《人类学习与机器学习》教学简案

授课年级：九年级
学科：信息科技

一、教学目标

1.信息意识：通过案例分析，理解人类学习与机器学习的基本原理，认识人工智能的本质。

2.计算思维：学会根据学习和生活需要，对比计算机传统方法与人工智能方法处理同类问题的不同效果，合理选用解决实际问题的方法。

3.数字化学习与创新：根据学习与生活需要，合理选用人工智能平台解决实际问题，比较使用人工智能和不使用人工智能处理同类问题效果的异同

4.信息社会责任：树立正确使用人工智能的意识，初步形成科技伦理观。

二、教学重难点

重点：人类学习的基本过程与特点、机器学习的基本原理与方式。

难点：理解人工智能的本质及其与人类学习的异同。

三、教学过程

1.游戏导入：秒猜动物

①教师组织“秒猜动物”游戏，引导学生根据特征猜动物。引出人类学习的方式有直接学习

②通过对比“獐子”与“狍子”等相似动物，引发认知冲突，激发学习兴趣。

2.人类学习

【活动1】感悟人类学习

提问:人类的学习过程是怎样的？

归纳：学生小组讨论“人类是如何学习的”，归纳学习过程：获取特征 → 对比经验 → 归纳判断 → 验证记忆

教师讲解人类学习的分类：直接学习与间接学习。

3.专家系统

【活动2】专家系统初体验

提问：如果把人类认识动物的方法教给电脑，它会怎样？怎么教它？引导学生思考其背后的规则。

学生体验“动物识别”专家系统，理解其基于规则的推理过程。

【活动3】当“专家”遇到新问题

挑战局限：出示新动物图片（麂子），引导学生在专家系统中勾选对应特征，发现系统无法识别，进而理解专家系统依赖预设规则、缺乏学习能力的局限。

追问：有没有让电脑更聪明的办法？

4.机器学习

引出让电脑变“聪明”的秘密武器——机器学习，展示利用豆包识别麂子

【活动4】机器学习初体验

实践体验1：利用英荔AI平台实现智能识别动物，体验机器学习的过程。

指导学生自主学习学案上的实验操作说明，体验机器学习的过程

探究：分析识别率不足100%的原因，如何提高？小组讨论

实践体验2：通过实验验证上述猜想

提问：说一说机器学习的过程

归纳：机器学习的过程：收集数据 → 数据标注 → 训练模型 → 测试结果

总结：什么是机器学习？人工智能的本质

【活动5】3种机器学习的方式

①监督学习：指出刚才体验的过程就是监督学习

②强化学习：以“短视频推荐系统”为例，描述“用户观看（奖励）/划走（惩罚）”的交互过程。
    讲解强化学习的核心是通过与环境的交互和反馈（奖赏）来学习最优策略

③无监督学习

提问：展示6个图形。“不提供任何标签，能把它们分成两类吗？”

展示豆包的分类方式，指出这种“物以类聚”的方式，就是无监督学习（数据无标签，模型自行发现数据点之间的相似或差异性，找到潜在的规律）

小结：观察数据，发现相似性，物以类聚

5.课堂回顾：

    回顾本节课的内容：人类学习、机器学习的过程和原理；人工智能的本质

6.总结提升：合理使用AI

回顾人类学习与机器学习的异同，理解人工智能的本质。

引导学生思考如何负责任地使用AI技术，树立科技伦理意识。