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【通识课程】探秘AI的“眼睛”——图像识别大挑战(小学四年级)

【通识课程】探秘AI的“眼睛”——图像识别大挑战(小学四年级)
part 01
教学目标

1.认知目标

       知道图像识别是人工智能的一项重要技术。
初步理解图像识别的三个基本步骤:获取数据、特征提取、特征匹配。
      2.技能目标
       能使用AI识图工具完成图片识别任务。
能通过观察说出物体的特征,如颜色、形状、纹理等。
      3.思维目标
       通过任务拆解,初步建立“数据—特征—匹配”的逻辑思维链条。
通过对比实验,初步感知数据质量对识别准确性的影响。
      4.价值观目标
       感受人工智能技术的神奇与便利,激发对AI的兴趣。
初步体会“好的数据才能训练出好的AI”。
part 02
教学重难点

教学重点:掌握图像识别“获取数据—特征提取—特征匹配”的基本原理。

教学难点:理解“特征”是AI识别物体的关键,初步感知数据质量对识别效果的影响。

part 03
教学准备

硬件准备:平板电脑或手机(每组1台)、教师演示用大屏。

软件准备:AI图像识别体验平台,如畅言智AI教学平台或中小学人工智能教学应用平台等。

教具准备:动物图片卡片(猫、狗、老虎、斑马等,含清晰版与模糊版)、“侦探任务卡”(每组1份)、活动记录表(每组1份)。

课件准备:含导入视频、原理动画、任务说明的演示文稿。

part 04
教学过程

环节一:情境导入——神秘求助(5分钟)

教师播放一段“萌宠王国”的求助视频,或者用故事讲述的方式说:“萌宠王国的小动物们走丢了,请小侦探们帮帮我们!”随后提出问题:“要帮萌宠王国找到走丢的小动物,我们需要做哪些准备?”

学生观看视频,进入“小侦探”角色,自由发言,讨论破案思路。

设计意图:以故事化情境快速创设真实、有趣的挑战情境,激发学生的责任感与探究欲。

环节二:梳理思路——破案三部曲(5分钟)

教师引导学生将讨论整理为三个步骤,并板书呈现:

第一步,收集线索——拍下动物的照片;

第二步,整理线索——找出动物的特点,如颜色、花纹、形状等;

第三步,核对结果——对照“动物档案”找出是谁。

教师随后揭示:AI的“眼睛”也是这样工作的!

学生跟随教师梳理破案步骤,尝试用自己的话说出“三步法”。

设计意图:培养学生将复杂任务有序拆解的思维习惯,这是计算思维的基础。同时将技术术语转化为儿童语言,搭建理解的桥梁。

环节三:原理揭秘——AI如何“看见”(8分钟)

教师播放图像识别原理动画,或现场演示AI识图平台,展示三个步骤:

第一步,获取数据——摄像头拍照,把图片变成数字信号;

第二步,特征提取——AI分析图片的颜色、形状、纹理等信息;

第三步,特征匹配——AI把提取的特征和“记忆库”里的内容比对,找出最匹配的答案。

教师用类比总结:“AI认东西就像我们认人——看脸型、看眼睛、看发型,把这些特征综合起来判断是谁。”

学生观看演示,观察AI如何一步步完成识别,并尝试说出“AI认东西的三个步骤”。

设计意图:利用可视化工具将不可见的算法过程变得清晰直观,让学生不仅知道“是什么”,更明白“为什么”。

环节四:实战闯关——小侦探在行动(15分钟)

本环节设置三个递进关卡,学生以小组为单位完成。

第一关:寻找特征(3分钟)

每组领取一张动物图片,图片为部分遮挡或局部特写,如斑马的条纹、老虎的斑纹。

小组成员讨论:这张图片里能看到什么特征?颜色、花纹还是形状?根据这些特征,你能猜出是什么动物吗?

设计意图:让学生在观察与猜测中感性认识“特征”对识别的重要性。

第二关:AI识图大挑战(7分钟)

每组用平板打开AI识图平台,完成两次识别任务:
第一次,拍摄一张清晰的动物图片,让AI识别,记录识别结果和置信度;
第二次,换一张模糊或部分遮挡的同一动物图片,再次让AI识别,对比两次结果。
活动记录表内容包含:图片情况(清晰图片/模糊图片)、AI识别结果、置信度(百分比)。
设计意图:通过对比实验,让学生直观感受图像质量对AI识别准确性的影响。
第三关:侦探汇报(5分钟)
各组派代表汇报:你们让AI识别了什么动物?清晰图片和模糊图片,AI的识别结果有什么不同?你们发现了什么?
教师总结:好的线索(清晰、特征明显的图片)才能让AI准确识别。AI需要高质量的数据才能学得好!
环节五:总结拓展——AI的“眼睛”真厉害(5分钟)
教师带领学生回顾本课收获,通过口头填空方式复习:AI的“眼睛”叫什么技术?
图像识别有三步,分别是获取数据、特征提取、特征匹配。要想让AI认得更准,需要清晰、特征明显的图片。
教师拓展提问:生活中还有哪些地方用到了图像识别?如手机人脸解锁、超市自助结账、智能安防摄像头等。
课后小任务:回家找一找,家里有哪些设备用了图像识别技术,记录下来,下节课分享。
设计意图:将课堂所学延伸至生活,培养学生主动发现生活中的AI应用的习惯。

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