新人教版信息科技三年级全一册 第 28 课【 初识人工智能 】教学设计

2024-2025学年人教版(2024)信息科技三年级全一册第28课初识人工智能一、教学目标1.学生能够了解人工智能在社会各领域的应用以及给人们带来的便利。2.学生初步体验生成式人工智能。3.学生了解人工智能带来的安全风险。二、教学重点与难点教学重点1.让学生掌握人工智能在不同领域的应用实例。2.引导学生理解生成式人工智能的基本概念和应用方式。教学难点1.培养学生对人工智能应用广泛性的认识和理解能力。2.提高学生对人工智能安全风险的警惕性和防范意识。三、教学准备1.准备教学课件，包含人工智能在工业、农业、医疗等领域应用的图片和视频，生成式人工智能工具的演示视频，以及人工智能安全风险相关的新闻报道视频等。2.提前熟悉几款生成式人工智能工具的操作方法，以便在课堂上进行演示。3.准备一些简单的问题卡片，用于巩固练习。四、教学过程（一）导入新课1.教师展示一些科幻电影中关于人工智能的片段，如《机器人总动员》中瓦力的形象，《钢铁侠》中贾维斯的语音助手等，引起学生的兴趣。2.提问学生：“你们知道这些电影里的机器人和智能系统是基于什么技术实现的吗？”引导学生思考并回答，从而引出本节课的课题——初识人工智能。（二）新课讲解1.人工智能在社会各领域的应用（1）工业领域①教师播放智能工厂的视频，视频中展示机器人在流水线上进行生产作业的画面，如汽车制造工厂中，机器人精准地焊接零部件、组装车身等。②教师讲解在工业领域，人工智能可以提高生产效率、降低生产成本、提高产品质量。机器人可以24小时不间断工作，而且不会疲劳，能够保证生产的稳定性和一致性。③教师引导学生思考：如果没有人工智能，工业生产会面临哪些问题？让学生分组讨论，然后每组推选一名代表进行发言。例如，学生可能会提到生产效率低下、产品质量不稳定等问题。（2）农业领域①教师展示无人机喷洒农药的图片和视频，讲解在农业领域，人工智能可以通过无人机实现精准农业。无人机可以根据农田的地形、作物的生长情况等信息，自动规划喷洒路线，精确地喷洒农药和肥料，提高农业生产效率，减少农药和肥料的浪费。②教师介绍还有一些智能农业设备，如智能灌溉系统，可以根据土壤的湿度自动浇水；智能监测系统，可以实时监测农作物的生长状况，如温度、湿度、病虫害等情况，并及时反馈给农民，让农民能够及时采取措施。③教师让学生思考：这些人工智能在农业领域的应用给农民带来了哪些便利？学生可能会回答节省劳动力、提高产量等。（3）航空航天领域①教师播放我国载人飞船成功发射的视频，讲解在航空航天领域，人工智能起到了至关重要的作用。例如，在飞船的设计和制造过程中，人工智能可以帮助工程师进行模拟测试，优化飞船的结构和性能；在飞船的飞行过程中，人工智能可以实时监测飞船的各项参数，如温度、压力、速度等，并及时做出调整，确保飞船的安全飞行。②教师引导学生思考：如果没有人工智能，航空航天事业会面临哪些困难？让学生分组讨论，然后每组推选一名代表进行发言。例如，学生可能会提到无法准确模拟测试、难以实时监测和调整等问题。（4）交通领域①教师播放智能交通监控系统管理交通的视频，视频中展示交通摄像头自动识别车辆违规行为、智能交通灯根据车流量自动调整时间等画面。②教师讲解在交通领域，人工智能可以提高交通管理效率，减少交通事故。智能交通监控系统可以实时监测道路上的车辆情况，及时发现违规行为并进行处罚；智能交通灯可以根据车流量自动调整时间，缓解交通拥堵。③教师让学生思考：这些人工智能在交通领域的应用给我们的生活带来了哪些便利？学生可能会回答出行更顺畅、减少交通事故等。（5）医疗领域①教师播放智慧医疗辅助诊疗的视频，视频中展示医疗机器人协助医生进行手术、智能诊断系统根据患者的症状和检查结果进行诊断等画面。②教师讲解在医疗领域，人工智能可以提高医疗诊断的准确性和效率，减轻医生的工作负担。医疗机器人可以在手术中提供更加精准的操作，降低手术风险；智能诊断系统可以快速分析大量的医疗数据，为医生提供诊断参考。③教师让学生思考：这些人工智能在医疗领域的应用给患者带来了哪些便利？学生可能会回答更快地得到诊断结果、降低手术风险等。（6）教育领域①教师播放机器人陪伴学习的视频，视频中展示机器人给学生讲解知识、回答问题等画面。②教师讲解在教育领域，人工智能可以根据学生的学习情况个性化定制教学内容，提高学生的学习效果。机器人可以实时监测学生的学习进度和掌握情况，针对性地提供辅导和练习。③教师让学生思考：这些人工智能在教育领域的应用给学生带来了哪些便利？学生可能会回答得到个性化的学习指导、提高学习兴趣等。（7）物流领域①教师播放智能快递分拣的视频，视频中展示机器人根据快递的地址信息自动分拣快递的画面。②教师讲解在物流领域，人工智能可以提高物流分拣效率，降低物流成本。机器人可以快速准确地分拣快递，减少人工操作的误差和时间。③教师让学生思考：这些人工智能在物流领域的应用给快递行业带来了哪些便利？学生可能会回答提高分拣速度、降低成本等。2.生成式人工智能体验（1）生成式人工智能介绍①教师播放关于生成式人工智能的视频，介绍生成式人工智能是一种能够模仿人类的创造力和想象力，自动生成文字、图片、视频、音频等多种形式的内容的人工智能技术。②教师讲解生成式人工智能的应用场景非常广泛，如在广告设计、内容创作、艺术创作等领域都有应用。例如，在广告设计中，生成式人工智能可以根据产品的特点和目标受众，自动生成吸引人的广告文案和图片；在内容创作中，生成式人工智能可以根据主题和要求，自动生成文章、故事等。③教师让学生思考：生成式人工智能和我们之前了解的人工智能有什么不同？让学生分组讨论，然后每组推选一名代表进行发言。例如，学生可能会提到生成式人工智能更具有创造性和想象力等。（2）生成式人工智能工具演示①教师选择一款生成式人工智能工具，如文心一言或ChatGPT（如果条件允许），现场演示生成式人工智能生成内容的过程。例如，教师要求生成式人工智能画一幅“在海边玩耍的孩子”的画，然后展示生成的图片给学生看。②教师在演示过程中，讲解操作步骤和注意事项。例如，要准确输入要求，注意语言的表达和逻辑关系等。③教师让学生选择一款生成式人工智能工具（可以是教师推荐的，也可以是自己了解的），自己尝试体验生成内容的过程。例如，要求学生让生成式人工智能写一篇关于“我的宠物”的文章，然后和同桌分享自己生成的内容。3.人工智能的安全风险（1）AI歌手引发的安全思考①教师播放AI歌手的音频，让学生听一听AI歌手的声音和真人歌手的声音有什么异同。然后介绍利用人工智能技术和真人歌手已有的歌曲数据，可以训练出效果逼真的AI歌手。②教师引导学生思考：歌手的声音可以被人工智能模仿，这会带来哪些安全风险？让学生分组讨论，然后每组推选一名代表进行发言。例如，学生可能会提到声音被冒用进行诈骗、侵犯版权等问题。③教师强调要保护好自己的声音等个人信息，避免被他人利用。（2）“AI换脸”成为诈骗工具①教师讲述“AI换脸”成为诈骗工具的案例，如某公司负责人甲的“好友”突然打来视频电话借钱，甲在确认过对方长相和声音后，给对方转了一笔钱，事后发现，骗子提前搜集甲在网络上的个人信息，利用“AI换脸”“AI换声”等虚假音视频，假装好友实施诈骗。②教师引导学生思考：如何避免自己成为“AI换脸”诈骗的受害者？让学生分组讨论，然后每组推选一名代表进行发言。例如，学生可能会提到不随意在网络上发布个人信息、提高警惕、多重验证等。③教师强调要保护好自己的脸等个人信息，避免被他人利用。（三）巩固练习1.人工智能应用领域练习（1）个人练习①教师发放问题卡片，上面写有不同领域的问题，如工业领域：人工智能如何提高汽车制造的效率？农业领域：无人机喷洒农药有哪些优点？航空航天领域：人工智能在飞船飞行过程中有什么作用？交通领域：智能交通监控系统是如何工作的？医疗领域：智慧医疗辅助诊疗对患者有什么好处？教育领域：机器人陪伴学习能给学生带来什么便利？物流领域：智能快递分拣的原理是什么？②学生拿到卡片后，个人独立思考并回答问题，将答案写在纸上。③教师巡视学生的答题情况，对遇到困难的学生给予指导和帮助。例如，如果学生对某个领域的知识不了解，教师可以给予提示。④学生完成答题后，同桌之间互相交换卡片，检查对方的答案，并给予反馈和建议。（2）小组讨论练习①教师将学生分成若干小组，每组34人。②教师在黑板上展示一个综合领域的问题，如人工智能在社会各领域的应用给人们带来了哪些共同的便利？③各小组在规定时间内（如15分钟）进行讨论，讨论结果写在纸上。④教师和其他小组的同学一起对各小组的讨论结果进行评价，评价标准包括讨论的准确性、全面性、对问题的理解深度等。评选出表现优秀的小组，并给予表扬和奖励。2.生成式人工智能练习（1）生成内容分析①教师发放问题卡片，上面写有一些生成式人工智能生成的内容，如一篇文章、一幅图片、一段视频等。②学生拿到卡片后，个人独立分析这些内容是如何生成的，思考生成式人工智能的特点和应用方式，并将分析结果写在纸上。③教师巡视学生的答题情况，对遇到困难的学生给予指导和帮助。例如，如果学生对某个分析点不了解，教师可以给予提示。④学生完成答题后，同桌之间互相交换卡片，检查对方的答案，并给予反馈和建议。（2）工具使用体验①教师再次让学生选择一款生成式人工智能工具，要求学生用该工具生成不同形式的内容，如写一篇故事、画一幅画、生成一段音频等。②学生根据要求使用工具生成内容，并将生成的内容和使用过程记录在纸上。③教师巡视学生的使用情况，对遇到困难的学生给予指导和帮助。例如，如果学生在使用工具时遇到问题，教师可以给予帮助解决。④学生完成内容生成后，将自己的作品和同桌分享，并互相评价对方的作品。3.人工智能安全风险练习（1）安全风险识别①教师发放问题卡片，上面写有一些人工智能应用场景，如AI歌手、AI换脸等。②学生拿到卡片后，个人独立识别这些场景中存在的安全风险，并将识别结果写在纸上。③教师巡视学生的答题情况，对遇到困难的学生给予指导和帮助。例如，如果学生对某个场景的安全风险不了解，教师可以给予提示。④学生完成答题后，同桌之间互相交换卡片，检查对方的答案，并给予反馈和建议。（2）防范措施讨论①教师将学生分成若干小组，每组34人。②教师在黑板上展示一个人工智能安全风险场景，如“AI换脸”诈骗。③各小组在规定时间内（如15分钟）进行讨论，讨论针对该场景的防范措施，并将讨论结果写在纸上。④教师和其他小组的同学一起对各小组的讨论结果进行评价，评价标准包括讨论的准确性、全面性、对问题的理解深度等。评选出表现优秀的小组，并给予表扬和奖励。（四）课堂小结1.教师引导学生回顾本节课所学的内容，包括人工智能在社会各领域的应用（工业、农业、航空航天、交通、医疗、教育、物流等领域）、生成式人工智能的概念和体验、人工智能的安全风险（AI歌手引发的安全思考、“AI换脸”成为诈骗工具等）。2.让学生分享自己在本节课中的收获和体会，如了解了人工智能的广泛应用、体验了生成式人工智能、提高了对人工智能安全风险的防范意识等。3.教师对学生的一轮分享进行总结和补充，强调人工智能在现代社会中的重要性，鼓励学生在今后的生活和学习中继续关注人工智能的发展，合理利用人工智能带来的便利，同时注意防范人工智能带来的安全风险。（五）作业布置1.让学生回家后和家长一起讨论人工智能在家庭生活中的应用，至少列举三个方面，并记录下来。2.选择一款生成式人工智能工具，用它生成一篇关于“我的学校”的文章和一幅关于“我的老师”的画，并将生成的作品保存下来。3.收集一个关于人工智能安全风险的案例，并分析其中的安全风险和防范措施。五、板书设计1.人工智能应用工业农业航空航天程教育（机器人陪伴学习）物流2.生成式人工智能概念体验3.人工智能安全风险AI歌手AI换脸六、课后反思在本节课的教学过程中，通过多种教学方法和手段，学生对人工智能在社会各领域的应用、生成式人工智能以及人工智能的安全风险有了较为深入的了解和掌握。1.成功之处（1）导入部分通过展示科幻电影中人工智能的片段，引发学生的兴趣，自然地引出课题，使学生更容易理解人工智能的概念。（2）在新课讲解中，采用视频展示、案例分析、实际操作演示等多种方式，使抽象的知识变得更加直观和易于理解。特别是在人工智能应用领域的讲解中，通过各个领域的视频展示和问题引导，学生能够较好地掌握人工智能在不同领域的应用实例。在生成式人工智能体验部分，通过工具演示和学生自己的操作体验，学生能够初步了解生成式人工智能的基本概念和应用方式。在人工智能安全风险部分，通过案例分析和学生分组讨论，学生能够提高对人工智能安全风险的警惕性和防范意识。（3）巩固练习部分设计了多种形式的练习，如个人练习、小组讨论练习、生成内容分析、工具使用体验、安全风险识别、防范措施讨论等，能够从