《人工智能应用基础》教案-第6章 AI智能化编程

教案用纸教学内容（章节）第6章AI智能化编程（1）授课时间2课时教学目标知识目标理解编程思维的四个核心步骤：分解、模式识别、抽象、算法设计掌握“无代码/低代码”编程的概念、优势及典型应用场景熟悉常见的无代码/低代码平台（如Scratch、MATLAB、腾讯云微搭等）能力目标能够运用编程思维分析简单问题能够识别不同无代码/低代码工具的适用场景初步具备使用Scratch进行图形化编程的能力情感与价值观目标激发学生对智能化编程的兴趣，消除对编程的畏惧心理培养学生逻辑思维与系统化解决问题的能力引导学生理解技术普惠化趋势，鼓励非专业背景者参与创新教学重点及教学策略教学重点：1.编程思维的四个步骤。2.无代码/低代码平台的应用场景与特点。教学策略：采用“问题导入+案例解析+对比表格+现场演示”方式。通过“如何做一顿饭”类比编程思维，帮助学生理解抽象概念。使用PPT展示各平台界面与功能。教学难点及教学策略教学难点：学生可能难以理解“抽象思维”和“模式识别”等抽象概念。教学策略：采用生活化案例（如整理书包、规划出行路线）进行类比讲解。通过小组讨论和互动问答，引导学生主动思考。课程思政元素与融入路径思政元素：科技普惠、创新精神、自主学习能力融入路径：强调无代码/低代码技术降低了技术门槛，让更多人能参与数字化创新。介绍国产平台如腾讯云微搭、数睿数据，增强科技自信。鼓励学生持续学习，适应技术变革。教学资源PPT课件：包含编程思维图解、无代码平台对比表、Scratch界面截图。在线平台：（Scratch编程）/product/weda（腾讯云微搭）参考资料：教材：《人工智能应用基础》第6章[1]王珊.《编程思维与青少年创新能力培养》[M].北京：清华大学出版社，2021.教学过程教学流程教学内容设计教学方法设计及时间分配【课前复习】【课前导入】【讲授新课】【课堂演示】【实训实践】【巩固/讨论】提问：1.什么是AIGC？2.你用过哪些AI生成工具？3.编程是否必须写代码？展示一个用Scratch制作的简单动画（如小猫走路），提问：“这个程序用了多少行代码？”引出主题：编程思维与无代码编程。6.1编程思维6.1.1什么是编程思维:‌编程思维‌强调将复杂问题拆解成可管理的小部分，通过逻辑分析和算法设计逐一解决各部分问题，最终再将各部分的解决方法重新组合成完整的解决方案。主要包括以下四个步骤:•分解：将大问题拆小（如做菜分步骤）。•模式识别：找规律（如重复动作）。•抽象：忽略细节，抓核心（如流程图）。•算法设计：制定步骤（如食谱）。6.1.2编程思维的优势:逻辑思考能力创造性思维问题解决能力系统思考能力持续学习和自我提升6.2无代码/低代码编程6.2.1什么是“无代码/低代码”编程•定义：无需写代码，通过拖拽构建应用。•优势：快速、易用、降低门槛。•6.2.2常见的“无代码/低代码”编程平台：Scratch（少儿编程）:Scratch（/）是由麻省理工学院开发的一款编程学习软件，为儿童和青少年提供了一个基于图形化组件的编程环境，可以帮助他们学习编程思维和方法。-MATLAB（数学建模）:MATLAB(/products/matlab.html）是一种交互式编程环境，可以帮助用户进行数据分析和数学建模。开发者通过图形界面来执行各种操作，如绘制图形、生成代码、编辑脚本等，也可以使用其强大的数学库来解决各种数学问题。-‌数睿数据（Smardaten）:‌数睿数据（/）是一款数据驱动的企业级无代码软件平台。-腾讯云微搭（企业应用）:腾讯云微搭（/product/weda）是一款高性能的低代码开发平台，用户可以通过拖拽式开发，可视化配置构建PCWeb、H5和小程序应用。-聚宽（量化交易）:聚宽（/）是一款专业的量化交易平台，提供A股、港股、美股的实时行情历史数据和基本面数据，支持Python和R语言进行策略开发和回测。实训任务：1.学生登录Scratch平台。2.创建角色“Penguin2”，实现：-当绿旗点击时，说“你好”2秒。-当按下空格键时，切换造型并移动。小组分享成果。提问：1.无代码编程适合所有人吗？2.它会取代传统编程吗？引导学生思考技术的边界与互补性。提问法+互动讨论;引出本课主题：编程也可以“无代码”。时间：5分钟情境导入法+多媒体演示激发兴趣，打破“编程=复杂代码”的刻板印象。时间：5分钟讲授法+案例教学+多媒体演示结合PPT与真实案例，图文并茂讲解。时间：50分钟（20+30）任务驱动法+小组合作教师巡视指导，鼓励学生尝试不同模块。时间：25分钟讨论法+启发式教学时间：5分钟课堂小结作业课堂小结编程思维是解决问题的通用方法。无代码/低代码让非程序员也能开发应用。Scratch是学习编程思维的理想工具。技术应服务于人，而非取代人。基础作业：用编程思维分析“如何准备一场演讲”，写出分解步骤（不少于5步）。拓展作业（选做）：在Scratch中创建一个会跳舞的角色，截图提交。教案用纸教学内容（章节）第6章AI智能化编程（2）授课时间2课时教学目标知识目标了解主流AI编程助手（GitHubCopilot、文心快码、通义灵码、ChatGPT）的功能与特点掌握应用开发的基本流程：需求分析→设计→编码→测试→部署。理解AI如何提升编程效率能力目标能够使用AI助手生成简单代码片段能够根据需求文档设计简单的程序逻辑初步掌握Python+tkinter开发图形化应用的流程情感与价值观目标培养学生对AI辅助编程的正确认知，避免过度依赖增强团队协作与项目管理意识引导学生思考人机协作的未来发展方向教学重点及教学策略教学重点:1.AI编程助手的核心功能（代码生成、补全、调试）。2.应用开发的六个阶段。教学策略:采用“对比分析+流程图+现场演示”方式。通过对比传统编程与AI辅助编程的效率差异，突出AI优势。使用流程图展示开发全过程。教学难点及教学策略教学难点:学生可能对AI生成的代码缺乏理解，盲目复制粘贴。教学策略:强调“AI是助手，不是替代者”。要求学生必须理解每一行代码的作用，并进行手动调试。通过“代码审查”环节强化理解。课程思政元素与融入路径思政元素:自主创新、工匠精神、信息安全融入路径:强调AI生成代码需人工审核，不能照搬。介绍国产AI助手（文心快码、通义灵码），支持自主创新。提醒学生注意代码安全与版权问题。教学资源PPT课件：包含AI助手功能对比图、开发流程图、代码示例。开发环境：VisualStudioCode+文心快码插件Python3.8+参考资料：教材：《人工智能应用基础》第6章[1]李航.《AI辅助编程实践指南》[M].北京：电子工业出版社，2023.教学过程教学流程教学内容设计教学方法设计及时间分配【课前提问】【导入新课】【讲授新课】【课堂练习】【巩固/讨论】提问：1.什么是编程思维？2.Scratch属于哪类开发平台？3.你认为AI能写代码吗？演示：在VSCode中输入“//创建一个倒计时器”，文心快码自动生成完整Python代码。提问：“AI是如何做到的？”引出主题：AI编程助手与开发流程。6.3：常见的智能化编程助手6.3.1ChatGPT编程助手：ChatGPT编程助手（/chatgpt/overview/）是由OpenAI开发的一款运用人工智能与自然语言处理技术的交互式编程辅助工具。ChatGPT编程助手的主要特点表现为：（1）代码示例和解决方案（2）调试分析错误（3）代码重构和优化（4）多种编程语言支持6.3.2GitHubCopilot：GitHubCopilot（/features/copilot）是由GitHub与OpenAI联合开发的一款人工智能代码助手，已集成到VisualStudioCode、VisualStudio、Neovim以及JetBrains等一系列集成开发环境（IDE）套件中，开发者可以方便地在IDE扩展模块中安装使用。GitHubCopilot的主要特点表现为：（1）多种编程语言支持（2）代码生成与优化（3）项目框架搭建与代码审查6.3.3文心快码：文心快码（BaiduComate）（/zh）是基于文心大模型的智能代码助手，它能够结合百度积累多年的优秀开源数据，生成更符合实际研发场景的优质代码，从而提升编写代码效率，释放“十倍”软件生产力。主要特点表现为：（1）代码生成与实时续写（2）代码解释与优化（3）单元测试（4）技术问答6.3.4通义灵码：通义灵码（/download）是基于阿里云通义代码大模型打造的智能编码助手，它基于海量优秀开源代码数据集和编程教科书训练，根据代码文件及跨文件的上下文，能够自动生成行级或函数级代码、单元测试、代码注释等，此外还具备代码解释、智能研发问答、异常报错排查等能力，并针对阿里云SDK/OpenAPI使用场景调优，为开发者带来高效、流畅的编码体验。通义灵码的主要特点表现为：（1）行级或函数级代码续写（2）自然语言生成代码（3）单元测试代码生成（4）代码注释生成6.4：应用开发流程（15分钟）•需求分析→项目设计→编码实现→测试检查→调试优化→部署发布应用开发的基本流程详细步骤阐释如下：（1）需求分析本阶段是整个应用开发的起点，需要明确用户需求，包括功能需求、性能需求等。这一阶段的目标是形成一个清晰的需求文档。（2）项目设计基于需求分析文档，对应用开发的功能和外观进行基本设计并形成设计方案，帮助开发者和用户之间更好地理解，明确开发的方向。（3）编码实现根据设计方案开始编写代码实现功能，包括前端界面和后端功能模块。在这一过程中开发者需要遵循良好的编程习惯，如编写可读性强的代码、适时添加注释等。（4）测试检查通过各种方法（如单元测试、集成测试、系统测试等）对应用程序进行全面检查，确保其能够按照预期工作运行。（5）调试优化根据测试结果进行代码调试，修复发现的问题，并对界面、功能等进行优化。（6）部署发布当程序代码经过充分测试后，可以将应用程序部署并发布，供用户使用。•以“倒计时器”为例说明各阶段任务。需求分析（1）在文心快码的文本对话框中输入以下提示词并单击“发送”。系统对提示词进行分析后输出需求分析文档，用户单击右上方的“确认”按钮（）确定文档内容，在左侧对话框窗口的下方会显示生成的.md文件。项目设计（1）在文心快码的文本对话框中输入以下提示词并单击“发送”。【提示词】请根据以上需求分析文档，生成一份项目设计方案文档。系统对提示词进行分析后输出项目设计方案文档，用户单击右上方的“确认”按钮（）确定文档内容，在左侧对话框窗口的下方会显示生成的.md文件，如下图所示：3．生成代码（1）在文心快码的文本对话框中输入以下提示词并单击“发送”。【提示词】请根据以上设计方案文档，使用python语言的tkinter库生成相应的程序代码及程序功能解释。（2）系统对提示词进行分析后，生成相应的程序代码及程序功能解释，用户可以结合解释来浏览相应程序，如下图所示。

4．检查代码在文心快码的文本对话框中输入以下提示词并单击“发送”，系统会对程序代码进行检查，并给出改进方案。用户单击右上方的“确认”按钮（）确定修改后的代码，如图下图所示。【提示词】请检查以上代码，判断是否会运行报错？如果会报错，请说明原因并修改代码；如果无错误，请回答“无错误”。5．运行测试（1）单击代码编辑器右上方的“运行”按钮（），查看代码运行后的初始界面，如下图所示。在“倒计时器”界面中，输入倒计时时间“2”。单击“开始”按钮，计时开始；单击“结束”按钮，计时暂停；单击“重置”按钮，计时归零，如下图所示。6．编码优化（1）在文心快码文本对话框中输入以下提示词并单击“发送”。【提示词】修改以上代码，将背景色设置为淡黄色，“结束”和“重置”两个按钮的颜色分别设置为红色和灰色。系统对提示词进行分析后，对相应代码进行修改。用户确认后运行代码，界面效果参考图如下图所示。7．打包发布将Python程序打包成独立的可执行文件（*.exe），具体操作方法如下：将当前的程序代码文件以“timer.py”为文件名保存到桌面，在代码编辑窗口下方的“TERMINAL”面板中输入并执行“pipinstallpyinstaller”命令，安装“Pyinstaller”，如下图所示。安装成功后，参考图6-20输入打包命令“Pyinstallertimer.py”，在桌面上会生成“dist”文件夹，打开该文件夹可以查看到可执行文件“timer.exe”，执行该文件即可得到运行结果，如下图所示。提问：1.AI助手能完全替代程序员吗？2.开发一个应用最关键的阶段是什么？提问法+互动讨论引出本课主题：AI如何辅助编程。时间：5分钟情境导入法+现场演示震撼效果