《人工智能技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)大綱（智能制造工程專業(yè)）

字體、字號(hào)請(qǐng)參考范例注意：首字母大寫(xiě)植物拉丁學(xué)名斜體字體、字號(hào)請(qǐng)參考范例注意：首字母大寫(xiě)植物拉丁學(xué)名斜體一、課程簡(jiǎn)介課程中文名人工智能技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)課程英文名ArtificialIntelligenceComprehensiveExperiments雙語(yǔ)授課￡是否課程代碼24114078課程學(xué)分1總學(xué)時(shí)數(shù)1周課程類(lèi)別□專業(yè)基礎(chǔ)課程專業(yè)核心課程□專業(yè)選修課程□其他課程性質(zhì)必修□選修￡其他課程形態(tài)□線上線下□線上線下混合式□社會(huì)實(shí)踐□虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式□閉卷□開(kāi)卷□課程論文□課程作品□匯報(bào)展示報(bào)告課堂表現(xiàn)□階段性測(cè)試□平時(shí)作業(yè)其他（可多選）開(kāi)課學(xué)院機(jī)器人工程學(xué)院開(kāi)課系(教研室)機(jī)器人工程系面向?qū)I(yè)機(jī)器人工程、智能制造工程開(kāi)課學(xué)期第5學(xué)期課程負(fù)責(zé)人秦善強(qiáng)審核人姚正華先修課程人工智能技術(shù)后續(xù)課程無(wú)選用教材無(wú)參考書(shū)目1.Ian，Goodfellow（伊恩·古德費(fèi)洛）.深度學(xué)習(xí)經(jīng)典教程：深度學(xué)習(xí)+動(dòng)手學(xué)深度學(xué)習(xí)[M].北京：人民郵電出版社,2019年6月第1版.課程資源1.圖書(shū)館學(xué)習(xí)資源：可借閱圖書(shū)館《人工智能導(dǎo)論》或《機(jī)器學(xué)習(xí)》等書(shū)籍進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。2.網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源：用超星瀏覽器下載電子書(shū)籍進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。課程簡(jiǎn)介本課程是一門(mén)實(shí)踐必修課，主要任務(wù)是使學(xué)生在理解人工智能理論及方法的基礎(chǔ)上，初步具有設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和分析等方面的能力。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)課程的訓(xùn)練，使學(xué)生熟練掌握人工智能的基本原理和方法，加深對(duì)各方法涉及的基礎(chǔ)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，強(qiáng)化編程技能，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。開(kāi)闊學(xué)生知識(shí)視野、提高解決問(wèn)題的能力，為將來(lái)使用人工智能的相關(guān)方法和理論解決實(shí)際問(wèn)題奠定初步基礎(chǔ)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，使學(xué)生掌握基于Python實(shí)現(xiàn)相關(guān)應(yīng)用案例的方法，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生良好的程序設(shè)計(jì)技能。二、課程目標(biāo)表1課程目標(biāo)序號(hào)具體課程目標(biāo)課程目標(biāo)1使了解人工智能的發(fā)展?fàn)顩r與研究?jī)?nèi)容；掌握人工智能的基本概念、基本思想方法和重要算法；熟悉典型的人工智能系統(tǒng)；學(xué)習(xí)用啟發(fā)式搜索、機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)求解問(wèn)題；了解簡(jiǎn)單的機(jī)器學(xué)習(xí)和專家系統(tǒng)方法；初步具備用經(jīng)典的人工智能方法解決一些簡(jiǎn)單實(shí)際問(wèn)題的能力。課程目標(biāo)2通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，對(duì)人工智能從整體上有一個(gè)較清晰全面的系統(tǒng)了解，培養(yǎng)積極思考、嚴(yán)謹(jǐn)創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，培養(yǎng)使用人工智能的方法解決相關(guān)問(wèn)題的實(shí)際能力。表2機(jī)器人工程專業(yè)課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)畢業(yè)要求4：研究：能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對(duì)機(jī)器人工程及相關(guān)領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行研究，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論?！綡】指標(biāo)點(diǎn)4.3：能夠分析與解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并通過(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論。課程目標(biāo)1畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具：能夠針對(duì)機(jī)器人工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題，開(kāi)發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對(duì)機(jī)器人工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題的預(yù)測(cè)與模擬，并能夠理解其局限性?！綧】指標(biāo)點(diǎn)5.3：能夠使用現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具預(yù)測(cè)與模擬復(fù)雜機(jī)器人工程問(wèn)題，并能夠理解其局限性。課程目標(biāo)2表3智能制造工程專業(yè)課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)畢業(yè)要求4：研究：能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對(duì)復(fù)雜智能制造工程問(wèn)題進(jìn)行研究，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論?！綡】指標(biāo)點(diǎn)4.3：能夠分析與解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并通過(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論。課程目標(biāo)1畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具：能夠針對(duì)復(fù)雜智能制造工程問(wèn)題，開(kāi)發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題的預(yù)測(cè)與模擬，并能夠理解其局限性?！綧】指標(biāo)點(diǎn)5.3：能夠針對(duì)具體的智能制造工程問(wèn)題，通過(guò)組合、選配、改進(jìn)、二次開(kāi)發(fā)等方式創(chuàng)造性地使用現(xiàn)代工具進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè)，滿足特定需求，并能夠理解其局限性。課程目標(biāo)2三、課程教學(xué)內(nèi)容與方法表3課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和方法對(duì)應(yīng)關(guān)系序號(hào)項(xiàng)目名稱項(xiàng)目來(lái)源教學(xué)目標(biāo)（觀測(cè)點(diǎn)、重難點(diǎn)）學(xué)時(shí)數(shù)項(xiàng)目類(lèi)型要求每組人數(shù)教學(xué)方法課程目標(biāo)1實(shí)驗(yàn)1：利用問(wèn)題歸約法實(shí)現(xiàn)Hanoi塔問(wèn)題實(shí)驗(yàn)教材1.用與或樹(shù)表示問(wèn)題的步驟、Hanoi塔問(wèn)題的實(shí)現(xiàn)（重點(diǎn)）。2驗(yàn)證性必做2-3講授實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)22.分解、歸約、本原問(wèn)題、與樹(shù)、或樹(shù)、與或樹(shù)、等價(jià)變換、用與或樹(shù)表示問(wèn)題的步驟（難點(diǎn)）。3.問(wèn)題歸約法的實(shí)現(xiàn)（重點(diǎn)）。2實(shí)驗(yàn)2：機(jī)器人搬盒子問(wèn)題實(shí)驗(yàn)教材1.謂詞、原子公式、謂詞公式、子句、子句集、空子句、歸結(jié)原理（重點(diǎn)）。2驗(yàn)證性必做2-3講授實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)22.謂詞公式、子句集和歸結(jié)原理的實(shí)現(xiàn)（難點(diǎn)）。3.歸結(jié)原理的實(shí)現(xiàn)（重點(diǎn)）。3實(shí)驗(yàn)3：利用狀態(tài)空間搜索法實(shí)現(xiàn)八數(shù)碼問(wèn)題實(shí)驗(yàn)教材1.狀態(tài)、狀態(tài)空間、算符、用狀態(tài)空間表示問(wèn)題的步驟、用狀態(tài)空間求解問(wèn)題的過(guò)程、搜索、寬度優(yōu)先搜索、有界深度優(yōu)先搜索、啟發(fā)式搜索（重點(diǎn)）。2驗(yàn)證性必做2-3講授實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)22.用狀態(tài)空間法求解八數(shù)碼問(wèn)題的實(shí)現(xiàn)過(guò)程（難點(diǎn)）。3.狀態(tài)空間、用狀態(tài)空間求解問(wèn)題的過(guò)程、寬度優(yōu)先搜索、有界深度優(yōu)先搜索、啟發(fā)式搜索（重點(diǎn)）。4實(shí)驗(yàn)4：ID3判定樹(shù)學(xué)習(xí)算法的實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教材1.判定樹(shù)、單個(gè)概念、機(jī)器學(xué)習(xí)、例子集、最大熵、信息增益、ID3算法（重點(diǎn)）。2驗(yàn)證性必做2-3講授實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)22.用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)ID3算法（難點(diǎn)）。3.ID3算法的實(shí)現(xiàn)（重點(diǎn)）。5實(shí)驗(yàn)5：用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)分類(lèi)/回歸問(wèn)題實(shí)驗(yàn)教材1.用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)分類(lèi)/回歸的程序（重點(diǎn)）。2驗(yàn)證性必做2-3講授實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)22.bp前向后向推導(dǎo)（難點(diǎn)）。3.bp分類(lèi)/回歸的實(shí)現(xiàn)（重點(diǎn)）。6實(shí)驗(yàn)6：用遺傳算法求函數(shù)的最大值問(wèn)題實(shí)驗(yàn)教材1.遺傳算法的原理、個(gè)體、群體、交換、突變、適應(yīng)度（重點(diǎn)）。2驗(yàn)證性必做2-3講授實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)22.個(gè)體種群和適應(yīng)度函數(shù)（難點(diǎn)）。3.適應(yīng)度函數(shù)（重點(diǎn)）。7實(shí)驗(yàn)7：專家系統(tǒng)其它1.專家系統(tǒng)的定義、結(jié)構(gòu)與工作原理（重點(diǎn)）。2綜合性必做2-3講授實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)22.專家系統(tǒng)的建造與評(píng)價(jià)（難點(diǎn)）。3.專家系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具參觀工程實(shí)訓(xùn)中心（難點(diǎn)）。8實(shí)驗(yàn)8：數(shù)據(jù)挖掘與主體技術(shù)其它1.數(shù)據(jù)挖掘的概念；數(shù)據(jù)挖掘的功能、作用、模型、算法；主體定義（重點(diǎn)）。2綜合性必做2-3講授調(diào)研課程目標(biāo)1課程目標(biāo)22.多主體系統(tǒng)（難點(diǎn)）。3.數(shù)據(jù)挖掘的研究熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)；主體技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)（重點(diǎn)）。

四、課程考核（一）考核內(nèi)容與考核方式表4-1課程目標(biāo)、考核內(nèi)容與考核方式對(duì)應(yīng)關(guān)系課程目標(biāo)考核內(nèi)容所屬學(xué)習(xí)項(xiàng)目考核占比考核方式課程目標(biāo)11.利用問(wèn)題歸約法實(shí)現(xiàn)Hanoi塔，主要包括主函數(shù)、函數(shù)hanoi與搬移函數(shù)move，要求在主函數(shù)中接收盤(pán)子數(shù)目并調(diào)用hanoi函數(shù)。實(shí)驗(yàn)1：利用問(wèn)題歸約法實(shí)現(xiàn)Hanoi塔問(wèn)題40%課程報(bào)告2．用謂詞公式表示問(wèn)題的初始狀態(tài)、目標(biāo)狀態(tài)以及機(jī)器人操作；將謂詞公式轉(zhuǎn)換為子句集；利用歸結(jié)原理對(duì)子句集中的子句進(jìn)行歸結(jié)。實(shí)驗(yàn)2：機(jī)器人搬盒子問(wèn)題3.用狀態(tài)空間搜索法求解問(wèn)題的基本思想是將適用的算符作用于初始狀態(tài)，以產(chǎn)生新的狀態(tài)；然后再把一些適用的算符作用于新的狀態(tài)，重復(fù)該過(guò)程，直至產(chǎn)生的狀態(tài)為目標(biāo)狀態(tài)為止。實(shí)驗(yàn)3：利用狀態(tài)空間搜索法實(shí)現(xiàn)八數(shù)碼問(wèn)題4.編寫(xiě)ID3算法程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同對(duì)象的分類(lèi)。實(shí)驗(yàn)4：ID3判定樹(shù)學(xué)習(xí)算法的實(shí)現(xiàn)5.給定4個(gè)樣本，分別為{（0，0），（0，1），（1，0），（1，1）}，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解決這4個(gè)樣本的分類(lèi)，即要求4個(gè)樣本的輸出分別是0、1、1和0。首先構(gòu)造輸入層為2個(gè)神經(jīng)元，隱含層為2個(gè)神經(jīng)元，輸出層為1個(gè)神經(jīng)元的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；然后利用給定的4個(gè)樣本對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練；最后使用得到的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)樣本分類(lèi)。實(shí)驗(yàn)5：用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)分類(lèi)/回歸問(wèn)題6.選擇測(cè)試用的目標(biāo)函數(shù)，設(shè)計(jì)有效的遺傳算子，分別編寫(xiě)初始化函數(shù)、適應(yīng)度函數(shù)、復(fù)制函數(shù)、交換函數(shù)、變異函數(shù)以及主函數(shù)，最后輸出函數(shù)的最大值。實(shí)驗(yàn)6：用遺傳算法求函數(shù)的最大值問(wèn)題課程目標(biāo)21.給定4個(gè)樣本，分別為{（0，0），（0，1），（1，0），（1，1）}，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解決這4個(gè)樣本的分類(lèi)，即要求4個(gè)樣本的輸出分別是0、1、1和0。首先構(gòu)造輸入層為2個(gè)神經(jīng)元，隱含層為2個(gè)神經(jīng)元，輸出層為1個(gè)神經(jīng)元的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；然后利用給定的4個(gè)樣本對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練；最后使用得到的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)樣本分類(lèi)。實(shí)驗(yàn)5：用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)分類(lèi)/回歸問(wèn)題60% 課程報(bào)告2.選擇測(cè)試用的目標(biāo)函數(shù)，設(shè)計(jì)有效的遺傳算子，分別編寫(xiě)初始化函數(shù)、適應(yīng)度函數(shù)、復(fù)制函數(shù)、交換函數(shù)、變異函數(shù)以及主函數(shù)，最后輸出函數(shù)的最大值。實(shí)驗(yàn)6：用遺傳算法求函數(shù)的最大值問(wèn)題3.專家系統(tǒng)的定義、性能、類(lèi)型及發(fā)展概況；專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理；專家系統(tǒng)的建造與評(píng)價(jià)；專家系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具；分布式專家系統(tǒng)與協(xié)同式專家系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)7：專家系統(tǒng)4.數(shù)據(jù)挖掘的概念；數(shù)據(jù)挖掘的功能、作用、模型、算法；數(shù)據(jù)挖掘的研究熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)；主體定義；多主體系統(tǒng)；主體技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)。實(shí)驗(yàn)8：數(shù)據(jù)挖掘與主體技術(shù)表4-2課程目標(biāo)與考核方式矩陣關(guān)系課程目標(biāo)考核方式考核占比課程報(bào)告成績(jī)比例50%實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)比例25%課堂參與成績(jī)比例25%課程目標(biāo)140%40%40%40%課程目標(biāo)260%60%60%60%備注：以上考核方式類(lèi)型及占比均為示例，需確保每一列占比總和為100%。（二）成績(jī)?cè)u(píng)定1.平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)定（50%）（1）課堂表現(xiàn)：通過(guò)學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)情況、發(fā)言與提問(wèn)情況，來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生相關(guān)的能力。通過(guò)參觀實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心的表現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為考核依據(jù)，考核學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心設(shè)備及場(chǎng)地的設(shè)備名稱、功能等認(rèn)知情況。（目標(biāo)1：50%；目標(biāo)2：50%）2.期末成績(jī)?cè)u(píng)定(50%)主要考核學(xué)生對(duì)專業(yè)認(rèn)識(shí)和大學(xué)生涯規(guī)劃情況，每個(gè)報(bào)告不少于2000字，用手工書(shū)寫(xiě)報(bào)告，要求布局合理、字跡工整、邏輯嚴(yán)密、條理清楚、認(rèn)知深刻、規(guī)劃科學(xué)、安排有序。（目標(biāo)1：50%；目標(biāo)2：50%）3.總成績(jī)?cè)u(píng)定總成績(jī)應(yīng)由平時(shí)考核成績(jī)和課程報(bào)告成績(jī)構(gòu)成?？偝煽?jī)（100%）=平時(shí)成績(jī)（50%）+期末成績(jī)（50%）評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表5評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（非試卷考核項(xiàng)目）考核項(xiàng)目評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)課堂表現(xiàn)能完成100%以內(nèi)的課程任務(wù)。且沒(méi)有遲到，按時(shí)出勤能完成90%以內(nèi)的課程任務(wù)，且遲到2次以上能完成80%以內(nèi)的課程任務(wù)，遲到4次以上能完成70%以內(nèi)的課程任務(wù)，且遲到6次以上能完成60%以內(nèi)的課程任務(wù)，遲到8次以上實(shí)訓(xùn)報(bào)告格式正確、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、圖形正確、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐瓿闪藢?shí)訓(xùn)報(bào)告。格式基本正確、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、圖像基本正確，結(jié)構(gòu)基本嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐瓿闪藢?shí)訓(xùn)報(bào)告一定程度上格式正確、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、圖像基本準(zhǔn)確，報(bào)告完成。內(nèi)容初步完整的完成了實(shí)訓(xùn)