《初識人工智能》教學(xué)設(shè)計

《初識人工智能》教學(xué)設(shè)計教學(xué)目標(biāo)知識與技能：了解人工智能的含義、原理及人工智能在生活中的一些應(yīng)用實(shí)例過程與方法：在教師的指導(dǎo)下體驗幾種人工智能的應(yīng)用情感態(tài)度與價值觀：通過感受人工智能的魅力，拓展到讓機(jī)器為我們解決實(shí)際問題，成為人類的得力助手，用人類自己創(chuàng)造的智慧，更好地為人類服務(wù)。教學(xué)重點(diǎn)體驗人工智能在一些領(lǐng)域的獨(dú)特魅力及其應(yīng)用價值教學(xué)難點(diǎn)如何提升學(xué)生對人工智能的認(rèn)識，客觀認(rèn)識人工智能技術(shù)對社會的影響。教學(xué)方法講解、演示、討論交流教學(xué)準(zhǔn)備多媒體網(wǎng)絡(luò)教室、教學(xué)課件、輔助資料教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課（一）人工智能面面觀1.來自虛擬世界的思考你一定看過過很多的科幻故事，請你分享一個和機(jī)器人相關(guān)的故事情節(jié)分享內(nèi)容你的回答1故事的具體情節(jié)是什么？2這個情節(jié)最吸引你的內(nèi)容是什么？3機(jī)器人在這個情節(jié)中有怎樣的行為？4這個行為的具體執(zhí)行過程是什么？5人類能否產(chǎn)生這樣的行為？6面對同樣的情節(jié)，人類會怎樣做？7這個情節(jié)中你有什么疑惑的地方？在完成分享后，請你思考：你心目中的人工智能是什么樣子的呢？用簡單的語言或圖形描述，并填入下框中。（培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中自我總結(jié)的學(xué)習(xí)能力）2.了解智能手機(jī)智能手機(jī)已經(jīng)成為我們生活的一部分。不知道大家是否思考過：智能手機(jī)的“智能”兩個字是從哪里來的呢？（1）認(rèn)識智能手機(jī)類別功能你熟悉的應(yīng)用程序1圖像理解與美化快速識別圖像中的人、事、物等，對圖像內(nèi)容進(jìn)行自動處理和畫面美化2新聞智能推送根據(jù)用戶喜好推送新聞，并實(shí)時更新相關(guān)信息3智能搜索引擎可以通過人機(jī)直接對話的方式給予答案和處理方案4智慧出行規(guī)劃在人工智能算法的支持下選擇合適的出行路線，躲避擁堵，節(jié)約出行時間5智能購物與物流推薦適合個人的商品，倉儲機(jī)器人、物流機(jī)器人保證貨物的安全分發(fā)6智能翻譯幫助我們翻譯與交流7智能會話助理通過與手機(jī)助理對話，管理智能手機(jī)等（2）和智能助理對話智能助理是一個虛擬的人工智能機(jī)器人，改善了用戶使用手機(jī)的方式，能夠更加貼心地為用戶服務(wù)。智能助理可以理解人類語言，并能夠做出相關(guān)的反應(yīng)與操作。提問或命令預(yù)設(shè)的回答或操作現(xiàn)實(shí)的回答或操作是否達(dá)到預(yù)期3.人工智能的典型應(yīng)用（1）家用機(jī)器人越來越多的實(shí)體機(jī)器人作為人類的好幫手，為人類的日常生活和工作服務(wù)。它們的形態(tài)多樣，有的類似人形，有的只是以智能音箱的形式存在。它們可以提供信息推送、語音交流、清潔家居、控制家電等多種功能，使生活更加方便、智能。（2）智能家居智能家居系統(tǒng)是指通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將家庭中的各種硬件設(shè)備（如音視頻設(shè)備、照明系統(tǒng)、窗簾控制、空調(diào)控制、安防系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)家電）進(jìn)行聯(lián)通。家庭成員可以通過各種終端進(jìn)行操作。不僅能夠通過遙控裝置進(jìn)行“打開電燈、拉開窗簾”等簡單的機(jī)械控制，還能接收分析外界信息和用戶的使用行為，從而自動調(diào)整自身的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，為用戶提供豐富且個性化的服務(wù)，如人臉識別、指紋開鎖等。（3）智能交通“智能交通”通過網(wǎng)絡(luò)將交通設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)，通過交通信息系統(tǒng)對各類信息進(jìn)行收集、分析，并相互協(xié)調(diào)，形成相關(guān)的決策，保證交通系統(tǒng)更好地為大眾和管理部門服務(wù)。例如：導(dǎo)航通過反饋的交管信息自動規(guī)避交通管制和擁堵路線;攝像頭自動記錄違章車輛并通過管理系統(tǒng)查找違章車輛的相關(guān)信息；信號燈根據(jù)所在地區(qū)擁堵情況，自動調(diào)整管控限流時間等都屬于智能交通的應(yīng)用。（4）自動駕駛自動駕駛汽車依靠人工智能、傳感器、雷達(dá)、定位系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)，可以在沒有任何人類主動操作下，自動安全地操作機(jī)動車輛。2022年12月，全球首批智能公交從深圳福田開出并試運(yùn)行，引起人們的廣泛關(guān)注。該車裝有“阿爾法巴智能駕駛公交系統(tǒng)”，能夠在不用人工操作的情況下實(shí)現(xiàn)減速避讓、緊急剎車、躲避障礙物以及智能泊車功能。（5）智能穿戴智能穿戴設(shè)備是指利用智能技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)的可以穿戴的設(shè)備，包括手表、手環(huán)、眼鏡和服裝等。借助智能穿戴設(shè)備，可以幫助用戶更好地感知自身狀況和外部信息，集成的計算機(jī)芯片通過網(wǎng)絡(luò)可以采集客觀數(shù)據(jù)、進(jìn)行精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)分析，在此基礎(chǔ)上提供個性化的服務(wù)。二、探索人工智能技術(shù)1.機(jī)器學(xué)習(xí)與大數(shù)據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)是指計算機(jī)借助復(fù)雜數(shù)學(xué)模型和計算機(jī)算法，來模擬人類的學(xué)習(xí)行為，借助大數(shù)據(jù)不斷提升自身性能，擴(kuò)充自己知識結(jié)構(gòu)的過程。大數(shù)據(jù)在整個人工智能的學(xué)習(xí)過程中提供了大量的“信息”與“知識”，使人工智能的能力不斷提升。2.機(jī)器視覺計算機(jī)視覺是指計算機(jī)從圖像中識別出物體、場景和活動的能力。計算機(jī)視覺有著廣泛的應(yīng)用，如醫(yī)療成像分析、工業(yè)質(zhì)量控制、戰(zhàn)場感知等，還包括一些與生活有密切關(guān)系的應(yīng)用，如人臉解鎖手機(jī)、物體（動、植物）的識別與檢索等。3.自然語言處理自然語言處理是指使人工智能應(yīng)用能夠利用日常使用的語言和人類通信,能夠看懂文本信息的具體含義，能夠聽懂人們對話中包含的信息，做到與人的無障礙交流。自然語言強(qiáng)調(diào)的是語義的理解，廣泛應(yīng)用于機(jī)器翻譯，這也是語音識別中的一個重要環(huán)節(jié)。4.語音識別與合成語音識別與合成使我們可以和計算機(jī)進(jìn)行口語化的溝通，包含兩方面的內(nèi)容：語音識別是和自然語言處理相結(jié)合的一門技術(shù)，強(qiáng)調(diào)計算機(jī)讀懂我們話語的內(nèi)容；語音合成技術(shù)則使計算機(jī)能夠?qū)⑤敵龅男畔⒂谜Z音形式進(jìn)行表達(dá)。如下圖所示，女士用中文表達(dá)的問候語經(jīng)過電腦語音識別與合成以后，轉(zhuǎn)換為英文的問候語傳輸給對方。5.機(jī)器人將上述的相關(guān)技術(shù)與傳感器、控制器及其他硬件巧妙結(jié)合，形成了新一代的機(jī)器人。它們不僅僅局限于移動、檢測信號，還可以和人類相互協(xié)作，一起探求未知的領(lǐng)域，成為人類真正意義上的好幫手。三、理解人工智能的概念人工智能的概念眾說紛紜，對于大眾而言，易于接受的觀點(diǎn)是：“人工智能是根據(jù)對環(huán)境的感知，做出合理的行動，并獲得收益的計算機(jī)程序。”這里強(qiáng)調(diào)人工智能可以感知，同時可以主動反應(yīng)，反應(yīng)的結(jié)果存在著多樣性和不確定性。通常來講，一個完整的人工智能應(yīng)用包含的內(nèi)容如圖所示。人工智能的主要應(yīng)用包括機(jī)器翻譯、智能搜索引擎、智能助理、機(jī)器視覺、自動駕駛,智能機(jī)器人等。三、總結(jié)、歸納人工智能是人類創(chuàng)造的，能夠代替人類的一部分智力勞動，其工作程序最終由人類控制。人類思維包含邏輯、形象、直覺、頓悟等方式。人類的創(chuàng)造性主要體現(xiàn)在后三種思維方式中，而人工智能迄今只會模仿人類的邏輯思維而已，盡管在運(yùn)算速度、數(shù)據(jù)處理能力等局部功能上超過了人類智能，但要趕上甚至超過人