人工智能应用基础项目式教程 教案 任务1.4新一代人工智能

《任务1.4抓住新一代人工智能发展的新机遇》第1课时教案课程名称人工智能应用基础课题任务1.4抓住新一代人工智能发展的新机遇班级：授课时间2025.3.1授课时数2课时地点：教材分析内容分析本课时将重点介绍新一代人工智能技术的发展背景、核心概念和技术架构，以及其在物联网、大数据、云计算、区块链和元宇宙等领域的应用。通过这些内容的学习，帮助学生理解新一代人工智能技术的特点、应用场景及潜在影响，探讨如何有效抓住这些机遇，为企业或组织带来创新与发展。课程内容涵盖了人工智能的历史背景、技术特点、应用案例、发展趋势等知识点。通过具体的案例和讨论，帮助学生掌握新一代人工智能技术的前沿知识和应用方法。学情分析学生对人工智能的基本概念和历史有一定了解，但对新一代人工智能技术的具体应用和未来趋势还不够熟悉。学生对新技术有较高的兴趣，但需要通过更多的互动和讨论来巩固所学知识。本课时将通过丰富的案例分析和小组讨论，帮助学生深入理解新一代人工智能技术的特点和应用方法，提高他们的分析和解决问题的能力。课时教学目标知识目标1.了解新一代人工智能技术的历史背景和发展阶段。2.掌握新一代人工智能技术的核心概念和技术架构。3.理解新一代人工智能技术在物联网、大数据、云计算、区块链和元宇宙等领域的应用。能力目标1.能够分析新一代人工智能技术在不同领域的应用案例。2.能够评估新一代人工智能技术的发展趋势和潜在影响。3.能够制定一套切实可行的学习方案，以充分利用人工智能技术带来的机遇。4.能够在小组讨论中表达自己的观点，积极参与讨论。素质目标1.培养学生对新技术的兴趣和好奇心。2.提升学生的逻辑思维能力和问题解决能力。思政目标1.培养学生的社会责任感，了解新技术对社会经济发展的影响。2.引导学生关注科技进步对就业和社会生活的影响。教学重点、难点教学重点1.新一代人工智能技术的历史背景和发展阶段。2.新一代人工智能技术的核心概念和技术架构。3.新一代人工智能技术在物联网、大数据、云计算、区块链和元宇宙等领域的应用。教学难点1.如何分析新一代人工智能技术在不同领域的应用案例。2.如何评估新一代人工智能技术的发展趋势和潜在影响。3.如何制定一套切实可行的学习方案，以充分利用人工智能技术带来的机遇。4.如何在小组讨论中表达自己的观点，积极参与讨论。教学策略设计思路1.通过案例分析和互动讨论，帮助学生理解新一代人工智能技术的特点和应用方法。2.采用议题式教学法，引导学生探讨新一代人工智能技术的发展趋势和潜在影响。3.利用多媒体教学资源，增强学生的直观感受和理解。4.通过小组合作学习，培养学生的团队合作能力和创新思维。5.设计实践活动，让学生亲身体验新一代人工智能技术的应用场景。6.通过即时评价反馈，及时调整教学策略，确保教学效果。教学过程设计教学环节教师活动学生活动设计意图教学与信息化手段课前预习任务1.发布预习资料，包括新一代人工智能技术的背景、核心概念和应用领域。2.布置预习任务，要求学生阅读相关资料并思考新一代人工智能技术的特点和应用方法。3.提供预习指南，指导学生如何进行有效的预习。1.阅读预习资料，了解新一代人工智能技术的背景、核心概念和应用领域。2.思考新一代人工智能技术的特点和应用方法。3.完成预习任务，准备课堂讨论。帮助学生提前了解课程内容，为课堂学习做好准备。预习资料、在线阅读平台课前调查1.设计问卷，调查学生对新一代人工智能技术的了解程度。2.收集问卷数据，分析学生的学习起点。3.根据调查结果调整教学策略。1.完成问卷调查，反馈对新一代人工智能技术的了解情况。2.反馈调查结果，提出自己的疑问。了解学生的学习起点，为课堂教学提供依据。在线问卷调查工具课中导入新课1.通过一段视频或案例，引出新一代人工智能技术的概念。2.提出问题，引导学生思考新一代人工智能技术的基本逻辑和应用场景。3.简要介绍本课时的学习目标和内容。1.观看视频或案例，初步了解新一代人工智能技术的概念。2.回答教师提出的问题，积极参与讨论。3.明确本课时的学习目标和内容。激发学生的学习兴趣，明确学习目标。视频播放设备、PPT讲解人工智能背景1.详细讲解新一代人工智能技术的历史背景和发展阶段。2.通过实例，说明新一代人工智能技术的发展历程和特点。3.引导学生总结新一代人工智能技术的发展趋势。1.认真听讲，做好笔记。2.观看实例，加深理解。3.积极参与讨论，总结新一代人工智能技术的发展趋势。帮助学生系统地了解新一代人工智能技术的历史背景和发展阶段。PPT、案例视频讲解核心概念1.详细讲解新一代人工智能技术的核心概念和技术架构。2.通过实例，说明新一代人工智能技术的关键技术和应用场景。3.引导学生总结新一代人工智能技术的特点和应用场景。1.认真听讲，做好笔记。2.观看实例，加深理解。3.积极参与讨论，总结新一代人工智能技术的特点和应用场景。帮助学生系统地了解新一代人工智能技术的核心概念和技术架构。PPT、案例视频讲解应用领域1.详细讲解新一代人工智能技术在物联网、大数据、云计算、区块链和元宇宙等领域的应用。2.通过实例，说明新一代人工智能技术在这些领域的具体应用案例。3.引导学生总结新一代人工智能技术在不同领域的应用效果和潜力。1.认真听讲，做好笔记。2.观看实例，加深理解。3.积极参与讨论，总结新一代人工智能技术在不同领域的应用效果和潜力。帮助学生系统地了解新一代人工智能技术在不同领域的应用。PPT、案例视频案例分析1.选择几个典型的案例，如5G与人工智能的结合、智能城市的应用等。2.引导学生分析这些案例的背景、实现方法和应用效果。3.组织学生进行小组讨论，分享各自的观点。1.认真听讲，做好笔记。2.分析案例，总结背景、实现方法和应用效果。3.积极参与小组讨论，分享观点。通过案例分析，帮助学生巩固所学知识，提高分析问题的能力。PPT、案例视频小组讨论1.设计讨论题目，如“新一代人工智能技术在不同领域的应用前景”、“如何评估新一代人工智能技术的发展趋势”等。2.组织学生进行小组讨论，每组推选一名代表汇报讨论结果。3.对各组的讨论结果进行点评，引导学生深入思考。1.积极参与小组讨论，发表自己的观点。2.汇报讨论结果，分享小组的见解。3.听取教师和其他同学的意见，反思自己的观点。通过小组讨论，培养学生的团队合作能力和批判性思维。讨论题目、小组讨论记录实践活动1.设计实践活动，如编写一份关于新一代人工智能技术的研究报告。2.提供必要的技术支持和指导，确保活动顺利进行。3.组织学生分享实践活动的体会和收获。1.积极参与实践活动，编写一份关于新一代人工智能技术的研究报告。2.记录实践活动的过程和体会。3.分享实践活动的体会和收获。通过实践活动，帮助学生将理论知识应用于实际，提高实践能力。研究报告模板、参考资料总结与反馈1.汇总本课时的主要内容，强调重点和难点。2.对学生的课堂表现进行评价，指出优点和不足。3.布置课后作业，巩固所学知识。4.预告下节课的内容，激发学生的学习兴趣。1.认真听讲，回顾本课时的主要内容。2.接受教师的评价，反思自己的表现。3.记录课后作业，准备完成。4.了解下节课的内容，做好预习。通过总结与反馈，帮助学生巩固所学知识，明确下一步的学习方向。PPT、课后作业课后课后作业1.写一篇关于新一代人工智能技术的小论文。2.编写一份关于新一代人工智能技术的研究报告，实现任务1.4的要求。3.完成课后练习题，巩固所学知识。1.完成课后作业，认真撰写小论文。2.编写一份关于新一代人工智能技术的研究报告，实现任务1.4的要求。3.完成课后练习题，巩固所学知识。通过课后作业，帮助学生巩固所学知识，提高写作和研究能力。课后作业资料、研究报告模板复习与预习1.提供复习资料，帮助学生巩固本课时的知识。2.布置预习任务，要求学生阅读下节课的预习资料。3.提供预习指南，指导学生如何进行有效的预习。1.认真复习本课时的知识，完成复习资料。2.阅读下节课的预习资料，做好预习。3.按照预习指南，进行有效的预习。通过复习与预习，帮助学生巩固所学知识，为下节课的学习做好准备。复习资料、预习资料板书设计一、新一代人工智能技术近70年的发展历程中，人工智能经历了灌输规则、灌输知识、从数据中学习这三个阶段。近年来在全球迅速发展的人工智能大模型技术，其依托的基本模型都基于‘大数据+大算力+强算法’训练，这是新一代人工智能的典型体现。2023年，中国工程院中国新一代人工智能发展战略研究院发布了《中国新一代人工智能科技产业发展2023》，报告指出：“人工智能和经济社会的深度融合发展带动人工智能技术的体系化、复杂化和专用化。到目前为止，人工智能已经发展为包括大数据和云计算、物联网、智能机器人、智能推荐、5G、区块链、语音识别、虚拟/增强现实、智能芯片、计算机视觉、自然语言处理、生物识别、空间技术、光电技术、自动驾驶、人机交互和知识图谱17种技术在内的复杂技术体系。同时，随着人工智能在19个应用领域的创新应用，技术体系的演化日益表现出专用化趋势。”二、物联网1.物联网概念物联网是在互联网基础上延伸的一种网络。物联网（InternetofThings，IOT）就是把所有物品通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描仪等信息传感设备与互联网连接起来（见图1.51），进行信息交换和通讯，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。图1.51物联网示意图举个例子，比如某科研室人员经常在实验室的二楼办公，但是咖啡机却放置在一楼，煮咖啡时经常需要到一楼看咖啡是否煮好没？很不方便。也许一般人会想到把咖啡机搬到二楼不就行了？但是物联网思维是这样的，只要在一楼安装一个摄像头，并且编写一套程序，以每秒3帧的速度将视频图像传输到二楼的电脑上，方便他们可以随时观察咖啡是否煮好了没。2.物联网技术架构3.物联网技术1）嵌入式系统技术2）传感器技术3）网络连接技术网络连接技术用于连接外围设备到计算机、计算机到计算机、计算机到网络设备、网络设备到网络设备等等。常用的网络传输媒介可分为有线和无线两类。有线传输媒介主要有同轴电缆、双胶线及光缆;无线媒介有微波、无线电、激光和红外线等。网络间连接设备就充当“翻译”的角色，将一种网络中的“信息包”转换成另一种网络的“信息包”。就是我们通常说的协议。物联网专用的通讯协议包括：Zigbee、NFC、WiFi、GPRS、USB、NB.IoT、RFID、蓝牙、Lora等。4）可穿戴设备三、大数据1.大数据产生的历史必然1）数据产生方式的变革促成大数据时代的来临数据产生方式经历了被动产生主动产生自动产生三个阶段（见图1.61）。产生方式自动的。产生方式自动的。2）云计算是大数据诞生的前提和必要条件在云计算出现之前，传统的计算机是无法处理如此量大的“非结构数据”。以云计算为基础的信息存储、分享和挖掘手段，可以便宜、有效地将这些大量、高速、多变化的终端数据存储下来，并随时进行分析与计算。基于以上两点，大数据的出现是历史的必然。科技发展到今天，正处于大数据时代的前夜，不管你接受与否、承认与否，大数据必将对全人类的生产生活方式来一次深刻的变革。2.大数据的特点和应用场景3.大数据处理3.大数据思维1）整体思维整体思维就是根据全部样本中得到的结论，即“样本=总体”。因为大数据是建立在掌握所有数据，至少是尽可能多的数据的基础上的，所以整体思维可以正确地考察细节并进行新的分析。如果数据足够多，它会让人们觉得有足够的能力把握未来，从而做出自己的决策。结论：从采样中得到的结论总是有水分的，而根据全部样本中得到的结论水分就很少，数据越大，真实性也就越大。2）相关思维相关思维要求我们只需要知道是什么，而不需要知道为什么。在这个不确定的时代，等我们找到准确的因果关系，再去办事的时候，这个事情早已经不值得办了。所以，社会需要放弃它对因果关系的渴求，而仅需关注相关关系。结论：为了得到即时信息，实时预测，寻找到相关性信息，比寻找因果关系信息更重要。3）容错思维实践表明，只有5%的数据是结构化且能适用于传统数据库的。如果不接受容错思维，剩下95%的非结构化数据都无法被利用。对小数据而言，因为收集的信息量比较少，必须确保记下来的数据尽量精确。然而，在大数据时代，放松了容错的标准，人们可以利用这95%数据做更多更新的事情，当然，数据不可能完全错误。结论：容错思维让我们可以利用95%的非结构化数据，帮助我们进一步接近事实的真相。4.没有大数据就没有人工智能但在大数据时代，识别“猫”的时不不需要人为抽取“猫”的特征，只需要喂给系统足够多的“猫”图片，系统会自动抽取特征（如图1.66）。喂给系统的数据越多，系统的识别率就越高。图1.66大数据时代“猫”的识别过程如今的人工智能的许多应用都得益于大数据，所以，没有大数据就没有人工智能。5、大数据对小数据表1.2，小数据记录方式姓名类型食物小明早餐阳春面小明中餐牛肉面小明晚餐刀削面表1.3，大数据记录方式姓名入场时间入场方式坐的位置点餐时间吃饭时间吃饭内容离开时间小明8:23:34自行车A28:28:428:30:18阳春面8:45:10小明12:25:21自行车A312:30:3612:40:51牛肉面12:57:02小明19:02:12步行A219:05:2719:25:04刀削面20:46:44从表1.3可知，早上和中午时间比较紧，骑自行车来吃饭；晚上从点餐到吃饭时间比较长，说明，这段时间客人比较多；晚餐吃饭用时1个多小时，估计是喝酒了；早上上班时间应该是9点；下班时间不好确定，但能说明小明晚餐习惯比较晚……。其实还可以记录更多的信息，如“吃后表情”，“吃饭的量”，“吃饭工具”，“是否剩余”等等，从中发现小明对吃饭的感受。总之，大数据是全方位、全过程的记录，大数据承载丰富信息背后隐藏着巨大的价值，这些价值能帮助人们达到“所思即所得”的境界。四、云计算1.云计算特点1）按需自助服务2）无处不在的网络接入3）与位置无关的资源池4）快速弹性5）按使用付费2.云计算发展历程3.云计算服务五、区块链1.区块链概念价值比数据重要得多，传统互联网传递的数据，是否有一种网络能够传递价值。答案是：区块链=价值互联网。人们发现比特币的底层技术——区块链（Blockchain）孕育着很多的机会。区块链是一种网络上多人记录的公共记账，记载所有交易记录（图1.67）。也就是说以前你家的账本都是一个人掌管，现在呢，为了防止记账人贪污，每个人一个账本，都来记账、对账，作弊的情况就减少。每个人的这个账本就是区块，所有的账本就形成区块链。2.区块链技术特点1）去中心化2）开放性3）自治性4）信息不可篡改5）匿名性3.区块链应用场景六、元宇宙1.元宇宙概念元宇宙，这个超越现实世界的虚拟空间，通过技术手段将现实世界的各种元素进行数字化处理，形成了一个庞大、复杂、高度自由的虚拟世界。人们可以通过虚拟现实设备进入其中，与虚拟角色、物品、环境进行交互，获得沉浸式的体验。而人工智能，则是一门研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的新技术科学，它涵盖了机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等多个领域。2.元宇宙技术特点身份拥有一个虚拟身份，无论与现实身份有没有相关，第二人生，自由进入朋友在元宇宙当中拥有朋友，可以跨域、多维社交，无论在现实中是否认识沉浸