信息技術(shù)（第2版）（拓展模塊） 教案 拓展模塊5 5.1認(rèn)識(shí)人工智能1

2/8課題名稱人工智能基本知識(shí)與社會(huì)價(jià)值授課類型理實(shí)一體授課對(duì)象授課課時(shí)所授課程授課地點(diǎn)所授教材一、學(xué)情分析本課程授課對(duì)象為高職各專業(yè)大一學(xué)生，課程開設(shè)在大一第2學(xué)期，學(xué)生在知識(shí)儲(chǔ)備、學(xué)習(xí)特點(diǎn)和信息素養(yǎng)的情況如下：1.知識(shí)與技能儲(chǔ)備通過(guò)信息技術(shù)課程基礎(chǔ)模塊的學(xué)習(xí),學(xué)生已經(jīng)理解了新一代信息技術(shù)的基本概念，了解了新一代信息技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)、典型應(yīng)用和技術(shù)融合，掌握了常用搜索引擎的搜索方法，能通過(guò)網(wǎng)頁(yè)、社交媒體等不同信息平臺(tái)進(jìn)行信息檢索。2.學(xué)習(xí)特點(diǎn)授課對(duì)象都是零零后的學(xué)生，在學(xué)習(xí)方面表現(xiàn)出如下特點(diǎn)：（1）喜好電腦與互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，線上操作所見即所得可以引發(fā)學(xué)習(xí)興趣；（2）喜歡情境設(shè)定，參與其中，厭煩平淡無(wú)奇的說(shuō)教；（3）樂于接受可視化教學(xué)資源，反感靜態(tài)紙質(zhì)學(xué)習(xí)材料；（4）偏愛顆?；?、模塊化的學(xué)習(xí)過(guò)程，排斥時(shí)間冗長(zhǎng)的教學(xué)過(guò)程。3.信息素養(yǎng)學(xué)生通過(guò)信息技術(shù)課程的學(xué)習(xí)，具備了基礎(chǔ)的信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)，但是在人工智能方面仍需進(jìn)一步拓展、加強(qiáng)二、教學(xué)內(nèi)容1.知識(shí)目標(biāo)2.能力目標(biāo)3.素養(yǎng)目標(biāo)1.教學(xué)重點(diǎn)八、教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)策略與意圖環(huán)節(jié)一單元導(dǎo)入(10分鐘)【問題導(dǎo)入】問題：你在學(xué)習(xí)、生活、娛樂中用到過(guò)那些人工智能？提示：手機(jī)上的人工智能、生活中用到的人工智能、電影中的人工智能等?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】了解人工智能的概念、基本特征和社會(huì)價(jià)值。了解人工智能的發(fā)展歷程，及其在互聯(lián)網(wǎng)及各傳統(tǒng)行業(yè)中的典型應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)。熟悉機(jī)器學(xué)習(xí)的基本原理、開發(fā)流程和開發(fā)步驟。了解人工智能涉及的核心技術(shù)及部分算法，能使用人工智能相關(guān)應(yīng)用解決實(shí)際問題。熟悉人工智能技術(shù)應(yīng)用的常用開發(fā)語(yǔ)言、開發(fā)框架、集成開發(fā)環(huán)境以及各種開發(fā)平臺(tái)，了解其特點(diǎn)和適用范圍。能辨析人工智能在社會(huì)應(yīng)用中面臨的倫理、道德和法律問題。【知識(shí)圖譜】教師活動(dòng)1.提出問題，展示一些人工智能應(yīng)用圖片2.介紹本單元的學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)生活動(dòng)2.談發(fā)生在身邊的人工智能3.思考記錄1.問題教學(xué)法：?jiǎn)栴}導(dǎo)入課程，激發(fā)學(xué)生對(duì)人工智能的好奇心與學(xué)習(xí)愿望。2.講授教學(xué)法：介紹人工智能概述、單元學(xué)習(xí)目標(biāo)和單元知識(shí)圖譜，使學(xué)生了解單元教學(xué)內(nèi)容的全貌教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)策略與意圖環(huán)節(jié)二理解人工智能(15分鐘)1.什么是人工智能（1）定義：人工智能（英文縮寫為AI）是研究如何應(yīng)用機(jī)器(主要是計(jì)算機(jī))來(lái)模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術(shù)。（2）解釋：通過(guò)人工智能技術(shù)研究人類智能活動(dòng)的規(guī)律，生產(chǎn)出一種能與人的智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器。這種智能機(jī)器能夠通過(guò)機(jī)器視覺、機(jī)器聽覺、機(jī)器觸覺、人機(jī)交互等方式來(lái)認(rèn)識(shí)周圍的環(huán)境和需要解決的問題，能夠像人一樣判斷、推理、學(xué)習(xí)、預(yù)測(cè)、證明，能夠根據(jù)要達(dá)到的目標(biāo)進(jìn)行決策或采取相應(yīng)的行動(dòng)。（3）簡(jiǎn)單歸結(jié)：人工智能是使用機(jī)器模擬人類智能的技術(shù)（4）本質(zhì)：人工智能是對(duì)人類思維信息過(guò)程的模擬，其主要目的是賦予機(jī)器特有的視聽說(shuō)動(dòng)及大腦抽象思維能力。2.實(shí)現(xiàn)思維模擬的兩個(gè)途徑（1）結(jié)構(gòu)模擬（2）功能模擬3.機(jī)器智能同人類智能的區(qū)別（1）物質(zhì)基礎(chǔ)方面（2）情感、道德、自主意識(shí)方面（3）任務(wù)的通用性方面（4）任務(wù)目標(biāo)方面4.圖靈測(cè)試如果一個(gè)人和一臺(tái)機(jī)器作為測(cè)試對(duì)象并與測(cè)試者隔開，測(cè)試者只能通過(guò)類似終端的文本設(shè)備向測(cè)試對(duì)象隨意提問，然后根據(jù)測(cè)試對(duì)象給出的答案判別哪個(gè)是真人、哪個(gè)是機(jī)器。經(jīng)過(guò)多輪問答后，如果機(jī)器能夠讓平均每個(gè)測(cè)試者做出超過(guò)30%的誤判，那么這臺(tái)機(jī)器就通過(guò)了測(cè)試，并被認(rèn)為具有類似人類的智能。5.人工智能的分類（1）弱人工智能（2）強(qiáng)人工智能（3）超人工智能教師活動(dòng)1.提問“什么是人工智能？”2.講解歷史上各種人工智能定義，啟發(fā)學(xué)生從不同角度思考問題如何判斷一臺(tái)機(jī)器是否具有智能？講解圖靈測(cè)試6.講授人工智能分類，著重強(qiáng)調(diào)目前人工智能的水平（弱人工智能），強(qiáng)人工智能的困難，超人工智能的科幻性學(xué)生活動(dòng)明確學(xué)習(xí)任務(wù)2.3.積極思考，回答問題4.參與互動(dòng)討論5.思考記錄1.講授教學(xué)法：多角度介紹人工智能概念，使學(xué)生加深對(duì)人工智能的理解2.討論法：通過(guò)機(jī)器智能同人類智能的區(qū)別的問題討論，促進(jìn)學(xué)生對(duì)人工智能概念的理解。3.問題教學(xué)法：通過(guò)多個(gè)提問，引導(dǎo)學(xué)生逐步深入認(rèn)識(shí)人工智能的本質(zhì)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)策略與意圖環(huán)節(jié)三了解人工智能的基本特征(15分鐘)1.機(jī)器智能由人類設(shè)計(jì)并為人類服務(wù)智能機(jī)器是人設(shè)計(jì)出來(lái)的機(jī)器，其中的“智能”按照人設(shè)定的算法及其程序代碼在人發(fā)明的芯片等硬件載體中運(yùn)行，為人類提供延伸人類能力的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)人類期望的一些智能行為的模擬2.機(jī)器智能本質(zhì)上體現(xiàn)為計(jì)算，基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)從本質(zhì)上說(shuō)，人工智能是運(yùn)行于計(jì)算機(jī)上的程序代碼所表現(xiàn)出來(lái)的能力，程序代碼按照軟件算法通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的采集、加工、處理、分析和挖掘，形成有價(jià)值的信息流和知識(shí)模型并根據(jù)給定的輸入做出判斷或預(yù)測(cè)，計(jì)算和數(shù)據(jù)使機(jī)器獲得了智能。3.機(jī)器智能具有感知環(huán)境、產(chǎn)生反應(yīng)的能力人工智能具有借助傳感器等器件感知外界環(huán)境的能力，能夠像人一樣通過(guò)聽覺、視覺、觸覺等接收來(lái)自環(huán)境中的各種信息，能夠借助按鈕、鍵盤、鼠標(biāo)、屏幕、手勢(shì)、體態(tài)、表情、力反饋、虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等方式與人交互，能夠?qū)ν饨绲妮斎氘a(chǎn)生文字、語(yǔ)音、表情、動(dòng)作等必要的反應(yīng)，從而影響到環(huán)境或人類。4.機(jī)器智能擁有學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力，可以演化迭代人工智能具有一定的隨環(huán)境、數(shù)據(jù)或任務(wù)變化而自適應(yīng)調(diào)節(jié)參數(shù)或更新優(yōu)化模型的能力，可以利用過(guò)去的數(shù)據(jù)和行為去學(xué)習(xí)其中蘊(yùn)含的規(guī)律或判斷規(guī)則，以獲取新的知識(shí)或技能，并不斷提高自身的能力。案例：AlphaGo教師活動(dòng)1.組織學(xué)生討論人工智能的基本特征（提示：人工智能與眾不同的地方）2.歸納討論結(jié)果并加以補(bǔ)充完善3.給出機(jī)器智能擁有學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力的案例學(xué)生活動(dòng)。1.討論法：通過(guò)人工智能基本特征討論，促進(jìn)學(xué)生對(duì)人工智能的進(jìn)一步理解2.案例分析法：通過(guò)AlphaGo案例，進(jìn)一步理解智能的學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)策略與意圖環(huán)節(jié)四了解人工智能的主要研究領(lǐng)域(25分鐘)1.機(jī)器學(xué)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)就是專門研究計(jì)算機(jī)怎樣模擬或?qū)崿F(xiàn)人類的學(xué)習(xí)行為的科學(xué)，其目的是讓機(jī)器能像人一樣具有學(xué)習(xí)的能力。深度學(xué)習(xí)強(qiáng)化學(xué)習(xí)2.知識(shí)工程以知識(shí)為處理對(duì)象，研究如何用機(jī)器實(shí)現(xiàn)知識(shí)的獲取、表示、推理和決策，其目標(biāo)是構(gòu)造出高效的知識(shí)處理系統(tǒng)。專家系統(tǒng)知識(shí)圖譜3.自然語(yǔ)言處理以語(yǔ)言為研究對(duì)象，通過(guò)建立可計(jì)算模型，幫助計(jì)算機(jī)理解、翻譯、生成人類語(yǔ)言，從而實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)之間用自然語(yǔ)言進(jìn)行信息交流的目的。自然語(yǔ)言理解自然語(yǔ)言生成4.語(yǔ)音識(shí)別與合成語(yǔ)音識(shí)別就是讓機(jī)器通過(guò)識(shí)別和理解把語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)文字的過(guò)程，它與自然語(yǔ)言理解技術(shù)相結(jié)合，能讓機(jī)器聽懂人的聲音。語(yǔ)音合成是讓機(jī)器通過(guò)規(guī)則和理解將任意的文本轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)流暢的語(yǔ)音輸出，從而讓機(jī)器能夠像人一樣開口說(shuō)話。5.計(jì)算機(jī)視覺計(jì)算機(jī)視覺是一門關(guān)于如何運(yùn)用計(jì)算機(jī)來(lái)感知、加工和理解客觀世界中三維場(chǎng)景的學(xué)問。形象地說(shuō)，就是給計(jì)算機(jī)安裝上眼睛（照相機(jī)）和大腦（算法），讓計(jì)算機(jī)具有“看懂”的智能。6.智能機(jī)器人將人工智能技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器人，使機(jī)器人具有感知、思考和行動(dòng)能力。教師活動(dòng)1.講授機(jī)器學(xué)習(xí)，介紹兩個(gè)重要的研究方向及AlphaGo案例2.講授知識(shí)工程，介紹專家系統(tǒng)和知識(shí)圖譜。案例：學(xué)生-課程知識(shí)圖譜3.講授自然語(yǔ)言處理，演示中英文翻譯4.講授語(yǔ)音識(shí)別與合成，演示語(yǔ)音轉(zhuǎn)換文本5.講授計(jì)算機(jī)視覺，演示計(jì)算機(jī)視覺處理結(jié)果6.講授智能機(jī)器人，演示機(jī)器人行走學(xué)生活動(dòng)2.動(dòng)手操作一些演示案例。3.思考記錄1.講授教學(xué)法：通過(guò)介紹人工智能的主要研究領(lǐng)域，使學(xué)生了解人工智能主要包含的內(nèi)容及應(yīng)用范圍，初步了解人工智能各學(xué)科之間的關(guān)系2.案例分析及演示：通過(guò)案例分析及演示人工智能各個(gè)研究領(lǐng)域的典型應(yīng)用，使學(xué)生能夠初步辨識(shí)身邊的哪些產(chǎn)品使用了哪方面的人工智能技術(shù)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)策略與意圖環(huán)節(jié)五了解人工智能的社會(huì)價(jià)值(15分鐘)1.解放勞動(dòng)生產(chǎn)力隨著人工智能在各行各業(yè)的普及應(yīng)用，越來(lái)越多的工作崗位將被人工智能取代，人類擺脫了簡(jiǎn)單、繁復(fù)的日常工作，能從事更輕松、更有意義的工作并獲得更多的休閑時(shí)光，現(xiàn)有勞動(dòng)力將得到極大解放。2.提高醫(yī)療水平人工智能可以在許多方面顛覆性地提升人類戰(zhàn)勝疾病的能力。3.提升社會(huì)治理能力將人工智能運(yùn)用于社會(huì)治理中，可以降低社會(huì)治理成本，提升治理效率，減少治理干擾，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)決策。4.改善生存條件人工智能技術(shù)可以改善人類生存條件，為人類提供安全環(huán)境。5.解決人類面臨的嚴(yán)重問題環(huán)境污染、能源危機(jī)等問題是人類面臨的巨大挑戰(zhàn)，關(guān)乎世界的發(fā)展和人類的命運(yùn)，而人工智能技術(shù)能為解決人類面臨的這些嚴(yán)重問題提供顛覆性的解決方案。6.認(rèn)識(shí)自然與社會(huì)規(guī)律人工智能正在逐步走入科研領(lǐng)域，幫助人類探索未知，認(rèn)識(shí)自然與社會(huì)規(guī)律。7.優(yōu)化生活品質(zhì)人工智能可以改變?nèi)祟惖纳罘绞?，?yōu)化生活品質(zhì)。教師活動(dòng)1.組織學(xué)生討論人工智能的社會(huì)價(jià)值2.給出人工智能的一些應(yīng)用實(shí)例啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生3.將學(xué)生在討論中提出的一些應(yīng)用實(shí)例歸納到某個(gè)方面的社會(huì)價(jià)值中4.總結(jié)討論結(jié)果并加以補(bǔ)充完善