《人工智能与大数据-小学版》课程实施建议

《人工智能与大数据小学版》课程实施建议上海科学技术出版社北京合众美华教育-1-一、课程目标A.知识目标(a)通过大量实例了解人工智能和大数据的概念。(b)知道人的大脑怎样产生思维，知道人工智能是计算机对人的智力现象的模仿。(c)知道大数据是怎样收集、找到并使用有用的信息。(d)能模仿读本中的步骤，用图形化编程方法完成简单而有趣的编程任务。(e)知道贵阳市的人工智能和大数据项目，知道贵阳的未来与科技的密切关系。B.能力目标(f)能运用（a）~（c）识别日常生活及影视作品中的人工智能和大数据，并能够向家人、朋友讲述。(g)通过人工智能和大数据的实际案例，认识科学的思维方式——观察、分析、假设、实证。(h)通过人工智能和大数据的实际案例，认识工程技术的思维方法——系统化思维、审辩、跨学科运用知识，以及由确定目标到改进提高的循环往复过程。(i)能理解编程是实现人与机器交流的方法。(j)能通过（e）举一反三地指出贵阳市其他人工智能和大数据项目。C.情感态度价值观(k)通过实现（a）~（c）和（f）消除对“高科技”的恐惧感，能产生对人工智能和大数据的持续兴趣。(l)通过实现（g）、（h）初步建立科学的态度和思维方式。(m)通过实现（e）、（g）~（j）认识到学习的目的是为了解决真实世界的真实问题。(n)通过实现全部知识目标和能力目标，认识到贵阳市的科技战略和自己的密切关系，产生作为一个贵阳人的自豪感。(o)通过实现全部知识目标和能力目标，产生为自己以及家乡努力学习的强烈意愿。-2-二、教学建议序号章名课时数目标/重点难点1第1章未来之门1理解人类社会的进步是科技进步所推动的；用身边熟悉的事例建立对人工智能和大数据两个概念的感性认识理解第一幅六格漫画中的人物关系和“现实—未来”的场景变化2第2章给大数据画个“像”3理解大数据的五大特点；有能力在现实生活中见到数据应用实例时，能从大数据的五大特点进行观察和简单判断意识到不是所有的数据都可以叫“大数据”；意识到大数据的“真实性”特征不是指大数据都是真实可信的，而是“有真有假”，需要谨慎判断；理解什么叫“低价值密度”。密度的概念对四年级学生只是物质特征的量，但此处为数据的价值和数据总量的比值。教师不必拘泥于学生对此数学概念的深刻理解，只要求使学生意识到：想要从大数据中获得有用的信息，需要“搜索、查找”很多很多的数据（见正文中两个故事中的描述）-3-序号章名课时数目标/重点难点3第3章身边的大数据3《中国天眼》：一、了解“天眼”和大数据的联系。二、认识望远镜和显微镜的原理。望远镜和显微镜共同拓宽了人类认识自然的视野，帮助我们看到了一个更远更大的世界，和一个更微更小的世界。三、望远镜和显微镜技术的不断进步代表了人类对自然的探索永无止境。四、对贵州在中国乃至世界天文学研究做出的贡献感到自豪；《洪水预报》：一、认识到大数据的应用不仅存在于互联网，不仅给我们带来信息和娱乐，还可以拯救人的生命，保护我们的财产免受损失。二、认识到“共享”是人们从大数据中获益的重要方式；《关爱留守儿童》：一、理解国家和贵州、贵阳政府对留守儿童的关心，体现了党和国家对人民生活幸福的关心。二、理解解决留守儿童问题不能仅靠爱心和简单地“捐款”。三、认识到大数据是解决留守儿童问题的非常有效的工具《中国天眼》：先要理解天眼对天文学研究的重要意义，然后再理解天文学对人类的重要意义，才能真正理解天眼对人类的意义，产生“身为贵阳人的自豪感”；《洪水预报》：理解一个人或一个单位、公司难以获取全世界的气象、地理信息，但是由于全世界所有的个人、公司和单位把自己的信息拿出来给别人使用（共享），那么全世界所有人都会从中获益。在“共享”精神下，大数据使得看似非常复杂、困难的工作变得简单、容易；《关爱留守儿童》：学会“将心比心”，理解对待身边生活水平比自己差的同学应该是“尊重和帮助”的态度，而不是怜悯、施舍或显示优越感-4-序号章名课时数目标/重点难点4第4章开启人工智能的大门3《人与机器的交流》：认识到人工智能是人类不断改善自身和机器交流的方式的最新进展。以前是人适应机器的“习惯”，现在人工智能让机器更适应人的习惯；《计算机对人类智能的模仿》：人类总是从模仿自己的思维方式出发，研究如何实现人工智能。（注意：不可由此推出人工智能全都是通过模拟人类思维方式而开发出来的。事实上，在人工智能的具体算法开发中大量用到和人脑、人的思维模式不同的理论，例如数学理论、计算机理论等）；《测量人工智能的一把尺》：理解并能简单运用“图灵测试”在小学阶段，学习人工智能的具体算法既不现实也无必要。小学生不具备复杂抽象思维能力，而且由于人工智能技术的迅速发展，当现在的小学生读完高中或大学毕业后，人工智能技术必然会发生天翻地覆的变化。因此，我们主要是教会学生从更宏观的角度观察、理解人工智能。《人与机器的交流》是从人类发明创造机器的科技进化史的角度。《计算机对人类智能的模仿》是从人工智能的主流研究方法的角度谈这个问题。而“图灵测试”则是一般民众认知、评判人工智能最常见的方法。这三个案例描述角度不同但目的一致。本章应努力让学生有意识地建立起观察人工智能的这三种视角-5-序号章名课时数目标/重点难点5第5章身边的人工智能3《会说话的手机》：一、初步了解人工智能的“自然语言处理”技术（“听懂”人类语言和用人类语言“说话”）。二、意识到除了手机，身边还有很多人工智能语言的应用（天河潭景区）；《数治化小区》：了解应用人工智能和大数据技术，可以使我们居住的小区更安全、方便，使居住在小区中的市民得到更好的照顾、更多的帮助；《防范人工智能犯罪》：一、意识到人工智能并不总是给我们带来“好处”，它同样可以从意想不到的角度威胁我们的安全。二、建立“从正反两方面看待技术对人类的影响”的意识《会说话的手机》：在比较不同智能语音系统时，实际上用到的是“把抽象、难以比较的概念用定量化方法变得具体、可比较”的“数学思维”方法。如果学生只是机械地按照正文提供的表格做比较，而不能意识到后面的思想方法，那么学习效果会打折扣。老师应努力让学生意识到这种思想方法与日常使用的思想方法的不同；《数治化小区》：理解人工智能怎样从摄像头拍摄的视频中“发现”奶奶。理解社区服务人员怎样从奶奶是否看电视判断奶奶的身体状况。《防范人工智能犯罪》：理解“魔”和“道”是如何在“破译密码”和“反破译密码”的斗争中实现技术升级的-6-序号章名课时数目标/重点难点6第6章我的人工智能实验5学会使用Scratch的基本功能；学会使用mDesigner提供的AI功能；（进阶目标）学会自己组合Scratch的基本功能和AI功能实现一些新奇好玩的活动课时数太少可能是本章最大的困难。事实上，在5课时内学会全部的Scratch/mDesigner功能并制作出学生自己创意的游戏、活动较难。建议教师在以下策略中选择：①如果学生对编程非常感兴趣，则在完成其他章节目标的同时，适当分配更多课时到第六章。②集中讲透本章六节的活动，不做Scratch或mDesigner的延展。③对于学习理解能力强的班级，并且在信息技术教室条件允许的情况下，在全书20课时的学习中，每节课用20分钟学习编程，20分钟讲解其他内容7第7章未来在我们手中1意识到人工智能和大数据并非遥不可及，而是和自己每天的生活、学习、成长紧密相连；意识到贵阳在飞速进步，是全国科技发展的后起之秀和新星；为自己身为贵阳人感到自豪，愿意为贵阳更美好的未来贡献自己的力量-7-序号章名课时数目标/重点难点8课程总结1总结学习《人工智能与大数据小学版（试用本）》课程的收获，应从三方面总结：①学习到了哪些人工智能和大数据的知识，了解了哪些人工智能和大数据的应用，学会了多少Scratch和mDesigner的AI功能。②学会了哪些观察、分析人工智能、大数据的方法。除了书本上的应用案例，自己还能想到用人工智能和大数据做什么事情，解决什么社会问题。③领悟到科技与人类社会之间有怎样的关系-8-三、教学评价本书立足于人工智能和大数据技术的现有水平、实际社会应用，着眼于帮助学生在未来高科技社会中更好地找到自己的位置。设计的实践活动大多基于真实场景、目标明确且考虑不同年龄学生的实际能力，活动的可操作性强。所有这些写作策略都是基于“真实世界的真实解决方案”这一教育理念。因此实施本读本教学的评价方法应以“过程性”“开放性”“评价标准具体且贴合实际”为原则：1.教师根据每一节的课程目标和实践活动目的组织课程实施，并在完成教学后检验课程目标和实践活动目的是否达成。检验目标完成程度是教师自己设计具体评价方式的依据。2.本书不具体规定教师每一节统一的评价工具和标准，只提如下建议：①为了增加“过程性评价”的成分，可尽量多用实践活动的完成情况作为评价基础。评价标准越真实、客观越好。②对复杂的主题，可在教学中多用小组讨论、代表发言的形式，并以学生发言是否符合课程和实际活动的大目标为依据进行评价。不强求学生的答案完美，但鼓励学生提出有自己创见且符合实际情况、合情合理的观点。