1－高中AI課程：課標(biāo)與教學(xué)資源ppt-知識工程與中學(xué)人

高中人工智智能課程：：－課標(biāo)與教教學(xué)資源主講：張家家華E-mail:zjnuzjh@浙江師范大大學(xué)教師教教育學(xué)院福建省高中中新課程《信息技術(shù)》學(xué)科骨干教師省省級培訓(xùn)什么是AI為何要開設(shè)設(shè)AI課程AI課程的基本本內(nèi)容國內(nèi)外AI教育現(xiàn)狀高中AI課程的教學(xué)學(xué)資源研修班計劃劃主要內(nèi)容什么是人工工智能智能人們在處理理復(fù)雜事務(wù)務(wù)、解決困困難問題時時所表現(xiàn)出出來的智智慧與能力力人工智能(ArtificialIntelligence，簡稱AI）用計算機來來表示和執(zhí)執(zhí)行人類的的智能活動動也稱人工智慧AI的特征推理、學(xué)習(xí)習(xí)、聯(lián)想當(dāng)代三大尖尖端技術(shù)：：空間技術(shù);能源技術(shù);人工智能技技術(shù)人工智能處處于信息技技術(shù)發(fā)展的的前沿，反反映了信信息技術(shù)的的發(fā)展方向向。AI的研究領(lǐng)域域與目標(biāo)AI的研究領(lǐng)域域知識表示、、專家系統(tǒng)統(tǒng)、自然語語言理解、、自動定理理證明、自自動程序設(shè)設(shè)計、問題題求解、博博弈、計算算機視覺、、模式識別別、智能機機器人、人人工神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、……………AI的研究目標(biāo)標(biāo)近期——實現(xiàn)機器智智能部分地或者者在一定程程度上實現(xiàn)現(xiàn)機器的智智能，從而而使現(xiàn)有的的計算機更更靈活、更更好用和更更有用，成成為人類的的智能化信信息處理工工具。遠期——制造智能機機器要使計算機機具有看、、聽、說、、寫等感知知交互功能能，具有聯(lián)聯(lián)想、推理理、理解、、學(xué)習(xí)等高高級思維能能力，還要要有分析問問題、解決決問題和發(fā)發(fā)明創(chuàng)造的的能力。為何要開設(shè)設(shè)

人工智智能課程為何要開設(shè)設(shè)AI課程？高中課程改改革強調(diào)要要適應(yīng)時代代發(fā)展需要要，體現(xiàn)時代性特征。人工智能是是信息技術(shù)術(shù)的前沿領(lǐng)域，應(yīng)當(dāng)當(dāng)被關(guān)注??！高中信息技技術(shù)課程要要有利于學(xué)學(xué)生的個性發(fā)展。高中AI課程的背景景與目標(biāo)課程背景:適應(yīng)時代發(fā)發(fā)展需要，，體現(xiàn)時代代性特征。。目標(biāo)定位：：了解信息技術(shù)發(fā)發(fā)展的前沿沿，體驗若干典型人人工智能技技術(shù)的應(yīng)用用，感受人工智能對對學(xué)習(xí)和生生活的影響響，激發(fā)對信息技術(shù)術(shù)未來的追追求。高中開設(shè)AI課程的意義義1、開設(shè)人工智智能課程的的教育價值值提高信息素素養(yǎng)培養(yǎng)多種思思維能力和和多樣化問問題解決能能力提高學(xué)生的的邏輯思維維能力促進個性化化學(xué)習(xí)，培培養(yǎng)創(chuàng)新人人才激發(fā)對信息息技術(shù)未來來的追求2、開設(shè)人工智智能課程的的必要性和和可行性人工智能在在社會各個個領(lǐng)域的應(yīng)應(yīng)用越來越越廣，越越來越多的的人需要了了解和接觸觸人工智能能目前我國已已基本具備備了實施人人工智能基基礎(chǔ)教育的的條件從問題解決決角度看AI教育的必要要性IT教育的最終目的是讓學(xué)生能能夠自如地地應(yīng)用IT解決問題。問題解決是所面對的的問題得到到解決的認認知活動過過程。問題的分類類:結(jié)構(gòu)化（structured）問題能夠通過形形式化（或或稱公式化化）方法描描述和求解解的問題也稱：定義義完善的問問題、良構(gòu)構(gòu)問題《算法與程序序設(shè)計》課程要解決決的問題非結(jié)構(gòu)化（unstructured）問題難以用確定定的形式來來描述，主主要根據(jù)經(jīng)經(jīng)驗求解也稱：定義義不完善的的問題、劣劣構(gòu)問題《人工智能初初步》課程要解決決的問題半結(jié)構(gòu)化（semi-structured）問題AI課程對于提提升信息素素養(yǎng)的作用用對多種思維維方式的培培養(yǎng)和信息息素養(yǎng)的綜綜合鍛煉求解結(jié)構(gòu)化化問題傳統(tǒng)程序＝＝算法＋數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)求解非結(jié)構(gòu)構(gòu)化問題智能程序＝＝知識＋推推理體驗人類專專家解決復(fù)復(fù)雜問題的的思路，提提高學(xué)生的的邏輯思維維能力美國著名教教育技術(shù)專專家Jonassen認為：那些自行設(shè)設(shè)計專家系系統(tǒng)的學(xué)生生將會在這這種活動中中受益匪淺淺，因為這這是一個對對所學(xué)知識識進行深度度加工的過過程。了解信息技技術(shù)發(fā)展的的前沿，激激發(fā)對信息息技術(shù)未來來的追求高中AI課程的基本內(nèi)容高中AI課程的三大主題人工智能初步知識及其表達推理與專家系統(tǒng)人工智能語言與問題求解高中AI課程的內(nèi)容體系1、基本概概念能描述人工工智能的概概念與基本本特點2、知識及及其表達列舉人工智智能的主要要應(yīng)用領(lǐng)域域掌握知識的的概念、知知識表達的的基本方法法3、推理與與專家系統(tǒng)統(tǒng)演示或使用用簡單的產(chǎn)產(chǎn)生式專家家系統(tǒng)軟件件知道專家系系統(tǒng)正向、、反向推理理的基本原原理學(xué)會使用一一個簡易的的專家系統(tǒng)統(tǒng)外殼4、人工智智能語言與與問題求解解學(xué)會使用一一種人工智智能語言求求解簡單問問題了解狀態(tài)空空間的概念念與方法了解用盲目目搜索技術(shù)術(shù)進行搜索索，知道啟啟發(fā)式搜索索AI課程內(nèi)容舉舉例：AI語言AI語言是一類適應(yīng)應(yīng)于AI領(lǐng)域的、具具有符號處處理和邏輯輯推理能力力的程序設(shè)設(shè)計語言。。典型的AI語言LISP———表處理語言言Prolog——邏輯型型語言（用用來描述事事物之間的的邏輯關(guān)系系，接近于于人類的自自然語言））AI課程內(nèi)容舉舉例：用智能搜索索求解問題題盲目搜索與啟發(fā)式搜索索計算機博弈弈AI課程內(nèi)容舉舉例：專家系統(tǒng)及及其外殼學(xué)習(xí)一個簡簡單的專家家系統(tǒng)外殼殼Intermodeller它是一個適合中學(xué)生生使用的軟軟件作者為英國國的Dr.TomConlon國內(nèi)外人工工智能教育育現(xiàn)狀我國高校的的人工智能能教育高校一直將將AI作為計算機專業(yè)業(yè)的必修課課程“智能科學(xué)學(xué)與技術(shù)””本科專業(yè)業(yè)的建立北京大學(xué)（（2004）北京郵電大大學(xué)（2005）南開大學(xué)（（2005）西安電子科科技大學(xué)（（2005）……（2006）……（2007）第一屆全國國人工智能能教育學(xué)術(shù)術(shù)研討會（（2002.北京京）中國AI學(xué)會教育工工作委員會會主辦首都師范大大學(xué)信息工工程學(xué)院承承辦我國中學(xué)的的AI教育2004年之前尚未未在中學(xué)設(shè)設(shè)置獨立的的AI課程。奧林匹克信信息學(xué)競賽賽中一直包包含AI的題目。近年開展的的機器人競競賽及其相相關(guān)活動中中，已經(jīng)在在AI方面進行行嘗試。。對青少年年AI的啟蒙教教育，愈愈來愈受受到重視視。1997年清華華大學(xué)出出版，由由時任教教育部長長陳至立立任名譽譽主任、、出版的的計算機機科普教教育叢書書《計算算機與信信息科學(xué)學(xué)十萬個個為什么么》（全全套共12本））中，包包括了《《人工智智能》一一書。2000年清華華大學(xué)出出版，由由李衍達達院士主主編的青青少年科科學(xué)教育育叢書信信息科學(xué)學(xué)與技術(shù)術(shù)系列一一套8本本中，也也包含有有《人類類智慧與與人工智智能》一一書。……………2003年頒布的的普通高高中信息息技術(shù)課課標(biāo)中，，將AI作為選修修模塊。。目前已經(jīng)經(jīng)出版5套教材，，并在實實驗省份份的部分分地區(qū)開開展教學(xué)學(xué)。國外中學(xué)學(xué)AI課程的發(fā)發(fā)展和現(xiàn)現(xiàn)狀1、英國中中學(xué)人工工智能課課程的開開設(shè)情況況英國是較較早開展展人工智智能基礎(chǔ)礎(chǔ)教育的的國家之之一。不不少中學(xué)學(xué)開設(shè)了了人工智智能課程程，并通通過組織織和開展展相關(guān)教教育競賽賽活動來來擴展和和延伸人人工智能能教育。。2、美國中中學(xué)人工工智能課課程的開開展情況況在美國現(xiàn)現(xiàn)行的中中學(xué)信息息技術(shù)課課程中，，部分學(xué)學(xué)校將人人工智能能作為必必修或選選修課程程加以開開設(shè)。美美國各州州根據(jù)自自身的教教育特點點和目標(biāo)標(biāo)，對人人工智能能教育的的內(nèi)容有有不同的的要求。。3、澳大利利亞中學(xué)人工工智能課課程的開設(shè)情況況部分中學(xué)學(xué)在信息息處理與與技術(shù)課課程中也也開設(shè)了了人工智智能相關(guān)關(guān)的課程程。國外中學(xué)學(xué)的AI教育以美國為為例，在在將信息息技術(shù)作作為獨立立課程進進行設(shè)置置與教學(xué)學(xué)的學(xué)區(qū)區(qū)中，信信息技術(shù)術(shù)課程的的內(nèi)容通通常包括括：（1）旨旨在培養(yǎng)養(yǎng)學(xué)生信信息技術(shù)術(shù)技能與與意識的的內(nèi)容。。信息加工工與應(yīng)用用。信息技術(shù)術(shù)系統(tǒng)概概論。人工智能能概論。。使學(xué)生生認識人人工智能能的意義義及其應(yīng)應(yīng)用，并并介紹自自動化系系統(tǒng)、機機器人、、虛擬現(xiàn)現(xiàn)實技術(shù)術(shù)等。使使學(xué)生認認識信息息技術(shù)的的大量運運用以及及人工智智能的產(chǎn)產(chǎn)生與發(fā)發(fā)展可能能對人類類社會造造成的各各種影響響。（2）計計算機程程序設(shè)計計的內(nèi)容容……美國Chesterfield縣公立中中學(xué)AI課程設(shè)置置在佛吉尼尼亞州Chesterfield縣公立中中學(xué)的信信息網(wǎng)站站上，列列出了為為該縣十十幾所高高中的在在校學(xué)生生提供的的各類課課程。在在其中的的“職業(yè)業(yè)和技術(shù)術(shù)教育類類”課程程中，人人工智能能是作為為其中““信息系系統(tǒng)技術(shù)術(shù)”選修修課程的的一部分分為優(yōu)等等生特別別開設(shè)的的。人工智能能課程包包括兩個個層次：：ARTIFICIALINTELLIGENCE(EXPERTSYSTEMS)和ADVANCEDARTIFICIALINTELLIGENCE(EXPERTSYSTEMS)。英國的ICT課程與AI教育——以蘇格蘭蘭地區(qū)為為例ICT課程：計算（Computing）信息系統(tǒng)統(tǒng)（InformationSystems）每門課包包括三個個層次：：中級（Intermediate2）高級（Higher）高級提升升（AdvHigher）每個層次次包括兩兩部分：：必修單元元（Mandatoryunits）選修單元元（Optionalunits）英國中學(xué)學(xué)ICT課程的基基本構(gòu)成成計算（Computing）信息系統(tǒng)（InformationSystems）中級Intermediate2高級Higher高級提升AdvHigherInt2HigherAdvHigher起步水平標(biāo)準(zhǔn)等級(Generallevel)或計算（Int1）標(biāo)準(zhǔn)等級

(Creditlevel)或計算（Int2）計算（Higher）標(biāo)準(zhǔn)等級(Generallevel)計算研究或計算(Int1)標(biāo)準(zhǔn)等級(Creditlevel)計算研究或信息系統(tǒng)（Int2）信息系統(tǒng)（Higher）必修單元計算機系統(tǒng)軟件開發(fā)

計算機項目計算機系統(tǒng)軟件開發(fā)軟件開發(fā)(20小時)計算機項目(60小時)計算機應(yīng)用軟件(Int2)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(Int2)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(H)信息組織(H)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(AH)（20小時)信息系統(tǒng)項目(AH)（60小時)選修單元N/A人工智能程序設(shè)計計算機網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)人工智能計算機系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊IT在社會中的應(yīng)用(Int2)多媒體(Int2)因特網(wǎng)(Int2)計算機應(yīng)用軟件(H)專家系統(tǒng)

(H)

超媒體(H)多媒體(AH)自然語言處理(AH)系統(tǒng)分析與設(shè)計(AH)單元評價11小時10小時45分20小時6小時45分14小時30分18小時40分考核1小時30分2小時30分2小時30分1小時30分2小時30分2小時30分英國JamesGillespies中學(xué)的AI教學(xué)澳大利亞亞Marsden高中AI課程的設(shè)設(shè)置澳大利亞亞昆士蘭蘭州的Marsden州立高中中在開設(shè)設(shè)的信息息處理與與技術(shù)（（InformationProcessingandTechnology）課程中中，人工工智能、、信息系系統(tǒng)、算算法和程程序設(shè)計計、社會會和倫理理道德、、計算機機系統(tǒng)作作為5個主題共共同構(gòu)成成了該課課程的教教學(xué)內(nèi)容容。在該課程程的大綱綱中規(guī)定定，人工工智能部部分的教教學(xué)內(nèi)容容在高中中第三學(xué)學(xué)期為12年級的學(xué)學(xué)生開設(shè)設(shè)，教學(xué)學(xué)時間為為10周，課時時為35小時，共共計60堂課，其其中核心心教學(xué)內(nèi)內(nèi)容的課課時占2/3，拓展教教學(xué)內(nèi)容容的課時時占1/3。另外，在在人工智智能這一一主題下下，又分分為人工工智能I（專家系系統(tǒng)）和和人工智智能II（人工智智能的領(lǐng)領(lǐng)域）兩兩部分內(nèi)內(nèi)容，課課時安排排分別為為24和36堂課。高中人工工智能課課程的教教學(xué)資源源國內(nèi)中學(xué)學(xué)AI課程建設(shè)設(shè)的現(xiàn)狀狀1、教材及及相關(guān)讀讀物的編編寫一些相關(guān)關(guān)科普叢叢書先后后出版，，成為中中學(xué)人工工智能教教育的參參考書籍籍多家出版版社組織織編寫了了《人工智能能初步》新教材，，并開發(fā)發(fā)了配套套的教輔輔材料2、人工智智能教育育網(wǎng)絡(luò)資資源的建建設(shè)國內(nèi)已經(jīng)經(jīng)開發(fā)和和建設(shè)了了一些適適合中學(xué)學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)與體驗驗的人工工智能軟軟件和網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)資源源3、人工智能能教育活活動和賽賽事的舉舉辦部分發(fā)達達地區(qū)，，一些部部門、公公司、學(xué)學(xué)校早已已開展了了許多與與人工智智能教育育相關(guān)的的活動4、中小學(xué)學(xué)人工智智能教學(xué)學(xué)和實驗驗的開展展在我國比比較發(fā)達達的地區(qū)區(qū)，不少少條件較較好的中中小學(xué)都都開展了了機器人人教育少數(shù)高中中（廣州州、金華華、武漢漢等）在在新課標(biāo)標(biāo)頒布后后開展了了人工智智能教學(xué)學(xué)實驗當(dāng)前國內(nèi)內(nèi)的高中中AI教材普通高中中課程標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)實驗驗教科書書信息息技術(shù)（選修5）《人工智能能初步》教育科學(xué)學(xué)出版社社，張劍平平主編，，2004年第1版中國地圖圖出版社社，祝智庭庭主編，，2005年第1版上海科技技教育出出版社，應(yīng)吉康康主編，，2005年第1版廣東教育育出版社社，李冠英英主編，，2005年第1版浙江教育育出版社社，陶增樂樂主編，，2006年第1版教科版《人工智能能初步》第1章初識識人工智智能1.1什么是人人工智能能1.2人工智能能可以為為我們做做什么第2章了解解人工智智能語言言2.1了解Prolog2.2使用Prolog2.3人工智能能語言第3章用用計算機機表示知知識3.1知識及其其類型3.2知識表示示入門3.3知識表示示的常用用方法第4章用計計算機推推理4.1什么是專專家系統(tǒng)統(tǒng)4.2專家系統(tǒng)統(tǒng)如何工工作4.3如何開發(fā)發(fā)專家系系統(tǒng)第5章用智智能搜索索解決問問題5.1可以通過過搜索求求解的