2023-2024學年滬科版（2019）高中信息技術必修一4.1《了解手寫數(shù)字識別-體驗人工智能》說課稿

2023-2024學年滬科版（2019）高中信息技術必修一4.1《了解手寫數(shù)字識別——體驗人工智能》說課稿主備人備課成員教學內容本節(jié)課選自2023-2024學年滬科版（2019）高中信息技術必修一第四單元第一節(jié)《了解手寫數(shù)字識別——體驗人工智能》。本節(jié)課主要包括手寫數(shù)字識別技術的基本原理、應用場景以及相關的人工智能技術知識。通過學習，學生將了解手寫數(shù)字識別技術的發(fā)展歷程、工作原理和應用領域，并能夠通過簡單的編程實踐，體驗人工智能技術在生活中的應用。核心素養(yǎng)目標培養(yǎng)學生信息技術學科的核心素養(yǎng)，包括：信息意識，通過學習手寫數(shù)字識別技術，增強學生對信息技術在生活中的重要性的認識；計算思維，通過編程實踐，提升學生邏輯思維和問題解決能力；數(shù)字化學習與創(chuàng)新，使學生學會運用編程工具實現(xiàn)簡單的人工智能應用，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和實踐能力；信息社會責任，讓學生了解人工智能技術的倫理和社會影響，樹立正確的價值觀。教學難點與重點1.教學重點，①

①掌握手寫數(shù)字識別技術的基本原理，理解其工作流程和算法基礎。

②熟悉Python編程語言中用于手寫數(shù)字識別的基本庫函數(shù)和數(shù)據(jù)處理方法。

③能夠通過編程實踐，實現(xiàn)簡單的手寫數(shù)字識別功能。

2.教學難點，①

①理解手寫數(shù)字識別算法的復雜性，包括特征提取、分類器設計和模型訓練等環(huán)節(jié)。

②將理論知識與編程實踐相結合，解決實際編程中的問題，如錯誤處理和性能優(yōu)化。

③理解手寫數(shù)字識別技術的應用局限性和未來發(fā)展趨勢，培養(yǎng)學生的批判性思維。學具準備多媒體課型新授課教法學法講授法課時第一課時步驟師生互動設計二次備課教學資源-軟硬件資源：計算機教室，裝有Python編程環(huán)境的計算機，攝像頭或平板電腦用于手寫輸入。

-課程平臺：學校內部教學平臺或在線課程資源，用于發(fā)布教學資料和作業(yè)。

-信息化資源：滬科版高中信息技術教材電子版，相關手寫數(shù)字識別技術的教學視頻和案例。

-教學手段：PPT演示文稿，實物演示（如手寫板），編程環(huán)境（如PyCharm或IDLE），在線編程測試平臺。教學過程設計1.導入新課（5分鐘）

目標：引起學生對手寫數(shù)字識別的興趣，激發(fā)其探索欲望。

過程：

開場提問：“你們有沒有體驗過手寫輸入數(shù)字，然后看到計算機能正確識別出來？”

展示一些關于手寫數(shù)字識別技術的應用場景，如智能手機、ATM機等，讓學生初步感受其魅力或特點。

簡短介紹手寫數(shù)字識別技術的基本概念和重要性，為接下來的學習打下基礎。

2.手寫數(shù)字識別基礎知識講解（10分鐘）

目標：讓學生了解手寫數(shù)字識別的基本概念、組成部分和原理。

過程：

講解手寫數(shù)字識別的定義，包括其主要組成元素或結構，如圖像采集、預處理、特征提取、分類器等。

詳細介紹手寫數(shù)字識別的各個組成部分或功能，使用圖表或示意圖幫助學生理解，如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡、支持向量機等。

3.手寫數(shù)字識別案例分析（20分鐘）

目標：通過具體案例，讓學生深入了解手寫數(shù)字識別的特性和重要性。

過程：

選擇幾個典型的手寫數(shù)字識別案例進行分析，如Google的Digits、Microsoft的KeePass等。

詳細介紹每個案例的背景、特點和意義，讓學生全面了解手寫數(shù)字識別的多樣性或復雜性。

引導學生思考這些案例對實際生活或學習的影響，以及如何應用手寫數(shù)字識別技術解決實際問題。

4.學生小組討論（10分鐘）

目標：培養(yǎng)學生的合作能力和解決問題的能力。

過程：

將學生分成若干小組，每組選擇一個與手寫數(shù)字識別技術相關的主題進行深入討論，如“如何提高手寫數(shù)字識別的準確性”。

小組內討論該主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)以及可能的解決方案，如算法優(yōu)化、數(shù)據(jù)增強等。

每組選出一名代表，準備向全班展示討論成果。

5.課堂展示與點評（15分鐘）

目標：鍛煉學生的表達能力，同時加深全班對手寫數(shù)字識別的認識和理解。

過程：

各組代表依次上臺展示討論成果，包括主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及解決方案。

其他學生和教師對展示內容進行提問和點評，促進互動交流。

教師總結各組的亮點和不足，并提出進一步的建議和改進方向。

6.課堂小結（5分鐘）

目標：回顧本節(jié)課的主要內容，強調手寫數(shù)字識別的重要性和意義。

過程：

簡要回顧本節(jié)課的學習內容，包括手寫數(shù)字識別的基本概念、組成部分、案例分析等。

強調手寫數(shù)字識別在現(xiàn)實生活或學習中的價值和作用，鼓勵學生進一步探索和應用手寫數(shù)字識別技術。

7.課后作業(yè)布置（5分鐘）

目標：鞏固學習效果，培養(yǎng)學生的自主學習能力。

過程：

布置課后作業(yè)：讓學生利用網(wǎng)絡資源，查找有關手寫數(shù)字識別技術的最新研究進展，并撰寫一篇簡要的綜述報告。

要求學生在下節(jié)課前提交作業(yè)，并準備在課堂上進行分享。知識點梳理1.手寫數(shù)字識別技術概述

-手寫數(shù)字識別的定義和重要性

-手寫數(shù)字識別技術的發(fā)展歷程

-手寫數(shù)字識別的應用領域

2.手寫數(shù)字識別的基本原理

-圖像采集：攝像頭或平板電腦等設備采集手寫數(shù)字圖像

-圖像預處理：對采集到的圖像進行去噪、二值化、邊緣檢測等處理

-特征提?。簭念A處理后的圖像中提取具有代表性的特征，如輪廓、紋理等

-分類器設計：選擇合適的分類算法，如支持向量機、神經(jīng)網(wǎng)絡等，對提取的特征進行分類

-模型訓練：使用大量手寫數(shù)字樣本數(shù)據(jù)對分類器進行訓練，提高識別準確率

3.Python編程環(huán)境與手寫數(shù)字識別庫

-Python編程環(huán)境搭建：介紹Python的安裝和使用方法，以及常用的編程工具

-OpenCV庫：介紹OpenCV庫在手寫數(shù)字識別中的應用，包括圖像采集、預處理、特征提取等

-TensorFlow或PyTorch庫：介紹深度學習庫在手寫數(shù)字識別中的應用，如神經(jīng)網(wǎng)絡模型訓練

4.手寫數(shù)字識別算法案例

-Google的Digits：介紹Digits的手寫數(shù)字識別算法，包括預處理、特征提取、分類器等

-Microsoft的KeePass：介紹KeePass的手寫數(shù)字識別技術，包括硬件設計、軟件算法等

5.手寫數(shù)字識別技術的應用

-智能手機：介紹智能手機中手寫數(shù)字識別技術的應用，如手寫輸入法、手寫搜索等

-ATM機：介紹ATM機中手寫數(shù)字識別技術的應用，如用戶身份驗證、交易金額輸入等

-醫(yī)療領域：介紹手寫數(shù)字識別技術在醫(yī)療領域的應用，如病歷錄入、醫(yī)學圖像分析等

6.手寫數(shù)字識別技術的挑戰(zhàn)與發(fā)展趨勢

-難度較高的手寫數(shù)字識別場景：如潦草字體、背景干擾等

-提高識別準確率的方法：如算法優(yōu)化、數(shù)據(jù)增強、模型訓練等

-未來發(fā)展趨勢：如深度學習在手寫數(shù)字識別中的應用、跨模態(tài)識別技術等

7.教學活動與作業(yè)設計

-實踐教學：通過編程實踐，讓學生親身體驗手寫數(shù)字識別技術

-課堂討論：引導學生思考手寫數(shù)字識別技術的應用和挑戰(zhàn)

-課后作業(yè)：布置相關作業(yè)，鞏固所學知識，培養(yǎng)學生的自主學習能力板書設計1.手寫數(shù)字識別技術概述

①手寫數(shù)字識別

②發(fā)展歷程

③應用領域

2.手寫數(shù)字識別的基本原理

①圖像采集

②圖像預處理

③特征提取

④分類器設計

⑤模型訓練

3.Python編程環(huán)境與手寫數(shù)字識別庫

①Python編程環(huán)境搭建

②OpenCV庫應用

③TensorFlow/PyTorch庫應用

4.手寫數(shù)字識別算法案例

①