AI赋能环保教育中小学教案：AI环境监测培养环保意识（二）.docxVIP

AI赋能环保教育中小学教案：AI环境监测培养环保意识

一、教案背景与设计理念

在“双碳”目标和生态文明建设的大背景下，环保教育已成为中小学素质教育的重要组成部分。随着人工智能（AI）技术的迅猛发展，科技正深度融入环境保护领域。本教案以“AI赋能环保”为核心理念，通过引导学生了解并参与AI环境监测实践，将抽象的环保意识具象化、数据化、智能化，帮助学生在真实情境中理解科技如何服务社会可持续发展，从而激发其社会责任感与创新思维。

二、教学基本信息

课程名称：AI环境监测与环保意识培养

适用学段：小学高年级至初中（5-8年级）

课时安排：2课时（每课时45分钟）

学科融合：科学、信息技术、综合实践活动、道德与法治

核心素养目标：科学探究、信息素养、社会责任、合作创新

三、教学目标

认知目标：

了解人工智能在环境监测中的典型应用；

认识常见环境指标（如PM2.5、噪音、温湿度、水质）及其意义；

理解传感器、数据采集与AI分析的基本流程。

能力目标：

能够使用简易设备或模拟平台采集环境数据；

能通过图表分析数据趋势，发现环境问题；

能结合AI技术提出环保改进建议，完成小组项目设计。

情感与价值观目标：

增强环境保护的紧迫感与责任感；

激发对科技创新的兴趣，树立“科技向善”的价值观；

培养绿色生活习惯，争做生态文明的践行者。

四、教学重难点

重点：理解AI如何通过数据监测助力环保决策。

难点：将抽象的AI算法概念转化为学生可理解的实践过程；引导学生从数据中提炼环保行动方案。

五、教学准备

教师准备：

多媒体课件（含AI环保案例视频、数据可视化图表）；

环境监测工具包（如便携式空气质量检测仪、噪音计、温湿度传感器，或使用模拟数据）；

AI数据分析平台（推荐使用教育版AI工具，如百度AIStudio、腾讯扣叮、Mind+等）；

小组任务卡、数据记录表、环保行动方案设计模板。

学生准备：

预习“我们身边的环境问题”主题资料；

分组（4-6人/组），推选组长、记录员、汇报员等角色。

六、教学过程

第一课时：发现环境问题，认识AI力量

情境导入（5分钟）

播放对比视频：同一城市十年前与现在的空气质量、河流状况；

提问：“环境变化是如何被发现的？我们能否提前预警？”引发思考。

知识讲授（15分钟）

介绍AI在环保中的三大应用：

智能感知：无人机巡河、卫星遥感识别污染源；

实时监测：城市空气质量监测站+AI预警系统；

预测分析：AI模型预测未来雾霾趋势，辅助政府决策。

图解“数据采集—传输—分析—预警”流程，强调“用数据说话”。

实践体验：校园环境“体检”（25分钟）

各小组领取任务：在校园不同区域（教室、走廊、操场、食堂）测量空气质量、噪音等数据；

使用设备或模拟平台记录数据，上传至AI平台生成热力图或趋势图；

讨论：哪些区域污染较重？可能原因是什么？

第二课时：分析数据，设计AI环保方案

数据分享与分析（20分钟）

小组展示数据图表，汇报发现；

教师引导分析：“数据告诉我们什么？AI能做什么？”

引入“异常检测”“趋势预测”等AI功能，说明其在环保中的价值。

项目式学习：设计“AI环保小卫士”方案（20分钟）

任务：为校园或社区设计一个AI环保监测方案；

要求：

明确监测对象（如噪音、垃圾溢出、水质）；

说明使用什么传感器和AI技术；

提出预警或改善措施；

示例：

“智能垃圾桶满溢监测系统”：当垃圾桶满80%，AI自动通知保洁；

“校园噪音AI提醒器”：课间噪音超标时，广播提示“请降低音量”。

总结升华（5分钟）

教师总结：AI是“眼睛”和“大脑”，但行动靠“我们”；

发起“绿色承诺”：每位学生写下一条环保行动承诺（如“随手关灯”“垃圾分类”）；

鼓励将优秀方案提交学校或社区，参与“小小环保创新奖”评选。

七、作业与延伸活动

基础作业：

撰写一篇《AI如何帮助保护地球》的科普短文（300-500字）；

记录家庭一周用电、用水数据，提出节能建议。

拓展项目（可选）：

使用Scratch或Mind+编程，模拟一个AI环境监测小程序；

开展“家庭环保周”活动，用数据记录家庭碳足迹；

组织“AI环保创意展”，展示学生设计方案。

八、教学评价

评价维度

评价方式

知识理解

课堂问答、数据记录表、作业完成质量

实践能力

小组数据采集准确性、方案设计创新性

合作与表达

小组协作表现、汇报清晰度

情感态度

参与积极性、环保承诺践行情况

九、教学反思建议

是否根据学生认知水平合理简化AI技术概念？

实践环节是否具备可操作性？是否需增加模拟替代方案？

如何与学校科技节、综合实践课程联动，形成长效教育机制？

十、推荐资源

中国环境监测总站官网（）——权威数据来源

教育部“智慧教育平台”AI科普课程模块

开源平台：Arduino、Mixly、Mind+、腾讯扣叮

纪录片