北京師大附中人工智能課程建設(shè)與實踐

1、人工智能課程建設(shè)與實踐北京師大附中1開課背景23CONTENTS課程建設(shè)教學(xué)實踐4后續(xù)規(guī)劃開 課 背 景人工智能技術(shù)融入日常生活2017年7月開 課 背 景全國各地中、小學(xué)紛紛開設(shè)人工智能課程青島天津北京廣州深圳重慶課 程 建 設(shè)2018年12月，決定在初中階段開設(shè)人工智能課程面向全體學(xué)生AI基礎(chǔ)知識全面普及學(xué)習(xí)培養(yǎng)高階思維當時課程開展情況當時可供參考的內(nèi)容當時可供使用的資源做校本化課程基于學(xué)生的興趣愛好、知識儲備、認知特點和思維水 平等學(xué)情，我們認為中學(xué)階段應(yīng)以認識身邊的人工智能 技術(shù)應(yīng)用為起點，整合適配中學(xué)生的人工智能知識體系， 在有限的課時內(nèi)，盡可能涵蓋生活中常見的人工智能應(yīng) 用場景。參

2、考課程標準內(nèi)容要求描述人工智能的概念與基本 特征；知道人工智能的發(fā)展歷程、 典型應(yīng)用與趨勢。熟悉智能技術(shù)應(yīng)用的基本過 程和實現(xiàn)原理。利用開源人工智能的應(yīng)用框 架，搭建簡單人工智能應(yīng)用模塊；增強安全防護意識和責(zé)任感。學(xué)業(yè)要求能夠描述人工智能的基本特 征，利用人工智能應(yīng)用框架，搭建 簡單智能系統(tǒng)。了解人工智能的新進展、新 應(yīng)用，并能適當運用在學(xué)習(xí)和生活 中。了解人工智能的發(fā)展歷程， 能客觀認識智能技術(shù)對社會的影響。開始思考資源環(huán)節(jié)目標課時內(nèi)容體驗簡單過程與原理小學(xué)初中高中簡單算法了解人工智能基礎(chǔ)知識，激發(fā)興趣 使用人工智能思想和技術(shù)解決問題教學(xué)目標各學(xué)段的側(cè)重點使 用思 維創(chuàng) 意能夠使用現(xiàn)有AI

3、產(chǎn)品解決問題運用AI原理 思考問題設(shè)計AI產(chǎn)品 解決問題教學(xué)目標 學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能的目的教學(xué)內(nèi)容人工智能基礎(chǔ)知識人工智能應(yīng)用 人工智能的概念 人工智能的發(fā)展 圖像識別語音技術(shù)自然語言處理 機器學(xué)習(xí)人工智能倫理初步列出了課程內(nèi)容框架圖像技術(shù)語音技術(shù)自然語言處理機器學(xué)習(xí)應(yīng)用體驗原理學(xué)習(xí)編程實踐教學(xué)環(huán)節(jié) 初步確定教學(xué)環(huán)節(jié)使用思維創(chuàng)意體驗環(huán)節(jié)：以情境式教學(xué)感知人工智能百度智能音箱智能門鈴翻譯器智能家居體驗環(huán)節(jié)：使用相關(guān)軟件平臺百度百 度騰 訊曠 視科大訊飛搜 狗體驗環(huán)節(jié)：使用相關(guān)軟件平臺百度騰訊網(wǎng)易曠視體驗環(huán)節(jié)：使用相關(guān)軟件平臺曠視體驗用于解決激發(fā)興趣和應(yīng)用問題背后的過程和原理？計算機是如何對比出兩張

4、人臉的相似度的？曠視體驗用于解決激發(fā)興趣和應(yīng)用問題背后的過程和原理？思考：訓(xùn)練集數(shù)據(jù)是否越多越好？神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)層數(shù)是否越多越好？準備數(shù)據(jù)訓(xùn)練測試原理學(xué)習(xí)以教師講解、觀看微課為主教師講解觀看視頻以探究式教學(xué)理解人工智能人臉采集人臉檢測特征提取人臉識別以探究式教學(xué)理解人工智能設(shè)計、研發(fā)原理可視化平臺實踐主要聚焦編程環(huán)節(jié)實踐主要聚焦編程環(huán)節(jié)為了解決人們出國旅游時遇到的語 言障礙，很多公司推出了語音翻譯器。 它能夠以語音的形式實現(xiàn)多國語言之間 的翻譯。它使用了哪些人工智能技術(shù)呢？你 能設(shè)計并編寫一個語音翻譯器的程序嗎？案例1：案例2：編寫程序?qū)崿F(xiàn)以下功能：基礎(chǔ)任務(wù)：讓計算機識別出你的年齡。擴展任務(wù)：如果年

5、齡小于15歲，則提示“歡迎 進入兒童模式。某公園門票定價為成人30元/張，兒童（14歲及以下）及老人（60歲及以上）可以 購買半價票。游客經(jīng)常忘記攜帶身份證，無 法確定年齡。于是公園決定采用人臉識別的 方式來判斷游客的年齡。請幫助公園設(shè)計一 個人臉識別檢測年齡的程序。案例2：某公園門票定價為成人30元/張，兒 童（14歲及以下）及老人（60歲及以上） 可以購買半價票。游客經(jīng)常忘記攜帶身份 證，無法確定年齡。于是公園決定采用人 臉識別的方式來判斷游客的年齡。請幫助 公園設(shè)計一個人臉識別檢測年齡的程序。案例2：思考：此方案能否直接 應(yīng)用于現(xiàn)實中？智能語音已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于 智能家居場景中。通過語音控

6、制 開、關(guān)燈是最常見的一項應(yīng)用。 你能編寫一個類似的程序，通過 語音來控制開燈與關(guān)燈嗎？案例3：編寫程序，模擬手機進行人臉解鎖的過 程。如果人臉解鎖成功，則顯示解鎖畫面， 如果識別不成功，則提示“人臉解鎖失敗”。人臉錄入人臉檢測人臉搜索案例4：設(shè)計一個給自己的五官帶上響應(yīng)掛飾的小 程序。點擊相應(yīng)的飾品后該飾品顯示在屏幕上， 并搭配在自己臉部的合適位置。案例4：根據(jù)身高、體 重計算BMI，再判斷 身體肥胖等級需要知道BMI計算公 式及各等級的標準案例6：小明希望檢測自己是否健康，但他不知道BMI的計算公式。他 請教了同學(xué)們，但大家也只知道自己的結(jié)果，并不知道計算公式。小明將同學(xué)們的身高、體重、肥

7、胖程度的數(shù)據(jù)進行了匯總，希 望能夠從中找到規(guī)律，但這太難了。他知道你學(xué)習(xí)過人工智能，希 望你能夠幫助他解決這個問題。你該怎么做呢？案例6：同學(xué)們的相關(guān)數(shù)據(jù)讓我想想 怎樣解決？案例6：案例6：不需要知道計 算公式及各等級標 準，通過數(shù)據(jù)進行 學(xué)習(xí)得到模型案例6：GameAi監(jiān)督學(xué)習(xí)無監(jiān)督學(xué)習(xí)名師出高徒自學(xué)成才遺傳算法反向傳播算法案例7：案例7：實踐主要聚焦編程環(huán)節(jié)課間編寫人臉識別程序測試文字識別程序日常課堂硬件的嘗試教學(xué)實踐請進來：感受不同身份的教師授課北京市信息技術(shù)教研員卡內(nèi)基梅隆大學(xué)人工智能領(lǐng)域博士請進來：感受不同身份的教師授課北京師范大學(xué)碩士北京大學(xué)博士請進來：專家指導(dǎo)北京市研究課請進來：

8、專家指導(dǎo)編寫教學(xué)用書第 1 單元 認識人工智能 第 2 單元 人臉識別第 3 單元 文字識別 第 4 單元 圖像識別 第 5 單元 語音識別第 6 單元 自然語言處理 第 7 單元 專家系統(tǒng)教學(xué)設(shè)計案例集22篇教學(xué)設(shè)計5篇教學(xué)設(shè)計 專家點評163頁教學(xué)設(shè)計案例集專家點評課堂教學(xué)實錄說課交流空中課堂日常教學(xué)嘗試與人工智能教學(xué)相關(guān)的多種可能性人工智能相關(guān)課程人工智能與其他學(xué)科融合倫理學(xué)課程美術(shù)學(xué)科利用各種機會接收反饋和建議利用各種機會接收反饋和建議利用各種機會接收反饋和建議2019-2021年，主持或參與教育部、北京市、西城 區(qū)各等級課題9項（已結(jié)題或正在進行）。正在申請國家或市級課題4項。效果與

9、收獲效果與收獲中小學(xué)人工智能教學(xué)相關(guān)成果研究課 10節(jié)編寫教材 12冊課程資源 30節(jié)發(fā)表文章 11篇課題研究 9項師生獲獎 35項交流講座 18場Ver1.0 2019.3-2022.6資源越來越多，越來越好中小學(xué)人工智能課程開發(fā)標準中小學(xué)人工智能技術(shù)與工程素養(yǎng)框架2022人工智能教育藍皮書中小學(xué)人工智能教師能力標準義務(wù)教育信息科技課程標準2 0 2 1 . 1 02 0 2 1 . 1 12 0 2 2 . 42 0 2 2 . 32 0 2 2 . 3資源越來越多，越來越好資源越來越多，越來越好元卓計劃資源平臺資源越來越多，越來越好騰訊智啟教學(xué)平臺資源越來越多，越來越好OpenGVLab開源平臺（上海人工智能實驗室&商湯科技）接 下 來 .高中階段：規(guī)劃人工智能實驗室規(guī)劃課程內(nèi)容（通識課程、專業(yè)課程）初中階段：調(diào)整、完善日常教學(xué)內(nèi)容利用課后服務(wù)進行課程設(shè)計與實施結(jié)合已有經(jīng)驗進一步梳理內(nèi)容結(jié)合已有經(jīng)驗進一步梳理內(nèi)容結(jié)合已有經(jīng)驗進一步梳理內(nèi)容