《初識人工智能》教學設計

《初識人工智能》教學設計教學目標知識與技能：了解人工智能的含義、原理及人工智能在生活中的一些應用實例過程與方法：在教師的指導下體驗幾種人工智能的應用情感態(tài)度與價值觀：通過感受人工智能的魅力，拓展到讓機器為我們解決實際問題，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。教學重點體驗人工智能在一些領域的獨特魅力及其應用價值教學難點如何提升學生對人工智能的認識，客觀認識人工智能技術對社會的影響。教學方法講解、演示、討論交流教學準備多媒體網(wǎng)絡教室、教學課件、輔助資料教學過程一、導入新課（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，請你分享一個和機器人相關的故事情節(jié)分享內容你的回答1故事的具體情節(jié)是什么？2這個情節(jié)最吸引你的內容是什么？3機器人在這個情節(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)學生在學習過程中自我總結的學習能力）2.了解智能手機智能手機已經(jīng)成為我們生活的一部分。不知道大家是否思考過：智能手機的“智能”兩個字是從哪里來的呢？（1）認識智能手機類別功能你熟悉的應用程序1圖像理解與美化快速識別圖像中的人、事、物等，對圖像內容進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，并實時更新相關信息3智能搜索引擎可以通過人機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，倉儲機器人、物流機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助理對話，管理智能手機等（2）和智能助理對話智能助理是一個虛擬的人工智能機器人，改善了用戶使用手機的方式，能夠更加貼心地為用戶服務。智能助理可以理解人類語言，并能夠做出相關的反應與操作。提問或命令預設的回答或操作現(xiàn)實的回答或操作是否達到預期3.人工智能的典型應用（1）家用機器人越來越多的實體機器人作為人類的好幫手，為人類的日常生活和工作服務。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，將家庭中的各種硬件設備（如音視頻設備、照明系統(tǒng)、窗簾控制、空調控制、安防系統(tǒng)、網(wǎng)絡家電）進行聯(lián)通。家庭成員可以通過各種終端進行操作。不僅能夠通過遙控裝置進行“打開電燈、拉開窗簾”等簡單的機械控制，還能接收分析外界信息和用戶的使用行為，從而自動調整自身的運轉狀態(tài)，為用戶提供豐富且個性化的服務，如人臉識別、指紋開鎖等。（3）智能交通“智能交通”通過網(wǎng)絡將交通設備進行互聯(lián)，通過交通信息系統(tǒng)對各類信息進行收集、分析，并相互協(xié)調，形成相關的決策，保證交通系統(tǒng)更好地為大眾和管理部門服務。例如：導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信息；信號燈根據(jù)所在地區(qū)擁堵情況，自動調整管控限流時間等都屬于智能交通的應用。（4）自動駕駛自動駕駛汽車依靠人工智能、傳感器、雷達、定位系統(tǒng)相互協(xié)調，可以在沒有任何人類主動操作下，自動安全地操作機動車輛。2022年12月，全球首批智能公交從深圳福田開出并試運行，引起人們的廣泛關注。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備是指利用智能技術和物聯(lián)網(wǎng)技術開發(fā)的可以穿戴的設備，包括手表、手環(huán)、眼鏡和服裝等。借助智能穿戴設備，可以幫助用戶更好地感知自身狀況和外部信息，集成的計算機芯片通過網(wǎng)絡可以采集客觀數(shù)據(jù)、進行精準的數(shù)據(jù)分析，在此基礎上提供個性化的服務。二、探索人工智能技術1.機器學習與大數(shù)據(jù)機器學習是指計算機借助復雜數(shù)學模型和計算機算法，來模擬人類的學習行為，借助大數(shù)據(jù)不斷提升自身性能，擴充自己知識結構的過程。大數(shù)據(jù)在整個人工智能的學習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.機器視覺計算機視覺是指計算機從圖像中識別出物體、場景和活動的能力。計算機視覺有著廣泛的應用，如醫(yī)療成像分析、工業(yè)質量控制、戰(zhàn)場感知等，還包括一些與生活有密切關系的應用，如人臉解鎖手機、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。自然語言強調的是語義的理解，廣泛應用于機器翻譯，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進行口語化的溝通，包含兩方面的內容：語音識別是和自然語言處理相結合的一門技術，強調計算機讀懂我們話語的內容；語音合成技術則使計算機能夠將輸出的信息用語音形式進行表達。如下圖所示，女士用中文表達的問候語經(jīng)過電腦語音識別與合成以后，轉換為英文的問候語傳輸給對方。5.機器人將上述的相關技術與傳感器、控制器及其他硬件巧妙結合，形成了新一代的機器人。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程序?！边@里強調人工智能可以感知，同時可以主動反應，反應的結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用包含的內容如圖所示。人工智能的主要應用包括機器翻譯、智能搜索引擎、智能助理、機器視覺、自動駕駛,智能機器人等。三、總結、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