了解机器学习的过程。③掌握监督学习的基本工作原理，了解数

据量对识别度的影响。④运用图形化编程软件编写水果识别程序。

●教学过程

1.认知：机器有何智能

师：指纹识别、语音识别、自动驾驶……人工智能不再是不切实际的幻想，

它正在慢慢成为现实，融入我们的日常生活。请大家观看影片IAmAI，关注影

片中人工智能身份的变化，并思考：①影片中的我是谁?是人还是机器？②她有

哪些身份？③她模仿了人的哪些能力？

小结：人工智能是一种机器模拟人类智慧能力的技术。

设计意图：学生对人工智能的认知还是停留于日常生活中的所见所闻，对人

工智能的了解也是有限的。通过观看视频，总结出不管哪种人工智能应用，它们

都有一个共同特点——能模仿人的某种行为，能听、能看、能说话、会思考，将

学生自然地带入课堂，使其明白人工智能就是通过机器来模拟人类智慧能力的技

术。

2.理解：机器如何智能

师：人工智能为什么可以拥有人类的智慧能力？实际上，AI在拥有“先知

者”等身份之前，还有一个身份叫“学生”，人类让机器通过“学习”获得“智

能”，使得机器能够像人类一样具有“看”“听”“说”“想”和“动”的能力，

从而实现模拟、延伸和扩展人类智能。

活动1：对比人类的学习过程，理解机器如何学习。

（1）教师手里拿的是什么水果？人类怎么判断这是苹果？我们在儿童时期

又是如何认识苹果的？

（2）分析图1，将序号①~④按照人类学习的过程按步骤排序。

图1

①孩子大脑建立苹果的初始特征；②看到苹果就认识；③父母指着苹果告诉

孩子“这是苹果”；④随着次数的增加，孩子学会了什么是苹果。

（3）观察图2，对比人类学习，思考机器学习的过程是怎样的（如图3）。

图2

图3

小结：机器学习是建立在数据建模基础上的，通常是从大量已知数据中学习

其中蕴含的规律或判断规则，并把学习到的规则应用到预测未知数据的过程。通

过机器学习，计算机就能模拟人类的学习活动，从数据中获得知识，并能对事物

进行预测和判断。

设计意图：目前，学生的知识储备还不足以理解人工智能技术的细节。从儿

童认识苹果的过程出发，以漫画和流程图的形式展示人类学习的过程，将机器学

习的过程与人类学习的过程进行类比，得出机器学习的过程是“准备数据、提取

特征、训练模型、应用模型”四个基本步骤，从而帮助学生深刻理解机器学习的

本质。

3.实践：实现机器智能

师：机器学习的方法有很多种，当下最常用的方法是监督学习。今天我们借

助监督学习中的K-近邻算法（KNN），在图形化编程软件Kittenblock中实现

一个简单的水果识别程序。

活动2：搭建积木，训练水果识别模型。