浙教版信息科技六年级上册第三单元算法的影响大单元整体教学设计.docx

第三单元算法的影响【单元整体构想】一、单元内容简介随着算法在生活中的广泛应用，算法的价值与局限也日益体现出来。本单元在前面”算法的描述”“算法的执行”和“算法的效率”三个部分知识在基础上，以信息社会日常活动中蕴含的算法为例，讨论在线生活中算法的价值与局限（包括算法对知识产权保护的作用等），以及算法对生活的指导意义。通过本单元的学习，学生认识常见现象背后的算法的作用和人机对话的原理,探讨算法对人们生活、工作、学习，以及社会发展、科技进步、国家安全的重要影响，辩证地看待算法的价值与局限；依据信息社会伦理道德和法律法规，自觉约束个人的行为，增加在信息社会生活的责任心和能力。二、单元设计的望远镜思维学生经过五年级以及本册前两个单元的学习，对“算法的描述”“算法的执行”“算法的效率”都有了较为丰富的体验与认知，具备了一定的算法思维。在此基础上，结合典型案例的讨论，学生能够认识到算法在生活中的广泛应用，并能用学科视角观察现实世界，发现算法的价值与局限；通过实现人机对话的实践，进一步感受好的算法能够高效地解决问题，明白好的算法具有更高的价值。本单元的学习将为六年级下册学习“过程与控制”内容和未来开创新的好的算法打下基础。学生通过3-5年级道德与法治课程的学习，有了一定的安全自律意识，知道保护隐私的重要性以及法律能够保护人们的生活,初步树立了民主、平等等观念，这些都为客观地看待算法的影响提供了认知上和思想上的基础。三、单元设计的放大镜思维本单元由3课组成。第13课主要以“推荐算法”与“路径规划算法”为例，揭秘学生日常接触较多的在线生活场景，体验算法的重要性，为探讨算法对生活的影响做好铺垫。第14课通过生活中各种常见的算法应用，让学生从算法的价值与局限两个视角分析算法的影响，帮助学生提高信息社会责任感，并运用所学指导个人的信息社会行为。第15课通过学习人机对话原理，让学生知道人机对话的实现原理；通过对编程实现人机对话的分析以及算法的实现，让学生意识到人机对话实现的背后离不开算法的支持。本单元各课内容如下表所示：课序课题主要内容第13课在线生活中的算法认识并应用在线生活中的算法。第14课算法对生活的影响理解算法的价值与局限。第15课人机对话的实现理解人机对话的原理、用编程来实现人机对 话。【单元目标设计】素养目标以学科视角观察并解释算法在生活中的应用,对算法的价值和局限有一定的认识，了解自主可控的系统在解决安全问题时的重要性，自觉遵重并保护算法的知识产权，提升算法应用的安全意识。逻辑主线 单元主要涉及的大概念数据具有价值,数据的可靠数据性在很大程度上受其来源的影响。同一个问题可以采用多种算法算法来解决,而不同的算法可能具有不同的效率。单元目标描述1 .知道算法在生活中的广泛应用，能 够主动利用算法解决真实问题。2 .辩证地看待算法的价值与影响，理 解自主可控技术的重要性。3 . 了解人机对话的原理，利用编程工 具实现简单的人机对话。【单元评价设计】一、最终评价任务设计任务一：搜集三个在线生活中的算法，至少选择其中一个算法，从它的价值与局限两个方面对其进行评价。任务二：设计失物招领的人机对话算法与程序。二、评价量规设计任务一评价量规设计：序号在线生活场景算法简介123我能说出上述个算法的价值与局限。算法的价值是可能存在的局限是O算法的价值是可能存在的局限是。算法的价值是可能存在的局限是O任务二评价量规设计:指标描述价值水平描述自然语言描述帮助学生更好地理解和使用程序。A.能独立思考并用自然语言完整地描述整个事件。B.能跟同伴合作，用自然语言完整地描述整个事件。C.能在老师的帮助下用自然语言描述整个事件。流程图描述对整个任务的过程进行认识和沟通。A.能用分支结构分解问题，把关键信息转换为变量，并设计成表达式，用流程图表示算法。B.能根据流程分解问题，按步骤用顺序结构描述算法，用流程图表示算法。C.能用自然语言分解问题。程序实现实现预期目的。A.能独立运用PythOn完成程序编写。B.能跟同伴或者小组合作，运用PythOn完成程序编写。C.能在教师或同伴的帮助下，完成部分程序编写。【单元过程设计】一、单元问题设计问题一：为什么计算机知道你喜欢哪些商品、书籍、音乐？设计意图：在生活中，学生通过线上购物、影音欣赏、资讯浏览等活动接触过各个平台的推荐与推送服务。本题以此现象为切入点，引导学生关注现象背后的原理，帮助学生意识到算法在在线生活中的广泛应用。学生回答的引导方向：计算机根据大量的用户行为数据，如购买记录、浏览历史、搜索关键词等,分析用户的兴趣和偏好,并推荐给用户相关的产品或内容。问题二：你喜欢这种推荐算法吗？为什么？设计意图：本题以推荐算法为例，让学生进行初步的算法价值判断，并带着问题开始本单元的学习。学生回答的引导方向：引导学生说出自己的真实体验，如喜欢的原因可能是推荐算法能帮助用户更快地找到自己喜欢的内容，提高购物效率；不喜欢的原因可能是担心隐私泄露和网络安全问题。教师根据学生的回答进行梳理，为引导学生辩证看待算法对生活的影响做好准备。二、单元学习策略学习本单元之前，学生己经对“算法的描述”“算法的执行”“算法的效率有了较为丰富的体验与认知，具备了一定的算法思维。为了帮助学生进一步学习生活中的一些算法案例，建议教师设计学习单，将学习内容转化为问题链，通过体验、分析、讨论、小结、应用等环节强化学生对算法的理解。建议采用实验探究、小组合作、项目实践等教学方式，让学生在真实的学习环境中展开学习活动，在真实项目实践中发现问题、分析问题、探究问题，完成知识的建构。课题第13课在线生活中的算法教学目标教学重点 教学难点环境与素材1 .认识在线生活背后的常见算法。2 .体验使用在线生活中的算法解决实际问题。知道在线生活背后常见的算法。掌握使用在线生活中的算法解决实际问题的方法。1 .常见在线生活场景、推荐算法与路径规划算法的学习素材。2 .利用在线生活中的算法解决实际问题的案例。教学过程一、讨论观察这些生活场景，你有没有类似的体验？二、建构算法在生活中无处不在，便捷的在线生活同样离不开各种算法的支持。1 .认识在线生活中的算法随着网络的发展，各种在线服务给人们的衣食住行带来了便利，认识并合理利用在线生活背后的算法能够帮助人们更好地解决各种问题。(1)推荐算法在各类在线平台上选择产品与服务时，常常会看到类似“买过该产品的用户还买了”“根据您的历史学习记录，为您推荐”等提示，这些都是推荐算法的具体应用。常见的推荐算法包括基于用户的推荐和基于产品的推荐。基于用户的推荐算法，主要计算若干用户间的相似度，将相似度高的人分到一个组，删除目标用户与组内成员重复的东西，剩下的就是系统要的推荐产品。基于产品的推荐算法，主要计算产品之间的相似性、相近性，给目标用户推荐相似度高、相近性大的产品。【试一试】在购物网站搜索、浏览、收藏喜欢的产品，查看系统自动推荐的内容是否符合你的喜好。（2）路径规划算法人们出行时常常使用的导航软件，将真实道路在电子地图上抽象为点与线，并采用一定的算法对起点与终点之间的路径进行计算，从而完成线路规划。例如，利用贪心算法可以推荐比较合理的即时路径。2 .体验在线生活中的算法在线生活中，综合运用各种算法可以高效解决实际问题。例如，规划出行时，使用推荐算法可以获得景点、饮食、住宿等相关推荐，使用路径规划算法可以获得到达目的地的最佳路径，使用估算预测算法可以预测路径用时、景点客流量等。-二二二二脑总一"三、练习利用网络开展搜索，寻找各种在线生活场景背后的算法。算法在线生活场景参考答案:在线生活场景算法垃圾邮件过滤朴素贝叶斯算法（分类算法）房价预测回归算法语音识别聚类算法规划最短路径A*算法规划最估路径蚁群算法将用户名和密码进行加密哈希算法课后反思/评价标准课题第14课算法对生活的影响教学目标1 .通过分析常见案例，理解算法的价值与局限。2 .了解自主可控的系统在解决安全问题时的重要性，自觉尊重并保护算法的知识产权。教学重点理解算法的价值与局限。教学难点辩证地看待算法的价值与局限。环境与素材1 .与算法的价值和局限相关的案例素材。2 .学生活动的资源与环境支持。教学过程一、讨论算法在解决问题时，会不会存在一些局限？二、建构信息社会中，算法对人们的生活有着深刻的影响。1 .算法的价值算法能够在一定的时间内获得正确的结果，帮助人们解决各种生活问题。好的算法可以提高办事效率，降低信息选择的成本，为人们提供更为丰富、更易获取的产品和服务，让社会运行更加高效。tAM-Ntf*算法也有知识产权，需要尊重和保护。2020年最新修订的专利审查指南，专门增加了包含算法特征的发明专利申请审查相关规定。2 .算法的局限与安全算法也存在一些局限与安全问题。比如，部分算法自动抓取用户日常使用的各类数据，存在窥探、泄露用户个人隐私的风险；因为开发人员的偏见或数据的缺陷导致算法存在偏见问题，面临预测、决策不公正现象；人们过度依赖推荐算法，接触的信息领域会习惯性地被兴趣所引导，这种信息选择行为可能会导致“信息茧房”。同时，算法与核心技术是否自主可控也将直接影响关键信息基础产业乃至国家的安全。【小知识】2021年12月31日，国家互联网信息办公室等四部门联合发布互联网信息服务算法推荐管理规定，明确了用户可以选择关闭算法推荐服务，也可以拒绝使用其个人特征数据的算法推荐服务，同时也规定不得根据消费者的偏好、交易习惯等特征，利用算法在交易条件上实施不合理的差别待遇。三、练习围绕算法的价值与局限问题，通过多途径收集信息，制作二份宣传简报。课后反思/评价标准课题第15课人机对话的实现教学目标1 .通过查找资料，互相探讨交流，了解人机对话的原理。2 .通过编程实现简单的人机对话，进一步加深对算法在问题解决过程中所起支撑作用的认识。教学重点了解人机对话的原理，并用程序进行验证。教学难点编写简单的人机对话程序。环境与素材L信息科技实验室。2 .Python软件。3 .智能音箱等。教学过程一、探索生活中有很多智能设备能听懂人说的话，你能举几个例子吗？比如智能音箱、扫地机器人它们怎么能听懂人类说的话？二、建构现实中，通过输入设备给机器输入有关信息，可以轻松实现人机之间的对话。1 .人机对话的原理早期人机对话是基于规则的对话系统，利用模板来匹配数据。随着大数据技术不断发展，出现了以深度学习为主的自然语言对话系统，主要是利用传感器、语音识别、语义理解和语音合成等技术，来实现人机对话交互。该系统可以实现查询信息、聊天交流、获取服务等。2 .利用编程实现人机对话人机对话是人与机器的一种新型交互方式，其目的是使机器能够理解和运用人类的自然语言实现人机之间的通信。例如，小明在学校不小心丢失了一块黑色橡皮，有同学捡到后寄放在人工智能Al那里，小明需答对问题对能拿回自己的橡皮，请看小明与Al之间两次不同的对话。AI：同学你好，请问你丢失了什么东西？小明：铅笔。AI：不好意思哮需要的东西暂时不在我这里在。>>>AI：同学你好，请问你丢失了什么东西？小明：橡皮AI：你真幸运，你的橡皮在我这呢？»>根据算法的流程图，可以编写程序进行验证。name=input（"AI：同学你好，请问你丢失了什么东西？n小明：”）ifname=w橡皮”Print（"AL你真幸运，你的橡皮在我这呢！”）else:print（"AI：不好意思，你需要的东西暂时不在我这里。”）利用输入和输出功能，可以实现简单的人机对话，通过判断语句实现跳转。3.利用人工智能设备实现人机对话随着技术的不断发展和优化，人工智能设备的语音识别和自然语言处理技术也得到不断提升，使得人机对话更加智能化、自然化和高效化。tiUX人口般浸青*ft4-人机对话的人工智能设备只能用算法去分析人们说的话，一切都受算法控制，即便把它们会进行一些推理、解题或天气查询，甚至写歌、作曲，背后都是算法在支持的。三、练习1 .利用循环等指令完善人机对话程序。2 .使用智能设备体验人机对话。参考答案：1 .利用输入、输出、判断、循环指令进行人机对话。whileTrue:name=input（"I:同学你好,请问你丢失了什么东西？n小明：'）#提示用户输入丢失的东西ifname='橡皮'：#如果用户输入的是“橡皮”Print（'AI：你真幸运，你的东西在我这里。'）#输出回答:否定else:print（'AI：不好意思，你需要的东西暂时不在我这里。'）#输出回答：肯定repeat_input=input（'AI：还有其他东西需要帮助吗？（输入“是”继续，其他任意键结束）'）ifrepeat_input!=,是'：#如果用户输入的不是“是"break#跳出循环2 .利用智能语音设备体验人机对话，比如小爱同学、天猫精灵。课后反思/评价标准