0 0 类别 : 教案

《人工智能中的搜索》教学设计 课型 新授课/习题课 学时 1 授课 年级 六年级 课程指南 智能意识 1.理解什么是搜索 2.知道随机搜索、线性搜索和二分搜索的概念 智能思维 1.掌握搜索策略解决问题的过程 智能应用与创造 1.能够举例生活中常见的搜索 2.总结不同搜索的优势和应用 3.学会运用搜索策略解决问题 智能社会责任 1.能够批判性地评估搜索技术的优缺点，以及在不同情 境下选择合适的搜索策略 2.理解人工智能和搜索算法对社会、经济和环境的潜在 影响 内容分析 本课程以“航海大冒险”为活动背景，通过创设一个充满挑战与乐趣的航海情 境，引导学生探索并理解随机搜索、最短路径搜索、线性搜索和二分搜索等搜 索算法的基本概念和应用。学生将在有趣的活动中体验不同搜索策略的效率， 并学会将所学知识应用于实际生活，为未来的人工智能探索奠定坚实基础。 学情分析 六年级的学生正处于好奇心旺盛、求知欲强的阶段，对于新颖、有趣的话题和 内容特别感兴趣。因此，利用航海大冒险的情境引入搜索算法的学习，能够迅 速激发学生的学习兴趣和探索欲望。同时，学生已经具备了一定的计算机基础 知识和操作技能，这为本课的学习提供了一定的技术基础。然而，搜索算法作 为人工智能领域的一个重要分支，对于六年级的学生来说仍是一个相对陌生的 领域。他们对于搜索算法的基本概念、原理和应用缺乏深入的了解和认识。因 此，在教学过程中，教师需要注重通过生动的案例和具体的操作演示来帮助学 生理解搜索算法的核心思想和实现方法。此外，学生在逻辑思维、问题解决方 面的能力仍有待提高。通过搜索算法的学习，他们可以锻炼自己的思维能力和 解决问题能力，为未来的学习和生活打下良好的基础。 教学目标 知识与技能 1.理解什么是搜索 2.知道随机搜索、线性搜索和二分搜索的概念 3.能够举例生活中常见的搜索 过程与方法 1.掌握搜索策略解决问题的过程 2.总结不同搜索的优势和应用 3.能够运用搜索策略解决问题 情感态度与价值观 1.能够批判性地评估搜索技术的优缺点，以及在不同情 境下选择合适的搜索策略 2.理解人工智能和搜索算法对社会、经济和环境的潜在 影响 教学重难点 教学重点 1.理解什么是搜索 2.知道随机搜索、线性搜索和二分搜索的概念 教学难点 1.掌握搜索策略解决问题的过程 2.能够运用搜索策略解决问题 教学方法 讲授法、游戏教学法、互动讨论法 学习环境与 教学资源 ·学习环境 1. 教室内应配备多媒体教学设备，如投影仪或智能黑板，以便展示教学内容； 2. 教室应配备足够的计算机或平板电脑，每个学生至少有一台设备； 3. 网络环境：确保教室内有稳定的网络连接，以便访问在线资源。 ·教学资源 1. 准备 PPT、视频教程等多媒体教学材料； 2. 学习任务单。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 环节一： 创设情境 明晰要求 1. 动画呈现航海家郑和与学生 对话，邀请学生参与航海大 冒险游戏； 2. 讲解游戏要求。 认真倾听，明确游戏 要求 创设了航海大冒险的 情境，激发学生学习 兴趣和好奇心。同时， 教师详细讲解游戏的 要求和规则，使学生 明确学习目标和任 务，为后续的深入学 习打下坚实的基础。 环节二： 游戏体验 深入学习 （一）第一关 搜寻制作航图 1.介绍游戏背景：冒险家们需 要将珍贵瓷器运送至遥远的国 度。 2.提出任务要求：审慎选择可 抵达的目的地，并精心规划潜 在的航线，从而绘制出一张既 安全又切实可行的航海地图。 3.展示古人留下的地图，讲解 图中标记的含义，并提出问 题：哪些地方是适合前往的？ 4.展示介绍各个地点的信息表 和判断某个地点是否适合前往 的目标辨识卡 认真倾听 观察地图，开始思考 仔细阅读，掌握判断 规则 为游戏体验设定背 景，使学生更容易融 入情境，提高学习兴 趣。 明确学习任务，使学 生有目的地参与游 戏，体验随机搜索的 过程。 通过地图和问题，引 导学生思考如何根据 有限的信息进行决 策，为随机搜索打下 基础。 提供具体的信息和工 具，使学生能够在游 戏中进行实际操作， 体验随机搜索的过 程。 5.介绍航海记录卡，让学生将 符合要求的地点记录在上面 6.公布符合条件的地点的名 单，根据学生的搜索结果，发 放对应的积分（找到 6个：3积 分；找到 3-5个：2积分；找到 1-2个：1积分） 7.结合信息表内的航线信息， 让学生在图 1中将符合条件的 每位同学根据信息表 和目标辨识卡，独立 完成搜索，找到符合 条件的 6 个地点，并 将其记录在航海记录 卡中。 前后桌互换学习任务 单进行检查，并记录 获取的游戏积分。 通过记录卡的形式， 让学生整理和记录搜 索结果。 通过积分制度，为学 生提供及时的反馈和 激励，同时检验学生 随机搜索的效果。 过绘制航线，让学生 将随机搜索的结果可 地点之间的航线绘制出来。 8.动画展示航线绘制过程 视化。 通过动画展示，使学 生更直观地了解航线 绘制的过程和结果。 （二）第二关 探寻最佳路线 1.根据第一关绘制的地图，进 行升级，给出一张明确出发地 和终点的地图，并提供每条航 线所需航线时间的时间表。 提出问题：如何规划路线才能 在最短的时间内将瓷器运送到 终点呢？ 认真倾听 进行思考 使学生能够将实际问 题转化为数学模型， 培养他们从具体情境 中提取关键信息的能 力，并初步理解规划 路线的必要性。 2.给出一将上面地图中的信息 抽象出来的简图（数据结构中 的图）。提问学生：简图由哪些 部分组成？这些部分分别具有 什么含义？ 引导学生填写表格： 讲解表格的答案 3.提出要求：小组合作，寻找 用时最短的航线，并按照下面 的格式记录下来。 4.公布答案区间范围，给出用 时最短的航线，发放积分奖励 （用时 6天：3积分；用时 6.5 天：2积分；大于 6.5天：1积 分） 5.提出开放式问题：有无搜索策 略，可以每次都快速找到最短路 径呢？ 仔细观察，独立填写 表格 认真倾听，做好记录 小组合作，共同寻找， 提交答案到教师机端 认真倾听，记录积分 帮助学生理解图论的 基本概念，并培养他 们的抽象思维能力。 通过团队协作来解决 问题，同时培养他们 的沟通能力和合作精 神。 培养应用图论知识解 决实际问题的能力。 激发学生的学习兴 趣，增强他们的学习 动力。给学生提供一 个自我评估和反思的 机会，使他们能够了 解自己在解决问题过 程中的具体表现。 （三）第三关 首领的智勇考验 动画展示首领与郑和的对话， 创设情境，提出问题：有一只 观看动画 激发学生的兴趣，使 他们能够积极参与到 问题解决的过程中 “嗅探虫”，能测出哪杯水是 香水，即使香味非常淡，它也 能够闻出来。但我们面前有 100 杯水，我们该如何使用这只 “嗅探虫”找出唯一的那杯香 水呢？ 提出要求：2分钟小组合作，寻 找解决办法。 （1）线性搜索——逐一甄辨 将这 100杯水，有序地排列在 一起，给它们标上序号从 1到 100，然后从第一杯水开始，一 次只看一杯，判断它是否有香 味，如果没有香味，就继续看 下一杯，这样一直重复，直到 找到那杯香水。 提出问题：采用这种办法，有 什么不足？我们可以怎么解 决？ 提出要求：3分钟小组合作，寻 找解决办法。 （2）二分搜索——快搜定位 先给这 100杯水排序编号（1到 100），并将水按编号分成两组 （1到 50为第一组，51到 100 为第二组），然后从第一组的每 一杯中取少量水混合在一起， 用“嗅探虫”进行测试。如果 思考问题 小组合作，寻找解决 办法 认真倾听并思考 思考问题，小组合作， 寻找解决办法 认真倾听讲解，观看 动画演示，加深理解 来。 过小组合作，培养学 生的团队协作能力和 问题分析能力。 展示线性搜索方法， 让学生直观理解最基 础的搜索策略。 引导学生思考线性搜 索的不足之处，，从而 激发学生的求知欲， 寻找更高效的搜索方 法。 介绍二分搜索方法， 帮助学生理解分治策 略在搜索问题中的应 用。 混合物有香味，那么香水在第 一组；如果没有，则在第二 组。继续对有香味的那组水重 复这个过程，每次都将水分成 两组并混合测试，直到剩下一 杯水。 动画演示，讲解二分搜索： 直观地展示二分搜索 的过程，帮助学生理 解该策略的操作流 程。 环节三： 归纳总结 拓展提升 1.回顾并总结本堂课所学知识 （1）搜索、随机搜索、线性搜 索和二分搜索的概念 （2）三种搜索策略的优势 （3）三种搜索策略的应用 2.提出开放式问题：搜索算法 在 AI中的角色是什么？ 回忆并总结，形成知 识框架 积极思考 帮助学生巩固课堂所 学内容，将新学到的 知识与已有的知识体 系进行连接，形成更 为完整的知识结构。 激发学生的深入思 考，拓展知识视野。 板书设计 教学反思 优势： 1.情境创设与问题导入：本课通过创设有趣的航海冒险情境和“嗅探虫”找香 水的问题，成功吸引了学生的注意力，激发了他们的学习兴趣。这种情境化的 教学方式有助于学生更好地理解和应用搜索策略的概念，提高了学习效果。 2.知识讲解与活动设计：本课在知识讲解上系统且深入，从搜索的基本概念到 随机搜索、线性搜索、二分搜索的具体策略，每一步都进行了详细的阐述。同 时，通过小组合作、动画演示等多样化的活动设计，让学生在实践中学习和掌 握搜索策略，有效提升了学生的参与度和动手能力。 3.拓展提升与思维引导：在课程的最后，教师提出了搜索算法在 AI 中的角色 这一开放式问题，引导学生进行深层次的思考，拓宽了他们的知识视野。这种 拓展提升的教学方式不仅检验了学生对课堂知识的理解程度，还培养了他们的 创新思维和批判性思考能力，有助于他们形成跨学科的知识整合能力。 不足： 1.个体差异关注不足：在教学过程中，虽然设计了多样化的活动来激发学生的 学习兴趣，但可能未能充分考虑到学生的个体差异。不同学生的学习能力和兴 趣点有所不同，因此，在未来的教学中，需要更加关注每个学生的特点，灵活 调整教学策略，确保每个学生都能在课堂上获得最大的收获。 2.时间管理有待加强：在有限的课堂时间内，教师可能难以充分展开每个教学 环节，导致某些重要内容讲解不够深入或活动时间不够充分。因此，在未来的 教学中，需要更加精确地把握时间管理，确保每个教学环节都能得到充分的展 开和深入的探讨。 3.拓展延伸内容可更丰富：在课程的最后，教师提出了搜索算法在 AI 中的角 色这一开放式问题，引导学生进行深层次的思考。然而，由于课堂时间的限制， 可能未能充分展开这一话题，导致学生的思考深度和广度受到限制。因此，在 未来的教学中，可以考虑在课前或课后为学生提供更多的拓展延伸材料，引导 他们进行更深入的研究和思考。