小学人教版（2024）大数据助力智能教案

这是一份小学人教版（2024）大数据助力智能教案，共8页。教案主要包含了教师活动1，教师小结，学生活动1，设计意图，教师活动2，教师活动3，学生活动2，学生活动3等内容，欢迎下载使用。
教学设计
基本信息
主题
28.大数据助力智能
学科
信息科技
老师
年级
四年级
教学内容分析
《大数据助力智能》这一课旨在向小学四年级的学生介绍大数据的基本概念及其在现代智能技术中的重要作用。鉴于小学生的认知能力和兴趣点，本课将避免深入探讨复杂的技术细节，而是通过生动有趣的实例和实践活动，让学生感受到大数据如何像“魔法”一样，让机器变得更加聪明，从而理解大数据与智能技术之间的紧密联系。教学内容将围绕大数据的收集、处理、分析以及其在智能识别、预测等方面的应用展开，力求让学生在轻松愉快的氛围中掌握相关知识。
学情分析
小学四年级的学生正处于好奇心旺盛、求知欲强的阶段，他们对周围的世界充满了好奇，尤其对于新兴科技有着浓厚的兴趣。然而，由于年龄和经验的限制，他们对于大数据、人工智能等复杂概念的理解能力有限。因此，本课设计将采用直观展示、动手操作、故事讲述等多种教学方法，结合学生生活实际，将抽象概念具体化、形象化，以便学生更好地理解和接受。
学习目标
信息意识：让学生认识到大数据在现代社会中的广泛存在和重要性，了解大数据与智能技术之间的关系。
计算思维：通过体验活动，初步培养学生的逻辑思维和数据分析能力，理解数据如何被用来解决问题。
数字化学习与创新：激发学生对大数据和智能技术的兴趣，鼓励他们尝试利用数字化工具进行简单的数据分析和创新应用。
信息社会责任：引导学生认识到在使用大数据和智能技术时应遵守的伦理规范，尊重他人隐私，不滥用技术。
教学重点
1．大数据在智能应用场景中的作用。
2．常见的大数据应用及相关功能。
3．发现人工智能应用所使用的大数据。
教学难点
人工智能应用所使用的大数据及其作用。
教学准备
具备上网条件的信息科技实验室、多媒体课件等。
教学实施过程
情境导入
教师活动
学生活动
设计意图
【教师活动1】教师提问：为什么用导航软件进行导航时，可以第一时间得到最新的道路信息，方便地知道目前哪条路最便捷，哪里在修路，哪里拥堵？
【教师小结】因为这些导航软件收集了全球二百多个国家和地区的位置数据，并实时更新，导航软件就是基于这些大数据，为我们规划的路线。
大数据是具有数量巨大、类型多样、处理时效短、存取速度快、应用价值高的海量数据的集合。大数据的“大”不仅是数量大，它还蕴含着无数宝藏，只待人们去挖掘，而人工智能则是开启这些宝藏的一把钥匙。快来体验人工智能的应用，感受大数据对学习和生活的强大助力吧！
【学生活动1】学生思考并回答，完成课前预习任务。
【设计意图】让学生亲身感知大数据在生活中的应用，了解大数据的基本特点，激发学生的学习兴趣，为本节课的学习作铺垫。
教学活动一
体验大数据的应用
教师活动
学生活动
设计意图
1．初步感知“拍照识花”程序的应用。
【教师活动2】播放视频，让学生了解用“花伴侣”“识花君”等小程序识别植物的过程。然后引导学生说说“拍照识花”的识别步骤。
【设计意图】初步了解“拍照识花”的识别步骤。
2．实际操作，体验“拍照识花”的识别步骤。
【教师活动3】展示几张常见的花朵的照片，看学生能否猜出分别是哪种花？
【学生活动2】观看视频并思考“拍照识花”“拍照识物”的识别步骤。
【学生活动3】学生使用“拍照识花”程序进行识别，并总结出“拍照识花”的识别步骤，完成【学习活动一】。
【设计意图】通过实际操作，让学生对“拍照识别”有更为直观的感知。
教学活动二
发现“拍照识花”背后的数据
教师活动
学生活动
设计意图
1．了解“拍照识花”背后的数据支持和原理。
【教师活动4】教师讲解“拍照识花”的原理，并概括为：采集花朵图片——提取花朵的特征——将其与图像库中花朵的特征比对——输出识别的结果。
［截止2025年1月20日，中国植物图像库已收录各类植物图片627科7919属85752种（含品种15721）19001650幅）］
2．了解更多大数据的应用场景。
【教师活动5】讲解：根据“拍照识花”的原理，将“花朵”改为“人脸”或“车辆”，就可以在其他类似软件中实现人脸识别或车辆识别等应用。
除了“拍照识花”外，识物技术的应用范围也很广，如“智能拍照识物”不但可以识别植物，还可以识别动物，甚至生活物品。
【案例一】通过手机大数据，根据某用户晚9点至早9点出现次数最多的地点可以推测该用户的居住地，根据某用户早9点至晚9点出现次数最多的地点可以推测该用户的工作地。
【案例二】一些课程学习网站会根据我们做错的题目进行有针对性的练习和课程推送。
【案例三】在体检时，医院会根据你所体检的项目进行大数据分析，自动为你规划用时最短的项目顺序，实现智能体检，告别以前盲目、扎堆现象。
【学生活动4】借助中国植物图像库查看其中的花朵图像库数据，进一步了解“拍照识花”背后的数据支持和原理，并完成【学习活动二】。
【学生活动5】说说自己了解的更多大数据的应用场景，并完成【学习活动三】。
【设计意图】了解“拍照识花”背后的数据支持和原理，锻炼学生利用在线平台和数字设备获取学习资源进行自我学习的能力。
【设计意图】启发学生举一反三，发现更多的大数据应用场景，让学生感受原理的通用性，感受大数据应用无处不在。
教学活动三
思考机器计算和人工计算的异同
教师活动
学生活动
设计意图
1．了解围棋类智能对弈产品学会下棋的过程。
【教师活动6】引导学生讨论围棋类智能对弈产品是怎样学会下棋的。
【教师小结】围棋类智能对弈产品学会下棋的过程主要依赖于人工智能技术的两大核心——深度学习和强化学习，以及大量的棋局数据，学习的过程包括学习规则、观察学习、自己练习、记住经验、预测未来、不断进步等步骤。围棋类智能对弈产品使用大量的围棋棋局数据不断积累经验，训练深度学习模型，优化下棋策略，这些棋局数据可以来自与人类棋手的对弈记录，也可以通过自我对弈生成。
2．大数据在围棋类智能对弈产品中所起到的作用。
【教师活动7】教师引导学生交流讨论：大数据如何让机器变得更“聪明”？大数据在围棋类智能对弈产品中起到什么作用？
讲解：大数据如何让机器变得更“聪明”？阿尔法围棋结合数百万人类围棋专家的棋谱数据，用了3000万盘比赛作为训练数据，自我博弈超过100万次，有了这些大数据支持，使得阿尔法围棋知道怎么走最有利。不断提升预测下一步的能力，其第二代版本在2016年以4：1的总比分赢得了和人类围棋世界冠军棋手的比赛。
阿尔法围棋的最后一代版本——AlphaG Zer，在完全摒弃人类棋谱数据的前提下，经过3天490万盘的自我博弈后，以100：0完胜阿尔法围棋第二代版本。
通过以上，我们可以看出，在人工智能的应用中，对大数据的使用并不一定越多越好，阿尔法围棋的前几代用了3000万盘比赛作为训练数据，自我博弈超过100万次，而最后一代版本仅经过3天490万盘的自我博弈却取胜之前版本，所以数据的品质、方法的设计也是影响性能的重要因素。
3．大数据分析的应用。
【教师活动8】介绍大数据分析在体育项目中的应用，以及使用大数据实现科学训练的案例。然后引导学生说说大数据分析在学习生活中的应用。
【案例一】在篮球项目中，通过分析大量的比赛视频和统计数据，可以精确地了解球员在场上的位置、投篮成功率以及对手的弱点。
【案例二】在足球项目中，通过分析球员的跑动路径、传球成功率和防守位置等数据，可以制定更精准的训练计划和比赛策略。
【案例三】在游泳项目中，通过分析肢体运动的角度、力量分布和水的阻力等数据，可以调整运动员的泳姿以提高速度。
【案例四】大数据分析对于教育教学的作用也是巨大的，如：可以进行个性化教学，通过大数据分析收集学生的学习数据、行为数据、社交数据等，通过全面分析，了解学生的学习状态、兴趣爱好、潜在问题等，提供个性化的教学方案和辅导计划，自动调整学习内容和难度，以适应学生的实际水平，从而提高学习效果。
【学生活动6】交流讨论围棋类智能对弈产品是怎样学会下棋的，
【学生活动7】交流讨论：大数据如何让机器变得更“聪明”？大数据在围棋类智能对弈产品中起到什么作用？并完成【学习活动四】。
【学生活动8】交流讨论，并完成【学习活动五】。
【设计意图】让学生了解围棋类智能对奕产品学会下棋的过程，感知机器计算和人工计算的异同。
【设计意图】让学生感受大数据在围棋类智能对弈产品中所起到的作用。
【设计意图】了解大数据分析对于学习生活的作用，感知更多大数据分析的智能应用场景。
应用提升
教师活动
学生活动
设计意图
了解大数据在黑洞“画像”中的作用。
【教师活动9】教师介绍：2022年5月12日晚9时许，天文学家公布了银河系中心超大质量黑洞——人马座A*（Sgr A*）的照片。然后引导学生查一查黑洞“画像”使用了哪些数据，分析大数据在其中的作用。
【教师小结】黑洞“画像”让黑洞由不可见变为可见，这一突破激励着大量的天文爱好者揭开宇宙的神秘面纱，还有许多突破科学前沿的大数据应用，如：2022年7月，AlphaFld预测出约100万个物种的2亿多个蛋白质结构，几乎涵盖了所有科学已知的蛋白质，破解了生物大分子“密码”，让人类对生命的认识又加深了一步。
人工智能的出现，是辅助人类进行研究的重要技术手段。感兴趣的同学可以查一查：AlphaFld使用了哪些数据，分析大数据在其中的作用。
【学生活动9】自主上网查询黑洞“画像”使用了哪些数据，分析大数据在其中的作用，并完成【学习活动六】。
课堂小结
教师引导学生总结知识、分享收获，鼓励学生继续探索大数据在智能应用场景中的更多应用。
教学反思