小学粤教版二、使用元件教学设计及反思

这是一份小学粤教版二、使用元件教学设计及反思，共7页。教案主要包含了教材内容分析，教学对象分析，教学目标，重点与难点，设计思路和教学策略，教学准备，教学过程等内容，欢迎下载使用。

本课是广州市教育研究院编写的地方教材《人工智能》四年级上册的第4课。本课是人工智能的基础应用之一，主要介绍对弈的故事，及电脑下棋的基本原理。学生通过本课的学习，增强对人机对弈等人工智能技术的兴趣，进一步感受人工智能技术的魅力，为后继的人工智能的学习奠定基础。
二、教学对象分析
本课的教学对象是四年级的学生。过前面内容的学习，对人工智能技术和人工智能套件的使用有一定的了解。并且具备一定的棋类对弈技能，能通过合作学习完成基本的学习任务，但是人机对弈不是太熟练，需要加强练习操作，从而对人工智能的学习、人机对弈的兴趣程度有效提高，增强学习意愿。
三、教学目标
（一）知识与技能
1.了解棋类游戏的规则，人机对弈的故事。
2.掌握电脑下棋的基本原理。
3.学会和电脑下棋。
（二）过程与方法
通过和电脑下棋的体验、实验和应用三个活动，了解人机对弈的故事，掌握电脑下棋的基本原理。
（三）情感态度价值观
通过本节课的学习，增强对人机对弈等人工智能技术的兴趣，感受人工智能技术的魅力。
四、重点与难点
1.教学重点：棋类游戏的规则，人机对弈的故事。
2.教学难点：电脑下棋的基本原理。
五、设计思路和教学策略
本课遵循学习内容模块化、学习过程活动化、学习活动情景化的原则，以“做中学”为指导思想，设计基于问题学习的活动化课堂教学范式：以“电脑下棋基本原理”的人工智能通识为主线，构建以问题为中心的体验、实验、应用三个环节活动，让学生在活动中以情景化的方式学习人工智能知识。
活动的设计要求：
在课堂上，学生从最简单的井字棋开始，在白纸或木板上画横、竖两条价差直线，形状类似“井”字，然后两人轮番落子，可用“”和“x”代表不同学生的落子位置，谁在横、竖、斜任意一个方向上用三个子先连成直线，谁就获胜。并概述计算机下棋的原理。而后使用网页版五子棋来试玩，两个同学为一组，依次和电脑下五子棋。人机对局，轮流下子，先将五子连成一行者为胜。要求每个同学和电脑下三局，一名同学下棋的时候，另外一名同学负责记录，填写表格。最后让学生学习人工智能“棋手”：“深蓝”和“AlphaG”的故事。
本科采用讲授法，括谈法，讨论法，演示法，练习法，实验法，探究法及任务驱动教学法，采用的教学组织形式为：班级授课，协同教学，现场教学的教学形式。将人工智能意识、人工智能技术创新思维、人工智能应用实践能力、人工智能社会责任等问题进一步具体化为可操作的任务，在活动中完成解决问题的过程。学生在体验活动中，用人机对弈的棋局，引出本节课要解决的问题“电脑下棋的基本原理”，通过问题的分解，初步学习电脑下棋的基本原理。通过体验活动，激发学生学习人工智能技术的兴趣。在解决问题的过程中，学生通过小组合作学习的方式，通过实践探究和动手实验，完成人机对弈的任务，进而掌握电脑下棋的基本原理。在实验活动中，增强学生探究和验证人工智能技术的积极性，提升学生的计算思维能力。在应用活动中，学生尝试与电脑对弈，学以致用，发散思维，增强对电脑下棋基本原理的掌握。通过应用活动，培养学生善于思考人工智能技术在生活中的应用意识。
六、教学准备
1、多媒体电脑室：一台教师示范教学用的计算机，学生能操作的计算机；
2、纸、笔、记录本、4399小游戏；
七、教学过程
教学评价和反思
教学环节
教师活动
学生活动
媒体资源
设计意图
情境创设
1.教师提问：人与人工智能，究竟谁更聪明？
2.教师出示2017年AlphaG击败世界三连冠柯洁的新闻，提问：有人说人工智能战胜了专业棋手，比人类聪明，你同意吗？
3.揭示课题：今天也让我们一起来和人工智能比一比吧！
1.思考
2.看材料思考，发表意见。
3.明确学习内容
带着问题进入学习。
课件出示问题及新闻内容
通过情境创设，以问题的导入，引起学生的关注，激发兴趣。
基于问题的学习，更能激发学生的问题意识和提高解决问题的能力。
通识学习
体验
引言：体验与电脑下棋之前，我们先来学习一下简单的井字棋。
教师示范井字棋盘画法
小组讨论落子方案
任务一：利用纸和笔，小组内人与人对弈。
（1）两两结合成为小组，画出井字棋盘。
（2）用“”和“x”代表不同学生的落子位置。
（3）谁先用三子连成直线谁获胜（井字棋棋盘上共有9个空格，那么棋盘一共有19683中状态，一局棋落子的顺序最多可以有362880中变化。因为计算机的运算速度很快，所以它能比较容易地计算出所有棋局的可能性）
小结：一个简单的井字棋就有这么多种落子可能，那么计算机在下棋的时候计算最佳落子位置就比普通人要快。
画出井字棋盘
学习、思考、理解
初步了解井字棋对弈基本过程
纸、笔、记录本
通过体验活动，能与吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣，体验人机对弈中“对弈”的乐趣。
在体验活动中渗透通识的知识，让学生不但亲身体验对弈的乐趣，还进一步了解了对弈规则的内在原理，增强人工智能的技术创新的意识和思维。
实验
引言了解对弈的基本原理后，我们一起来体验五子棋的人机对弈吧！
任务二：人机对弈：
（1）五子棋介绍：相传五子棋起源于4000多年前，在围棋出现之前，民间就已有五子棋的游戏。《辞海》是这样介绍五子棋的：“亦称‘连珠’。棋类竞技项目之一。棋盘纵横十五路，子黑113枚，白112枚。黑白轮流下子，以先将五子连成一行者为胜。
（2）组织学生打开电脑。
（3）打开4399小游戏网站，找到人机五子棋。
（4）两人一组开展人机对弈
（5）一人在人机对弈时另一人记录，三局后换人
（6）组织学生统计对局记录，发现并分析问题（由于计算机程序能快速的完成大量数据运算，所以才能在规定时间内精准的找出当前情况下的最佳落子点，最终赢得胜利）
3. 小结：有同学觉得人工智能聪明，不仅击败了专业围棋手，还能帮我们完成很多工作。当然也有同学认为人比人工智能聪明，理由是人工智能都是人制造出来的，而且身边很多人工智能产品并不聪明。但可以肯定的是，人的创造性思维无与伦比，而人工智能暂时只能模仿人类的逻辑思维，要赶上甚至要超过人类还有很长的路要走。
小组形式开展实验活动，人机对弈
观察电脑落子位置，分析学习电脑落子规则。
记录对局情况
分组讨论人机对弈情况
4399小游戏
五子棋简介
通过对五子棋的整体介绍，让学生对五子棋的规则有充分的认知，让学生在具体的操作中学习、实践理论知识，更好地理解人工智能的基本原理。
应用
任务三：构思应用
小组讨论
现实生活中，还有哪些人工智能技术应用可以提高工作、学习的效率？请以小组合作构思并通过思维导图整理。
教师案例分享
“深蓝”
“AlphaG”
小结：
人工智能棋手确实依靠蒙特卡洛树、深度学习和强化学习的技术打败了人类棋手，我们应该合理的运用人工智能技术。
阅读课本，共同学习人工智能“棋手”---“深蓝”和“AlphaG”的故事
教材阅读
让学生了解人工智能“棋手”的故事在现实生活中已经发生，增强对人机对弈等人工智能技术的兴趣，感受人工智能技术的魅力。
通过分享交流，让学生懂得与他人分享、养成向他人学习的习惯。
拓展学习
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拓展创新
展示阅读材料或视频：“绝艺”介绍我国AI Lab（人工智能实验室）自主研发的围棋AI“绝艺”及其发展史。
小结：不管怎样，老师希望同学们在日常生活中积极观察、探索、创新，让机器成为人类的得力助手和合作伙伴，更好地为人类服务。
教材阅读
教材阅读材料
通过知识的拓展，让学生了解目前我国人工智能发展的历史及现状，进一步增强对人工智能技术的兴趣，感受人工智能技术的魅力。
评价小结
1.提问小结：这节课，你学会了什么知识？
引导学生通过板书梳理本节课的知识。
2.学习评价：组织学生完成教材中的“评一评”。
1.思考，小结本节课知识并回答。
2.根据本节课的学习情况完成“评一评”。
回顾本节课所学习的知识，有利于培养学生善于思考的习惯。
通过学习评价，了解学生的学习效果。
反馈学生的学习情况，了解学生学习效果，以便进行后续教学。
板书设计：
第4课 和电脑下棋
“井字棋”棋盘及下法 “五子棋”棋盘及下法
基本原理（概述）： 人工智能“棋手”（电脑程序）：
通过采用蒙特卡洛树、
深度学习和强化学习的技术 介绍“深蓝”与“AlphaG”
来选取符合当前棋况的最佳
落子位置。