小学《人工智能编程》课程教案
第1讲 初识Python
1.教学内容分析
本节内容首先情境带入，引出Python基础的知识内容；之后，开展实践任务，Python的下载安装；然后，思维拓展，讲解计算机基础等知识，最后，能力提升，查看自己计算机操作系统的类型，去 Python 网站上下载合适的 Python 安装版本。参考 Python 的安装方法，完成 Python 编程工具的安装。安装完毕后，并验证编程环境是否安装成功。
2.学习者分析
2.学生对计算机操作系统有一定的基础认识；
3.学生具备一定的逻辑推理能力，知识迁移能力，对人工智能的技术有较强的学习兴趣。
3.学习目标确定
1.知识与技能：
①了解计算机系统的组成及工作原理；
②了解程序设计语言以及Python语言的特点；
③学生能够下载和安装Python软件。
2.过程与方法：
①通过学习Python基础知识，体会Python编程的特点；
②通过项目的编程练习，培养学生设计能力和举一反三的能力。
3.情感态度与价值观：
①养成自主学习、自主探究的能力；
②培养发现问题、解决问题的探究能力；
③通过对项目的讨论、分析、制作等活动，培养严密的逻辑思维能力。
4.教学重点难点
教学重点：1.了解计算机基础知识；
2.掌握Python语言的特点；
教学难点：1.理解Python语言的规则；
2.完成软件的下载和安装。
5.教学流程图
情境导入
原理讲解
动手实践
思维拓展
展示小结
能力提升
6.教学活动
环节一：（情境导入）5min |
教学活动1 教师：“2017 年 7 月，国务院发布《新一代人工智能发展规划》，如图 1-1 所示，明确指出应逐步开展全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程、逐步推广编程教育。2019 年 2 月，教育部发布了《 2019 年教育信息化和网络安全工作要点》，提出要启动中小学生信息素养测评，并推动在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育，也将编制《中国智能教育发展方案》。在各级教育部门的指导下，人工智能与编程教育进入中小学信息技术课程标准。从2018 年开始，到 2020 年， Python 编程陆续纳入山东、浙江、北京、广东等地的中小学信息技术教材， Python 开始成为中小学生的主流编程语言，国内 Python 编程热潮持续升温。” 学生聆听情境，积极回应老师，对Python编程产生兴趣； 教师：“今天我们就来了解Python的基础知识吧！今天我们的学习将分成三个模块，第一个模块，学习Python 基础；第二个模块，动手实践下载和安装Python 软件；第三个模块，思维拓展，学习计算机等知识。” 学生聆听教师讲授。 |
活动意图说明： 通过情境故事吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣，导入本节课的内容----初识Python |
环节二：（原理讲解）20min |
教学活动2 1.教师讲解Python 基础，包括计算机系统的组成和基本工作原理、冯·诺依曼体系结构、程序设计语言、Python 语言的特点等； 教师：“计算机系统是由硬件系统和软件系统两大部分组成。计算机硬件是构成计算机系统各功能部件的集合。是由电子、机械和光电元件组成的 各种计算机部件和设备的总称，是计算机完成各项工作的物质基础。计算机软件是指与计算机系统操作有关的各种程序以及任何与之相关的文档和数据的 集合。其中程序是用程序设计语言描述的适合计算机执行的语句指令序列。计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备等五个部分组成。计算机系统的基本组成如图所示。” 学生聆听教师讲解计算机系统的组成； 2.教师讲解计算机的基本工作原理； 教师：“计算机内部采用二进制来表示程序和数据，采用“存储程序”的方式，将程序和数据放入同一个存储器中（内存储器），计算机能够自动高速地从存储器中取出指令加以执行。计算机硬件的运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五大部件中，每一个部件都有相对独立的功能，分别完成各自不同的工作。如图所示，五大部件实际上是在控制器的控制下协调统一地工作。” 学生聆听教师讲解计算机的基本工作原理的知识内容，教师播放PPT，进行相关操作演示； 3. 教师讲解冯·诺依曼体系结构； 教师：“计算机的问世，奠基人是科学家艾伦·麦席森·图灵（ Alan Mathison Turing ）和冯·诺伊曼（ John Von Neumann ）。图灵的贡献是建立了图灵机的理论模型，奠定了人工智能的基础。而冯·诺伊曼则是首先提出了计算机体系结构的设想。根据冯·诺伊曼体系结构构成的计算机，必须具有如下功能：把需要的程序和数据送至计算机中。必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力；能够根据需要控制程序走向，并能根据指令控制机器的各部件协调操作；能够按照要求将处理结果输出给用户。” 学生聆听教师讲解冯·诺依曼体系结构，教师播放PPT，进行相关操作演示； 3. 教师讲解程序设计语言和Python 语言的特点； 教师：“程序设计语言是用于书写计算机程序的语言。语言的基础是一组记号和一组规则。根据规则由记号构成的记号串的总体就是语言。在程序设计语言中，这些记号串就是程序。程序设计语言包含语法、语义和语用等方面的要素。语法表示程序的结构或形式，也表示构成语言的各个记号之间的组合规律。语义表示程序的含义，也表示按照各种方法所表示的各个记号的特定含义。语用则表明程序与使用者之间的关系。程序设计语言也叫编程语言，它按照特定规则组织计算机指令，使计算机能够自动进行各种运算处理，并进行人机交互。程序设计语言包括机器语言、汇编语言和高级语言。 高级编程语言的设计一直追求着接近人类的自然语言。 Python 语言往前进了一步，提供十分接近人类理解的语法形式。 Python 程序由注释、模块导入、类及函数定义和程序主体构成，其中的程序主体又由顺序结构语句、条件、循环语句构成。 Python 也不像高级语言那样需要重复书写声明语句。许多高级编程语言（如 C 、 Java 等）使用括号 {}来标记代码块， Python 则是通过缩进来实现，这样的程序结构看起来更简洁美观。” 学生聆听教师讲解程序设计语言和Python 语言的特点； |
活动意图说明 配合PPT进行讲解，让学生从亲身经验中体会Python基础等知识。 |
环节三：（项目制作）25min |
教学活动3 教师带领学生进行实践操作； 教师：“开始学习 Python 之前，先要安装好 Python 工具。登录 Python ，进入下载页面。如图 1-4 所示。在弹出来的下载页面中，显示最新的 Python 版本是 Python 3.8.5 。单击按钮，下载 python-3. 文件到本地计算机。” 教师操作计算机，讲解python-3.8.5的下载安装和环境配置等知识，并进行操作演示； 教师讲解完成后，教师可留给学生5min时间让学生自己操作学习； |
活动意图说明 屏幕共享，教师演示操作，培养学生动手操作能力，让学生直观学习软件的下载安装以及环境配置。 |
环节四：（思维拓展）10min |
教学活动4 教师讲解计算机的相关内容； 教师分别讲解计算机硬件基础、计算机操作系统、Python 语言的诞生等知识 学生认真聆听教师讲解相关内容； |
环节五：（展示小结）5min |
教学活动5 1.学生交流操作成果； 教师：“同学们，在看了大家的操作后，老师觉得大家都完成的非常好，老师给同学们一个大大的赞。” 总结本节课的知识内容，巩固本节课的知识点，铺垫下一节课。 |
环节六：（能力提升）5min |
教学活动6 1.教师引导学生操作； 教师；“查看自己计算机操作系统的类型，去 Python 网站上下载合适的 Python 安装版本。参考 Python 的安装方法，完成 Python 编程工具的安装。安装完毕后，并验证编程环境是否安装成功。” 学生进行思考和操作； |
活动意图说明 通过项目式学习的体验效果，让学生可以更直接的体验Python软件，提高学生的参与感。 |
7.板书设计
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