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第2课《植物自动识别算法》教学设计
课题 植物自动识别算法 单元 第六单元 学科 信息科技 年级 五年级下
核心素养目标 信息意识：理解和应用动植物识别技术的重要性，意识到信息技术在生物多样性研究和保护中的关键作用。计算思维：掌握动植物识别的基本算法原理，如图像处理、模式识别和机器学习等技术，能够设计和实现基础的识别算法。数字化学习与创新：开发创意项目，利用数字化工具进行动植物识别的创新应用，激发创造力和批判性思维。信息社会责任：使用技术进行生物识别时的社会责任感，尤其是对环境和生态保护的贡献，主动参与科技公益项目。
教学重点 1、体验使用程序识别动植物。2、体验通过编程识别动植物。
教学难点 1、掌握智能识别的简单算法。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 板书课题。活动背景维护生态系统多样性是湿地保护的关键。对保护区里的动植物进行识别、追踪和记录是一项日常工作。在东洞庭湖自然保护区，可以看到很多国家级保护动物，甚至能见到许多濒危的鸟类，如白头鹤、大鸨、鸿雁、小额雁、青头潜鸭等。靠肉眼识别动植物需要丰富的经验，人工智能技术能帮助我们快速地完成此项任务。活动目标1、体验使用程序识别动植物。2、体验通过编程识别动植物。3、了解智能识别的简单算法。观看教学视频《识别植物名的方法》。 学习新知引入，观看教学视频。 用提问的方式引入课题，增强课堂互动性。将学生的注意吸引到课堂。
讲授新课 新知讲解：一、使用程序识别动植物自然界动植物种类众多，目前已发现100多万种动物和40多万种植物。识别这些动植物需要具备专业的知识背景和丰富的实践经验。不过，借助人工智能技术，普通人也能像专家一样识别这些动植物。信息链接使用人工智能软件搜索图片或使用手机APP扫一扫，可以识别动植物种类。除此之外，人工智能还可以帮助我们识别其他物品，我们可以利用它来快速识别农作物病虫害，从而找到防治方法，提高产量。探究实践小明救治了一只受伤的小鸟，请使用图片搜索功能，帮助小明确定这只小鸟的名称。智能识别的准确性受拍摄环境、拍摄质量和识别技术等因素影响，准确率很难达到100%。但随着技术的发展，其准确率也在不断提高。二、体验通过编程识别动植物编写程序，调用预先编制好的人工智能(AI)识别模块，可以实现简单的智能识别功能。探究实践1、参考下列程序，通过编程实现图像智能识别。2、用动植物图片测试智能识别的准确性。三、智能识别的简单算法智能识别基本原理与人类辨识物体的原理相似，人工智能也是通过辨识特征来识别物体的。在识别动植物前，需要先建立专家数据库，数据库中包含着大量已知动植物的分类特征数据。人工智能算法提取待识别动植物的特征信息，与专家数据库里的数据进行对比，从而实现自动识别。智能识别基本过程我们可以用一个简单的算法模型来模拟实现自动识别这一过程。假如有一种树木分A、B两个亚种，它们的外观在“树高”和“树枝分杈的位置”上有明显区别，人们便可以根据这两个特征来区分A、B两种树。1、首先由植物学家分别寻找一些A树和B树，测量树高和分叉位置高度，并做好标签，建立专家数据库。2、用散点图表示专家数据库。3、观测到一棵未知树，树高为5.1米，分叉位置高度为2.9米。4、在图中画出该未知树对应的点。5、以该点为中心画圆，圆圈中红点更多，判断未知树为B树。在这个过程中，判断可由计算机软件自动完成。这个算法模型的基本思想可以理解为“物以类聚”，体现了人工智能自动识别的基本原理。但在实际应用中，人工智能相关识别算法要更加复杂。四、课堂练习。完成PPT22页到24页练习题。五、拓展延伸1、人工智能应用于农业利用人工智能图像识别和机器学习等技术，对农作物的生长状态和成熟度等特征进行分析，可以帮助农民管理农作物和控制农作物的品质。例如通过对水稻、小麦、玉米等主要粮食作物进行图像识别，可以及时发现和处理病虫害、营养缺乏、杂草生长等问题；通过对水果、蔬菜等经济作物进行图像识别，可以精准评估其成熟度、品质等指标。2、AI如何像侦探一样工作人工智能就像聪明的侦探，它会仔细观察动植物的"特征密码"（如叶子的形状、花瓣数量），然后和"特征图书馆"（专家数据库）里的信息对比，快速找出正确答案。3、给动植物建"身份证"的专家数据库专家数据库就像动植物的“超级户口本”，里面记录了每种植物的身高（树高）、发型（分叉位置）等特征。AI通过对比这些数据，就能知道它到底是谁。4、程序识别动植物的“三步魔法”第一步拍照上传 （输入图片），第二步拆解特征 （分析叶脉、花瓣数量），第三步翻查答案库 （对比专家数据库），最后像魔法一样跳出植物名称！5、给电脑装“动植物眼睛”——图像识别原理电脑的“眼睛”其实是摄像头+数学公式！它会将图片分割成无数小格子，计算每个格子的颜色深浅、线条方向，就像用乐高积木拼出动植物轮廓。 使用程序识别动植物。通过编程识别动植物掌握智能识别的简单算法。完成课堂练习。进行课外知识拓展。 锻炼学生的学习能力和观察能力。锻炼学生的学习能力和观察能力培养学生思考能力和实际动手能力。在课堂练习中强化所学知识内容。拓宽学生知识面。
课堂小结 植物自动识别算法1、进行新知引入2、使用程序识别动植物3、体验通过编程识别动植物4、智能识别的简单算法5、进行知识拓展 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 1、下列说法错误的是（A）。A、人工智能识别可以做到完全准确B、实现人工智能识别需要建立专家数据库C、人工智能识别动植物的准确率会受拍摄环境影响2、上网查找有关机器学习的资料，了解什么是机器学习。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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