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信息科技 单元3 活动3 欣赏算法之美
课题 欣赏算法之美 单元 单元三 学科 信息科技 年级 五年级
教材分析 《欣赏算法之美》该课时教材编排了“飞行几何算法——人工智能生成内容算法—身边无处不在的算法应用有哪些”的意义学习活动，能够让学生有创造思维，能够了解什么是飞行几何算法，有哪些应用场景，并且能够知道我们为什么要去学习人工智能生成内容算法，对应的意义是什么，有什么好处。教材编排合理，教学环节注重实践与理论相结合，教材内容贴近学生生活实际，符合五年级学生认知特点。
教学目标 1、主动发现生活中的算法与 AI 技术，感知智能信息带来的改变，主动关注前沿信息技术。 2、理清算法运行逻辑，拆解飞行、AI 生成等算法步骤，学会条理化思考问题。 3、借助 AI 工具自主学习创作，运用信息技术完成趣味实践，培养创新思维。 4、文明合规使用 AI 工具，拒绝不良生成内容，树立正确的网络信息使用观念。
重点 飞行几何算法人工智能生成内容算法
难点 1、认识身边无处不在的算法应用
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 第3课 欣赏算法之美1、本课中你将学习：飞行几何算法人工智能生成内容算法身边无处不在的算法应用有哪些2、本节课我们将一同探索“算法之美”，揭示算法背后的深刻原理和优雅设计。一个迷路的登山者需要紧急救援，救援人员通过无人机找到了迷路的登山者并成功救援。无人机是如何通过精准导航完成这次救援任务的呢 观看视频 明确本课学习目标，更清晰所研究的主要内容。 从学生在生活中常见的水印现象例子引入本课内容，吸引学生的学习兴趣，更快的进入学习状态。
讲授新课 一 、新知讲解1、飞行几何算法飞行几何算法就像是无人机的大脑。当无人机搜寻迷路的登山者时，它的算法就像是一种智能导航系统。这个系统会告诉无人机应该飞往哪里，怎样飞才能不撞到山坡或树木，还能迅速找到迷路者。它通过分析地形、检测热信号(比如人体温度)，以及不断调整飞行方向，确保无人机能够在复杂的山地环境中找到迷路者的确切位置。有了飞行几何算法的导航，无人机能够更聪明地飞行，完成各种任务，比如搜索救援、拍摄航拍视频等。飞行几何算法在无人机上的应用，充分体现了算法在解决复杂问题上的效率美、技术美。1.路径规划和导航应用场景:在救援任务中，飞行器需要快速响应，以尽快到达目标区域。路径规划算法可帮助确定最短、最安全的飞行路径，以便在紧急情况下快速到达。优势:提高了飞行器的效率，确保在复杂的环境中避开障碍物，迅速到达事发地点。2.姿态控制和稳定应用场景:在执行救援任务时，飞行器可能需要在复杂环境中悬停低空飞行或快速变换飞行方向。姿态控制算法能确保飞行器保持稳定的飞行姿态。优势:提高了飞行器的精准度，使其能够更有效地执行任务，例如在高楼大厦之间、山区或水域中执行搜索和营救操作。3.目标追踪和感知应用场景:在救援中，飞行器可能需要追踪移动目标(如受困者)或感知搜寻区域内的变化。感知算法能帮助飞行器理解周围环境。优势:提高了搜索和营救的准确性，使飞行器能够更有效地定位受困者或发现潜在危险。4.避障技术应用场景:在复杂的救援环境中，可能存在各种障碍物，如建筑物、树木或其他飞行器。避障算法可帮助飞行器规避障碍，确保安全飞行。优势:提高了飞行器的安全性，防止与障碍物发生碰撞，保障救援任务的平稳执行。拓展阅读中国的无人机技术起步于20世纪50年代，当时主要用于军事侦察和目标模拟。随着科技的进步和市场需求的增加，如今，无人机已经成为我们日常生活的一部分。节假日的无人机灯光秀表演、无人机航拍、无人机送快递等，中国无人机技术不断发展，逐渐达到世界领先水平，形成了完整的产业链。无人机技术不仅是中国科技领域的发展前沿，更是中华民族自强不息、勇于探索精神的生动体现。探索同学们分成若干小组，讨论身边可能应用飞行几何算法的实际场景每个小组派出代表分享观点，激发更多的想法。大家结合出行、娱乐、科技设备等方面大胆思考，踊跃说出自己发现的应用实例。各组认真梳理思路，整理讨论成果，随后推选小组代表依次上台分享看法。2、人工智能生成内容算法随着人工智能(AI)技术的发展，特别是生成式人工智能的出现，AI工具已经能够创作出具有艺术效果的图片、视频，以及优美的文章等。算法已经展现出创造美、艺术美。在音乐的殿堂里，AI能谱写出动人的旋律，让人们沉浸在它创造的音乐世界中。无论是古典的交响乐，还是现代的流行曲，AI都能信手拈来。在文学创作中，AI能够模拟各种写作风格，创作出引人入胜的小说散文，甚至能够帮助作者进行创作构思，提供灵感来源。在艺术设计中，AI能够运用其强大的数据分析和模式识别能力，创造出独特的视觉艺术作品。人工智能生成内容(AIGC)算法的原理可以用中国一句古话概括-“读书破万卷，下笔如有神”。文段以制作可爱猫咪图片为例，讲解 AI 生成原理。设立生成器与鉴别器两大角色，生成器如同艺术家负责创作绘图，初期作品质量不佳便反复练习优化。鉴别器充当评论家，提前熟知猫咪外形各类特征，凭借充足知识评判画作优劣，以此辅助生成器不断完善绘画作品。在工作中，艺术家画完的作品会交给评论家。评论家会对每个作品都进行鉴别，同时给出意见。比如，第一次尝试画出来的猫没有轮廓，评论家就会告诉艺术家没有轮廓，需要重画。艺术家知道后，第二次尝试就会画出轮廓，再交给评论家。评论家发现第二次的“作品”居然没有胡须，他就会给出没有胡须的意见，然后告诉艺术家重新画。如此反复，这两人经过成千上万次的合作、尝试。到最后，艺术家终于拿出像样的画作。评论家会仔细审核，甚至拿出之前的照片挨个对照最后他俩认为没有问题，那么图片就被生成出来了。上面生成艺术作品的过程被称为“生成对抗网络”，这是人工智能生成内容的主要算法之一。探索了解当前能智能生成文本、图片、视频的AI工具，在家长、老师的帮助下进行体验。观看视频拓展阅读AI算法往往依赖于已有数据，在应用中往往创新性不足，还存在理解和表达复杂情感时的局限性，甚至在处理特定领域或敏感话题时可能出现偏差。它也引发了一些新的问题，如版权归属、原创性认定以及人工智能的伦理道德等，这些都是我们在享受AI带来便利的同时，需要深入思考和探讨的。3、无处不在的算法1.自然界中的算法自然界中的生物和生态系统的行为和现象，其实也是算法的体现。比如鸟类的飞行轨迹、蜜蜂的舞蹈、大脑神经网络的信号传递等，都是经过亿万年进化的算法，以达到最优的效果。2.日常生活中的算法我们每天都在使用各种算法，比如搜索引擎、推荐系统、语音助手等。这些算法在为我们提供便利的同时，也改变了我们的生活方式和思考方式。这也提醒我们，要关注算法的伦理和社会影响，确保算法的公平性和透明性。3.技术与艺术的融合随着技术的发展，算法也在不断创新和突破。比如动态图像设计、虚拟现实、增强现实等技术，都为算法艺术提供了更广阔的创作空间。4.社会和文化的影响算法也反映了社会和文化的发展趋势。比如社交媒体上的信息流、新闻推荐系统等，都在影响我们的信息获取和文化认知。这也提醒我们，要关注算法在社会和文化领域的影响，确保其正向推动社会进步。5.人类与机器的互动随着人工智能的发展，人类与机器的互动也越来越频繁。算法在人机交互中发挥了重要作用，比如语音识别、手势控制等。这也促使我们思考如何创造更自然、更富有情感的人机交互体验。算法在生活中的存在和影响是广泛而深远的。它既是一种技术手段，也是一种艺术表达途径，更是一种思考和探索的方式。通过深入思考和不断探索，我们可以更好地理解算法艺术的价值和意义，并将其应用到更广泛的领域中，为人类创造更加美好的未来。二、课堂练习1、AI 生成猫咪图片中负责创作的是（ ） A 鉴别器 B 生成器 C 浏览器 2、不属于 AI 生成内容的是（ ） A 手绘图画 B 智能文案 CAI 短视频 3、鉴别器主要作用是（ ） A 创作作品 B 评判优劣 C 储存图片答案：B、A、B完成判断1、算法只运用在高科技产品中，日常生活没有应用。（ ）2、AI 生成器初期创作作品不一定完美。（ ）3、学生可以随意乱用 AI 生成不良内容。（ ）4、飞行几何算法可辅助飞行器规划路线。（ ）5、体验 AI 工具需要师长陪同指导。（ ））答案：X、V、X、V、V三、拓展延伸1、AI工具已经成为我们日常生活中的好帮手，有了越来越多的应用。但在应用时，我们要注意遵守法律和道德规范，保护好个人隐私和重要资料。安全合法是选择和使用AI工具的前提。我们要考虑清楚需要 AI做什么，学习并掌握如何科学、有效地下达指令，然后通过比较找出最合适的工具，这样才能获得最好的效果。请比较分析现有AI工具后，选择某种AI工具，创作古诗词朗诵班会活动的主持词，并设计海报。2、学习认识人工智能生成内容算法对青少年有什么好处？3、青少年如何更好的学习身边无处不在的算法应用？ 学习认识什么是飞行几何算法。学习拓展阅读。完成探索。 学习人工智能生成内容算法。 完成探索内容。学习拓展阅读。 学习无处不在的算法。完成课堂练习题目。 学习拓展知识 与教师一起学习和研究飞行几何算法，为研究本课内容打下基础。 引导学生了解中国的无人机技术的发展过程。 引导学生发散思维，思考身边可能应用飞行几何算法的实际场景。 在老师的引导下深入学习和认识人工智能生成内容算法，把抽象化的内容变得更加通俗易懂，便于理解。 观看视频学习当前的智能生成情况。 拓宽学生知识面。 认识身边无处不在的算法，例如自然界中的算法、日常生活中的算法、技术与艺术的融合、社会和文化的影响、人类与机器的互动不同板块的算法情况。考察学生对所学知识内容的掌握情况。 完善所学内容。
布置作业 留心观察居家、校园、出行场景，记录 3 种身边常见的算法应用场景。 完成作业 培养学生查阅资料的能力，分析解决问题的能力
课堂小结 《欣赏算法之美》课程小结：本节课我们一同学习了飞行几何算法、AI 内容生成算法以及生活中的各类算法应用。同学们通过小组讨论，找到了诸多算法实用场景，清晰分清生成器与鉴别器的不同作用，认识到 AI 智能生成技术的运行原理。大家也初步了解多种主流 AI 工具，感受信息技术带来的便利。课堂上大家积极思考、踊跃发言，逐步建立基础计算思维。希望课后同学们善于观察生活，主动探索身边算法知识。 分组总结归纳 锻炼学生的总结能力，逻辑思维、语言表达能力。
板书 学习、记忆及勾画知识点 明确教学内容及重点和难点
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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