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高中新课程新教材优质课评选
《关爱老人之智能养老——数据分析与人工智能》第 2 课时教学设计
第 2 课时 大数据与人工智能初感受— ”关爱老人之智能养老 ”项目规划 与项目实施
1.课时教材分析
认识人工智能在信息社会中的重要作用是数字时代学生必要的素养之一，本节课来
自教育科学出版社高一信息技术必修 1《数据与计算》第五章第一节第二课时数据分析
报告和大数据、第二节第一课时认识人工智能的内容，是“关爱老人之智能养老”项目
第二阶段——智能养老项目规划与项目实施。
我们将观看并提取《关于加强新时代老龄工作的意见》新闻视频中的关键信息，培
养信息感受能力和价值判断能力；通过分析与健康老年化这一关键信息相关的案例（阿
尔茨海默病预测），了解大数据的特征并讨论其在生活中的应用，在锻炼学生计算思维
的基础上，让学生意识到关爱老人项目的重要性，培养信息社会责任感；经过讨论分析，
人力资源的匮乏将成为实施家庭养老（第二个关键信息）过程中的阻碍，学生思考如何
用技术助力家庭养老，从而探究用人工智能技术来关爱老人，激发学生探究意识；通过
第一课时后学生完成的养老需求分析报告进行词云分析让学生明确4个主要的养老需求：
健康、安全、陪伴、出行， 从而明确各小组的研究方向,通过阅读学习资源中本组的案例
结合课本内容，学生研究与本组项目相关的人工智能技术从而明确技术方向，学生依据
各组的研究方向完成项目的规划并在此基础上完成成员分工，提高数字化学习与创新能
力，提高服务社会的能力，为第三课时打下坚实基础。
2.课时学情分析：
高一学生已具备一定的文字阅读分析能力，通过第一课时的学习学会了分析数据中
所承载的信息，但对视频信息的敏锐度和提炼能力较弱。
学生对新事物充满好奇， 主动探索的愿望较强， 非常乐于参与关爱老人的项目研究，
但是对如何从人工智能角度进行智能养老缺乏认识，对其探究的方法和路径比较陌生。
3.开放性学习环境 多媒体机房，极域教学软件、 PowerPoint 软件、项目活动手册、自主学习资源。
4.课时学习目标
学科知识 （1）了解数据分析报告，知道大数据的特征和应用。 （2）初步了解人工智能主要技术。
问题解决 （1）通过展示分析，进一步理解数据分析报告的作用。 （2）通过讨论分析，理解关爱老人项目的重要性。 （3）通过案例分析和小组汇报， 初步了解人工智能主要技术，完 项目规划和实施。
学科思维 （1）培养学生敏锐感受视频和文本中的数据并判断其价值的能力，根据 项目需求选择恰当的方式进行有效的分享合作交流的能力。
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（2）培养学生用一定的数字化学习策略管理学习过程和资源能力。 （3）在思考分析解决关爱老人问题的过程中形成正向的信息社会责 感。
5.课时学习重点 （1）大数据特征：容量大、类型多、存取速度快、应用价值高。 （2）人工智能技术：启发式搜索、机器学习、神经网络、智能传感器。 6．课时学习难点 人工智能技术的初步了解。
7．课时教学过程
教学阶段 教师活动 学生活动 设计意图
一 、 情境引入 关注信息 1. 回顾第一课时数据分析结论: “中国人口老龄化程度越来越严重，解决老 年人养老问题刻不容缓”。 2. 2021 年中共中央国务院发布了《关于加 强新时代老龄工作的意见》 ,教师播放一段 相关报道的视频让学生了解意见精神。 3. 提出任务：关注视频中的关键信息。 4. 学生交流关注到的关键信息。 5. 教师提问并总结：新时代的老龄工作意 见强调积极老龄观，健康老龄化。要推进优 质资源向老年人身边靠拢，提供多元化产品 和服务，注重发挥家庭养老的作用，促进资 源均衡配置， 努力实现老有所养、老有所依、 老有所为、老有所学、老有所乐，让老年人 共享改革发展成果，安享幸福晚年。 观看视频、思 考 衔接第一 课时内容， 让学生明 确国家新 时代老龄 工作的关 键信息。
分享交流关 注的关键信 息。 培养信息 感受能力 和价值判 断能力，建 立自信心。
二、 案例引导 探究大数据 1. 教师引导：国家老龄健康司司长指出，健 康的老龄化是应对人口老龄化工作的第一个 关键， 请看下面关于老年人健康方面的场景。 2. 通过图片和音频方式展示一段与老年人 健康相关的场景。 3. 教师提问：场景中的爷爷奶奶是怎么了？ 4. 学生回答：阿尔茨海默病。 5. 教师通过提问目前中国阿尔茨海默病患 者数量继续进行引导。 6. 教师进一步引导，随着中国人口老龄化 程度的加深，这个数字可能还要有所增加。 而目前，在医学上阿尔茨海默病还无法完全 治愈，主要以预防为主。医学工作者将患者 和正常人的某些器官的比对，研究阿尔茨海 默病的预防方法。 7. 教师启发思考：阿尔茨海默病主要是由人 学生关注老 人健康问题， 了 解 阿 尔 茨 海默病预测 研 究 中 涉 及 的数据量。 学生计算得 培养关爱 老人关注 阿尔茨海 默病的社 会责任感。 敏锐觉察 数据信息
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体哪个部位的变化而引起的？ 8. 教师展示一张人类脑部扫描图，并展示 一种基于深度学习的阿尔茨海默病的预测方 法。 9. 教师引导：研究需要大量的数据，展 示该研究中涉及的数据并引导计算每个人、 2000 人的脑部扫描图像产生的数据量是多 少。计算过程中， 让学生对 MB、TB、PB 等数 据容量单位有具体的体验。 10. 通过展示学生的计算结果，讲解大数据： 一般数据量达到 10TB~100TB 的时候， 我们就 可以称之为大数据。教师结合阿尔茨海默病 的研究介绍大数据的特征、大数据分析、大 数据的应用。 11. 交流讨论大数据在家庭养老中的应用。 出 19.07TB 的 数据量， 体验 大数据， 并结 合 阿 尔 茨 海 默病预测研 究理解大数 据特征、大数 据分析， 从生 活 中 找 到 大 数据应用的 场景并迁移 到家庭养老 场景。 的变化。 对大数据 有一个初 步的直观 体验。 引出家庭 养老。
三、 分析养老需 求 倡导智能养 老 1. 教师展示第一课时的一个数据分析结果： 老年人口的增速越来越快，少年人口呈总体 下降趋势。 2. 引导学生思考， 在这种趋势下， 实施家庭 养老将面临什么问题？ 3. 学生交流，提出人力资源匮乏问题。 4. 教师引导总结：显然，存在着人力资源匮 乏的问题。虽然国家已出台多项政策推进老 龄事业的发展， 但中国人力资源匮乏的局面， 也将影响老龄事业的推进。 5. 能否借助技术缓解这个问题， 助力家庭养 老？ 6. 我们可以借助物联网、大数据、云计算、 人工智能和 5G 等先进科技手段， 助力家庭养 老。结合课本第 5 章的人工智能技术，我们 将从智能养老的角度来关爱老人。 7. 展示第一课时后学生完成的养老需求数 据分析报告的词云分析结果,并介绍词云概 念。 学生思考老 年人口增速 越来越快， 少 年人口却总 体下降的趋 势给我国养 老事业带来 的影响。 学生思考借 助技术缓解 实施家庭养 过程中遇到 的人力资源 匮乏问题。 观察词云， 了 解词云的优 势， 并找出关 键 需 求 ： 健 康、安全、陪 伴、出行。 明确本小组 名称和研究 激发学生 思考解决 社会问题 的兴趣，培 养责任感。 引出智能 养老。
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8. 明确从 4 个方面进行智能养老项目的研究, 确定各组的名称， 第一组是“智能健康组 ”， 第二小组是“智能安全组 ”，第三组是“智 能陪伴组 ”，第四组是“智能出行组 ”。 方向。 与第一课 时进行紧 密衔接， 数 据可视化 表达的应 用。
四、 人工智能初 感受 1. 小组探究：阅读学习资源中本组的案例结 合课本内容，研究与本组项目相关的人工智 能技术，完成项目手册。 2. 交流探讨并依据确立小组项目研究技术 方向。 3. 确立了技术方向， 组长组织组员讨论小组 项目研究的初步方案，填写项目活动手册第 二部分。 4. 小组汇报：项目组组长或者小组代表上台 汇报交流，教师进行引导、评价、小结。 5. 教师总结：项目研究首先需要收集相应的 资料；针对大量、丰富的资料，进行分析、 处理，提炼思想；采用文字、图形等多种表 达方式，传达研究结论。 6. 请组长按照研究方案进行小组成员的分 工，继续完成项目活动手册第二部分。 学生阅读本 组案例， 并学 习课本中人 工智能技术。 学生回答交 流。 小组讨论项 目研究初步 方案。 组长按照研 究方案进行 小组成员分 工。 学生阅读 案例，培养 对数据和 信息的敏 感度并提 升信息价 值判断力。 通过讨论， 明确解决 问题的步 骤。 交流或合 作中，形成 正向的信 息社会责 任感。
五、 课堂评价 评价维度 分值 学生 评价 组长 评价 教师 评价 促进学生 的学习， 改 善教师的
1.小组项目兴趣程度 5 分
2.小组合作中默契度及愉悦度 5 分
3.项目资料对小组项目研究的支 撑度 5 分
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4.项目学习过程中学科知识和学 科技能的掌握度 5 分 教学。
5.小组项目规划制定
（1）规划方案合理性 5 分
（2）陈述解决方案的条理性 5 分
（3）实施方式有效性 5 分
说明：其中 5 分表示程度非常强；4 分表示程度比较强；3 分 表示程度一般； 2 分表示程度不强； 1 分表示程度非常不强。
六、 课堂总结 本节课，我们通过对阿尔茨海默病预测研究了解大数据 的特征有：容量大、类型多、存取速度快、应用价值高。由 于力资源匮乏给养老问题带来的影响，我们明确对人工智能 技术的机器学习、智能传感器、神经网络、启发式搜索的研究， 从智能养老的视角关爱老人。 梳理总结
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8. 课时教学板书设计
9.反思性教学改进 （1）教学评价的反思： 组员之间配合较默契，既有分工又有合作，在讨论的过程中，教师通过巡视、聆听 发现学生们不仅展示了各自的观点，还在观点的互相碰撞中生成新的认识。通过小组交 流讨论，顺利的完成了项目的规划，并圆满的设计了小组的成员分工。像这样采用分工 的形式让学生担任不同的角色得到了不同的锻炼，有利于学生之间的优势互补，培养了 他们的合作意识，同时使得师生关系更加民主，学生对老师的信任感倍增。 通过收集学生提交的项目活动手册中的评价量表发现，学生对智能养老的研究感兴 趣，认为智能养老项目的研究很有意义，学生在小组合作中的默契度及愉悦度高，同时 也很好的掌握了学科知识和技能。 （2）教学实施的反思： 教师提供的学习资源对小组项目研究起到了很好的支撑作用， 通过“A I 准确预测阿 尔茨海默病患者 ”案例的研究， 学生初步了解了机器学习；通过“智能安全居家养老系统 ” 案例，学生初步认识了智能传感器及其应用；通过“智能老人陪伴机器人-爷爷奶奶的 小棉袄 ”案例，学生初探了神经网络；通过“ 自主路径规划无人车 ”案例，学生对启发 式搜索有了初步的认识。 教学过程中的每个环节，衔接得当，层层递进，丰富的学习资源，清晰明了的活动 任务单，使得学生在自主学习的过程中信心满满、积极主动。通过自主学习、小组讨论 等多样化的学习场景培养学生对多样化研究方法的掌握，并在交流中明确研究方向。在 学习场景的变化的过程中，学生参与意识、交流，团队合作意识增强。 由于机房环境布置有限，小组之间的讨论存在一定的干扰性，将寻求更好的在线学 习平台弥补这个问题。
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