《人工智能基礎(chǔ)》教學(xué)大綱

《人工智能基礎(chǔ)》教學(xué)大綱課程編號：13180519英文名稱：FundamentalsofArtificialIntelligence學(xué)分：3學(xué)時：總學(xué)時64學(xué)時，其中理論32學(xué)時，實踐32學(xué)時先修課程：高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率統(tǒng)計、離散結(jié)構(gòu)、高級語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程類別：專業(yè)主干課授課對象：計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：機械與電氣工程學(xué)院修讀學(xué)期：第5學(xué)期一、課程描述和目標人工智能是計算機科學(xué)理論基礎(chǔ)研究的重要組成部分,人工智能課程是計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的專業(yè)主干課。通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生了解人工智能的提出、幾種智能觀、重要研究領(lǐng)域，掌握人工智能求解方法的特點；同時，掌握人工智能的基本概念、基本方法,會用知識表示方法、推理方法和機器學(xué)習(xí)等方法，求解簡單問題等。課程目標1:了解人工智能的概念和人工智能的發(fā)展，了解國際人工智能的主要流派和路線，了解國內(nèi)人工智能研究的基本情況，熟悉人工智能的研究領(lǐng)域。課程目標2：學(xué)習(xí)各種人工智能的基本理論及其應(yīng)用，拓展學(xué)術(shù)視野，重點掌握部分方法并能應(yīng)用于解決簡單實際問題。課程目標3：增強邏輯思維能力與實踐能力，為后續(xù)高級課程奠定基礎(chǔ)。二、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標權(quán)重指標點4-1：能夠基于科學(xué)原理，通過文獻研究或案例研究、社會調(diào)查等相關(guān)方法，調(diào)研和分析計算機相關(guān)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題的解決方案。課程目標1H指標點6-1：了解計算機專業(yè)相關(guān)領(lǐng)域和技術(shù)標準體系、知識產(chǎn)權(quán)、產(chǎn)業(yè)政策和法律法規(guī)，能夠分析計算機相關(guān)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題解決方案對社會、健康、安全、法律以及文化的影響。課程目標2M指標點7-2：基于環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展，思考計算機相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)工程實踐的可持續(xù)性，評價解決方案在開發(fā)和運行周期中可能對人類和環(huán)境造成的損害和隱患。課程目標3M三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配序號教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點（含德育要求）學(xué)時教學(xué)方式對應(yīng)課程目標1人工智能概念及發(fā)展歷史了解人工智能的起源與發(fā)展歷史、基本研究內(nèi)容、主要學(xué)派及其應(yīng)用。德育要求：愛國情懷、熱愛專業(yè)、服務(wù)社會2講授式啟發(fā)式課程目標12人工智能的哲學(xué)觀了解與人工智能有關(guān)的基本哲學(xué)概念和思想。德育要求：科學(xué)素養(yǎng)、工匠精神2講授式啟發(fā)式課程目標1、課程目標33腦科學(xué)基礎(chǔ)了解人腦的功能，人腦與計算機的聯(lián)系與區(qū)別，腦與神經(jīng)科學(xué)對人工智能的啟發(fā)性作用。德育要求：科學(xué)素養(yǎng)、工匠精神、創(chuàng)新意識、社會責任4講授式啟發(fā)式課程目標1、課程目標34人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理解人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理、算法和實現(xiàn)過程。德育要求：科學(xué)素養(yǎng)、工匠精神、創(chuàng)新意識、社會責任4講授式啟發(fā)式課程目標1、課程目標35感知智能了解感知智能的基本概念，以及數(shù)字圖像處理技術(shù)、模式識別、人臉識別、無人駕駛環(huán)境感知技術(shù)。德育要求：科學(xué)素養(yǎng)、工匠精神、創(chuàng)新意識、社會責任4講授式啟發(fā)式課程目標1、課程目標26機器人了解各種形態(tài)的機器人，理解機器人的基本結(jié)構(gòu)，機器人進化與人工智能發(fā)展的關(guān)系。德育要求：科學(xué)素養(yǎng)、工匠精神、創(chuàng)新意識、社會責任4講授式啟發(fā)式課程目標1、課程目標27混合智能理解混合智能的概念和基本形態(tài)。德育要求：科學(xué)素養(yǎng)、工匠精神、創(chuàng)新意識、社會責任4講授式啟發(fā)式課程目標1、課程目標28類腦計算理解類腦計算的基本概念和主要方法。德育要求：科學(xué)素養(yǎng)、工匠精神、創(chuàng)新意識、社會責任4講授式啟發(fā)式課程目標1、課程目標29人工智能倫理與法律了解人工智能倫理的含義，強人工智能倫理和弱人工智能倫理的主要問題，人工智能的法律主體問題。德育要求：科學(xué)素養(yǎng)、工匠精神、創(chuàng)新意識、社會責任4講授式啟發(fā)式課程目標1、課程目標3合計32序號實驗項目實驗內(nèi)容與要求學(xué)時類型對應(yīng)課程目標1輪廓提取實驗內(nèi)容：使用各種邊緣檢測算子，對圖像中的前景目標提取輪廓。實驗要求：必修4設(shè)計課程目標22分形實驗內(nèi)容：遞歸實現(xiàn)線段、幾何圖形的分形。實驗要求：必修4設(shè)計課程目標23圖像分塊、重疊與增強實驗內(nèi)容：編程實現(xiàn)對圖像的不同效果的分塊、重疊和增強。實驗要求：必修4設(shè)計課程目標24感知器實驗內(nèi)容：構(gòu)建一個感知器（人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)），對鳶尾花數(shù)據(jù)進行正確分類。實驗要求：必修4設(shè)計課程目標25視頻銳化實驗內(nèi)容：將視頻解構(gòu)為圖像幀序列，對每個圖像幀進行銳化，并重構(gòu)為新視頻。實驗要求：必修4設(shè)計課程目標26手寫數(shù)字識別實驗內(nèi)容：構(gòu)建卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對手寫數(shù)字圖像的正確識別。實驗要求：必修6綜合課程目標27特征圖可視化實驗內(nèi)容：構(gòu)建卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，并利用鉤子等技術(shù)，將卷積層中的特征圖可視化輸出。實驗要求：必修6綜合課程目標2合計32四、課程教學(xué)方法采取集中講授、課堂討論、案例分析、在線教學(xué)等教學(xué)方式。五、學(xué)業(yè)評價和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績構(gòu)成與要求課程考核注重形成性和終結(jié)性評價相結(jié)合，考核內(nèi)容主要由平時作業(yè)、課程實驗、期末綜合大作業(yè)組成，均按百分制計分，其中平時作業(yè)成績占30%、課程實驗成績占30%、期末考核成績占40%。2.課程目標達成考核與評價序號考核方式課程目標1（分值）課程目標2（分值）課程目標3（分值）合計1平時作業(yè)101010302課程實驗101010303期末綜合大作業(yè)10151540課程目標對應(yīng)分值303535100（二）考核與評價標準1.平時作業(yè)考核與評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分作業(yè)按時完成，90%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握到位。按時完成，70%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握得較為到位。延時完成，60%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握得基本到位。不交和補交，50%以下的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點理解、掌握有偏差。2.課程實驗考核與評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分課程實驗?zāi)芨鶕?jù)實驗要求自主設(shè)計實驗方案，有自己的設(shè)計理念，實驗完成度高，效果好。實驗報告內(nèi)容完整。能根據(jù)實驗要求自主設(shè)計實驗方案，有自己的設(shè)計理念，實驗完成度較高，效果較好。實驗報告比較完整。能根據(jù)實驗要求自主設(shè)計實驗方案，實驗完成度一般，效果一般。實驗報告基本完整?；灸芨鶕?jù)實驗要求自主設(shè)計實驗方案，實驗完成度較差，效果較差。實驗報告不完整。3.期末綜合大作業(yè)考核與評價標準分值觀測點90-100分70-89分60-69分0-59分大作業(yè)大作業(yè)規(guī)范，符合課程論文寫作要求；內(nèi)容主題明確，符合課程教學(xué)內(nèi)容，有明確的綜合分析論點。敘述清楚，理論正確，結(jié)論嚴謹合理；文字規(guī)范。結(jié)果正確、完整，分析準確，有條理，截圖清晰?？偨Y(jié)不空洞，具體、有內(nèi)涵，體現(xiàn)出深入的思考過程。大作業(yè)格式符合課程論文寫作要求；主題明確，符合課程教學(xué)內(nèi)容，具有較好的綜合分析論點。敘述描述良好，理論正確，結(jié)論合理；文字較規(guī)范。結(jié)果正確、比較完整，分析比較準確，條理一般，截圖清晰?？偨Y(jié)不空洞，具體、有內(nèi)涵，較好地體現(xiàn)出思考過程。大作業(yè)格式符合課程論文寫作要求；主題基本明確，較符合課程教學(xué)內(nèi)容，具有較好的綜合分析論點。敘述清楚，理論正確，結(jié)論基本合理；文字一般。結(jié)果正確、比較完整，分析、條理一般，截圖不清晰?？偨Y(jié)不空洞，具體、有內(nèi)涵，基本體現(xiàn)出思考過程。大作業(yè)格式不符合課程論文要求，僅能反映部分主題內(nèi)容，論文結(jié)構(gòu)不完整，論點分析不清晰。敘述不清楚，理論不正確，結(jié)論不合理；文字不通順。結(jié)果不正確，分析條理不清楚，截圖不清晰?？偨Y(jié)空洞，不具體；缺乏思考過程。六、教材與參考書（一）推薦教材1．《人工智能導(dǎo)論》，莫宏偉主編，人民郵電出版社，2020年1月版；2．《人工智能基礎(chǔ)》（第3版），蔡自興、蒙祖強主編，高等教育出版社，2016年10