《人工智能》教案 第1课 走进人工智能

课时分配表

章序课程内容课时备注

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

II

合计

*

课题走进人工智能

课时2课时(90min)

知识技能目标：

(1)了解人工智能的基本概念与发展

(2)了解人工智能研究的各种学派

(3)熟悉人工智能的研究内容与应用领域

教学目标

思政育人目标：

(1)学习人工智能的基础知识，加强对新技术的了解，增强探究意识

(2)关心国家大事，抓住机遇，展现新作为，增强爱党、爱国情感

(3)弘扬精益求精、科学严谨、追求卓越的工匠精神

教学重点：人工智能的基本概念与发展

教学重难点

教学难点：人工智能研究的各种学派的研究方法思珞及其他人工智能相关知识

教学方法讲授法、讨论法、问答法

教学用具计算机、投影仪、多媒体课件、教材

课前任务—考勤(2min)一新课预热(8min)一问题导入(5min)一传授新知(45min)一

敕学设计

课堂讨论(10min)一课堂练习(15min)一课堂小结(3min)一作业布置(2min)

教学过程主要教学内容及步骤设计意图

【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过APP通过课刖

或其他学习软件，完成课前任务任务，使学生

请大家搜索了解人工智能最新的相关知识，查找资料，讨论本课程在专了解所学课

课前任务

业中的作用。程的重要性，

增加学生的

【学生】完成课前任务学习兴趣

培养学生

【教师】通过APP让学生签到

考勤的组织纪律

(2min)性，掌握学生

【学生】签到，班干部交假条

的出勤情况

通过老师

自我介绍，与

【教师】自我介绍，与学生简单互动，介绍课程内容、考核标准等

新课预热学生相互熟

(8min)悉，并让学生

【学生】聆听、互动

了解这门课

的大致要求

【教师】提出以下问题，并邀请学生回答通过问题

导入的方法，

生活中有哪些地方涉及到了人工智能技术呢？

问题导入引导学生主

(5min)动思考，激发

【学生】讨论、举手回答

学生的学习

【教师】通过学生的回答引入要讲的知识，并板书：人工智能的基础知识兴趣

目前人工智能很流行，主要在工业生产线上进行一些图像识别检测，比

如医学专家系统判断病症，现在结合5G技术在互联网，物联网和无人驾驶

方面有主流应用。我们能直接接触到的手机的智能语音技术，小爱同学，天

猫精灵，苹果Siri等一系列智能语音识别技术。那么，这些技术实现背后的

原理是什么呢？

本节课主要介绍人工智能的相关知识。

【学生】聆听

【教师】提问：什么是人工智能？

【学生】讨论、举手回答

通过教师

的注解和课

【教师】总结

堂互动，使学

人工智能是指能够让计算机像人一样拥有智能能力，可以代替人类实现生了解人工

识511、认知、分析和决策等多种功能的技术.例如，智能机器服务员能够将智肯州概^

语音识别成文字，然后进行分析理解并与人对话，最后为客户提供服务。

1.1人工智能的概念与发展

【教师】用ppt展示人工智能运用场景图片，语解人工智能的概念与发展

1.1.1人工智能的概念

通过教师

部分学者对人工智能的描述。（详见教材;的讲解，使学

生了解人工

人工智能是指能够让计算机像人一样拥有智能能力，可以代替人类实现

智育州峥

识5人认知、分析和决策等多种功能的技术.例如，智能机器服务员能够将

语音识别成文字，然后进行分析理解并与人对话，最后为客户提供服务。

【教师】提问

除了上述一些较为常见的描述外，在实际生活中还存在多种形式的人工

教师结合

智能运用场景。请同学们结合自己的生活实际说说还哪些具体的使用场景？

实际生产生

【学生】讨论、举手回答活中的实例，

设计问题，引

【教师】总结

导学生讨论、

回答问题，教

对于人工智能来说，为了便于生活以及生产制造，结合现代科技的飞速

师总结问题，

发展，通常在生活中的各个领域均有涉及。人工智能机器人像人一样，但不

拓宽学生的

能完全是人，未来某一天可能和人一样。

知识面

1.1.2人工智能的发展

【教师】展示“人工智能发展历程”图片并讲解

人工智能的发展道路曲折起伏，总的来说可分为7个时期，依次是孕育

期、起步发展期、反思发展期、应用发展期、低迷发展期、稳步发展期和蓬

如今，中国人工智能发展日现于世界领先地位，专^申请量和权量

都位列世界前茅。国家工业信息安全发展研究中心、工信部电子知识产权中

心联合发布的《中国人工智能高价值专利及创新驱动力分析报告》显示，中课堂思政，

国AI专利申请量和授权量者年快速增长。随着技术迭代发展和产业生态的逐加强学生的

步耦，中国AI智能魅烹雌翎黑掳利甑态势.蟀2021年9月，中国家荣誉感

国人工智能领i辨清》哄计909401件，授权专^共计253811件。

【学生】聆听、记录、理解

1.2人工智能研究的各种学派

【教师】通过分析人工智能的特征引导学生总结人工智能的学派

(I)符号主义(symbolicism),又称为逻辑主义(iogicism)、心理学

派(psychlogism)或计算机学派(compuleris.n),其原理主要为物理符号

系统假设(即符号操作系统)和有限合理性原理，如图所示。

(2)连接主义(conncctionism),又称为仿生学派(bionicsism)或生

理学派(physiologism),其原理主要为神经网络及神经网络间的连接机制教师用PPT

与学习算法，如图所示。放出人工智

能学派对应

(3)行为主义(actionism),又称为进化主义(evolutionism)或控制

图片案例，引

论学派(cyberneticsism),其原理主要为控制论及"感知一动作"型控制系

导学生进行

统，如图所示.

讨论，分析总

【教师】展示“符号主义""连接主义”“行为主义”图片，并提问结各个学派

的理念

上面用3幅图分别代表了人工智能的3个学派，请大家说一下这3幅图

的区别,以及为什么可用这3幅图代表各个学派呢？

【学生】讨论、举手回答

1.2.1符号主义

【教师】展示代表人物“赫伯特•西蒙”“艾伦•纽厄尔”图片

符号主义认为人类认知和思维的基元是符号，认知过程是符号操作过

程。

【教师】讲授拓展阅读中的知识图港相关知识内容

1.2.2连接主义

【教师】展示"神经元"图片，辅助学生理解

连接主义认为人工智能源于仿生学，特别是人痼模型的研究，它主张模

仿人类的神经元，用神经网络的连接机制实现人工智能.

1.2.3行为主义

【教师】展示“六足行走机器人”图片，辅助学生理解

行为主义是一种基于"感知一动作”的行为模拟方法.行为主义认为，

学习是刺激与反应之间的联结，行为是学习者对环境刺激所做出的反应。学

习过程是渐进地尝试错误的过程，强化训练是学习成功的关键。

【教师】讲授合作共赢中相关知识内容

【学生】看图总结人工智能的各种学派

1.3人工智能的研究内容与应用领域

1.3.1人工智能的研究内容

【教师】讲解人工智能的研究内容

1.知识表示（详见教材）

人工智能研究的目的是要建立一个能模拟人类智能行为的系统，但知识PPT结合板

是一切智能行为的基础，想把知识存储到计算机中，首先要研究知识表示方书讲解人工

法。智能的研究

内容

【教师】引导学生思考人类表示知识的过程

【学生】思考人类的知识的符号表示

2.知识推理（详见教材）

推理是人脑的基本功能。要让机器实现人工智能，就必须赋予机器推理

能力，进行机器推理.

【教师】用PPT展示图片“知识推理过程“和“做数学题过程“，讲解知

识推理概念

【学生】观看了解

3.知识应用（详见教材）

人工智能是告获得广泛应用是衡量其生命力和检验其生存力的重要标

志。20世纪70年代，利用知识表示和推理实现的专家系统得到广泛应用，

使人工智能走出低谷，获得快速发展。后来机器学习和近年来自然语言处理

的应用研究取得了重大进展，又促进了人工智能的进一步发展。

【教师】重点强调

知识表示、知识推理和知识应用是传统人工智能研究的三大核心内容。

其中，知识表示是基础，知识推理是过程，知识应用是目的。

4.机器学习

【教师】让学生思考人类如何学习

【学生】思考人类学习的过程

机器学习是继专家系统之后人工智能的又一重要研究领域，也是人工智

能和神经计算的核心研究课题之一，是使计算机具有智能能力的根本途径。

5.机器感知

【教师】展示图片“机器视觉”"机器听觉”，引导学生思考机器如何像

人一样有视觉和听觉

【学生】站在机器角度思考视觉和听觉

机器感知就是使机器具有类似于人的感知能力，包括视觉、听觉、触觉、

嗅觉等.其中机器视觉和机器听觉是当前社会中应用最广的机器感知能力。

机器视觉是指机器能够识别并理解图片、场景、人物身份等；机器听觉是指

机器能够识别并理解语言、声音等.

6.机器思维

【教师】引导学生讨论思维是什么

【学生】思考思维的定义

机器思维（见图1-16）（详见教材）是指对通过感知得来的外部信息，

以及机器内部的各种工作信息进行有目的的处理。正如人的智能是来自大脑

的思维活动一样，人工智能也主要是通过机器思维实现的。因此，机器思维

是人_1_智能研究中的关键部分，它使机器具有类似于人的思维活动，不仅能

够像人一样进行逻辑思维，还可以进行形象思维.

7.机器行为

【教师】PPT展示图片，引导学生思考人类有哪些行为

【学生】思考人类行为

机器行为（见图1-17）（见教材）主要是指计算机的表达能力，即对

话、描写、刻画等能力。对于智能机器人，它还应具有行动能力，即移动、

行走、取物、操作等。机器行为与机器思维密切相关，机器思维是机翳亍为

的基础，机器行为是机器思维的表现。

【教师】重点强调如下问题

人类的表示方法，推理过程，应用场景，人类学习，人类感知，人类思

维和人类行为在人工智能领域都有对应的研究。

知识表示、知识推理和知识应用是传统人工智能研究的三大核心内容。

其中，知识表示是基础，知识推理是过程，知识应用是目的。

【学生】聆听、记录、理解

1.3.2人工智能的应用领域

【教师】提问：“人工智能的原理我们学习了，那在生活中有些什么样的应

用呢？“引出人工智能的应用场景，并通过ppt图片讲解知识

1.自动定理证明

PPT结合板

书注解人工

【教师】用PPT讲解定理证明的过程

智能的应用

【学生】观看了解领域

自动定理证明，又称机器定理证明，是数学和计算机科学相结合的课题

也是人工智能中最先进行研究并得到成功应用的一个领域，它的研究在人工

智能方法的发展中起到了重要的推动作用。

2.问题求解与博弈

【教师】用PPT展示图片“博弈问题”，讲解问题求解

【学生】观看了解

下棋程序是计算机博弈问题研究的产物，其中主要应用了问题的表示、

分解、搜索和归纳等人工智能的基本技术。

3.专家系统

【教师】讲解专家系统的概念

【学生】观看了解

专家系疣是一个基于专门的领域知识，求解特定问题的智能计算机程序

系统。它使用人工智能技术，根据某个领域一个或多个人类专家提供的知识

和经验进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以解决那些需要专家解

决的复杂问题。目前在许多领域，专家系统已取得了显著效果。

4.模式识别

【教师】让学生讨论模式识别的应用

【学生】讨论生活中应用模式识别的场景有哪些

模式通常具有实体的形式，如声音、图片、语言、文字、符号、物体和

景象等，可以用物理、化学及生物传感器进行具体采集和测量.

【教师】重点强调

模式识别呈现多样性和多元化趋势，可以在不同的概念上进行，其中生

物特征识别成为模式识别的新高潮，包括语音识别、文字识别、人脸识8人

手语识别和指纹识别（见图M9）等。模式识别是一个不断发展的新学科，

5.机器视觉

【教师】PPT展示“机器视觉”图片，引导学生思考机器视觉概念

【学生】思考机器视觉概念

机器视觉（见图1-20）就是用机器代替人眼进行测量和判断，是人工智

能正在快谏发展的一个分支.机器视觉系统是通过图像棍取装者将被揭取目

标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统狷到被摄目标的形态信息，

再根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，图像系统通过对

这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场

设备的动作。

【教师】重点强调

机器视觉和计算机视觉的区别。

第一，概念不同.机器视觉就是用机器代替人眼迸行测量和判断：计算

机视觉是利用计算机及其辅助设备来模拟人的视觉功能，实现对客观世界三

维场景的感知、识别和理解。

第二，侧重点不同。机器视觉侧重工程的应用，强调实时性、高精度和

高速度；而计算机视觉侧重理论算法的研究，强调理论.

6.自然语言处理

【教师】PPT展示“自然语言处理”图片，引导学生思考机器如何处理人

类的语言

【学生】思考机器处理人类的语言

自然语言处理（见图1-21）是研究实现人类与计算机系统之间用自然语

言进行有效通信的各种理论和方法。因此，解决计算机系统理解自然语言的

问题，一直是人工智能研究领域的重要研究课题之一。

【教师】重点强调

语言的理解和生成是一个极为复杂的解码和编码问题。一介能够理解自

然语言的计算机系统着起来就像一个人一样，它不仅需要有上下文知识和信

息，还能用信息发生器进行推理。理解和书写语言的计算机系统具有表示上

下文知识结构的某些人工智能思想，以及根据这些知识进行推理的某些技

术。

7.人工神经网络

【教师】PPT展示“人工神经网络模型结构”图片，讲解知识

【学生】观看了解

学模型)的提出开创了神经科学理论研究的时代；20世纪80年代，BP神

经网络(反向神经网络)的提出推动了人工神经网络的研究；21世纪，深

度学习的出现掀起了人工神经网络的浪潮.

8.分布式人工智能与多Agent

【教师】PPT展示“分布式人工智能”图片，讲解此概念

【学生】观看了解

分布式人工智能(见图1-23)是分布式计算与人工智能结合的产物.它

主要研究在逻辑上或物理上分散的智能动作者如何协调其智能行为，求解单

目标和多目标问题，同时为设计和建立大型复杂的智能系统或支持协同工作

的计算机系疣提供有效途径。

【学生】聆听、记录、理解

【教师】让小组讨论如下问题，随即请人回答

通过课堂

课堂讨论请杳阅用关资料，然后分组讨论人工智能现有的其他研究内容与应用领讨论，让学生

(10min)域，并畅想人工智能的未来。开拓思维，加

深思考

【学生】查阅、讨论、回答

【教师】让学生做本章习题(详见教材)

1.选考题

2.填空题

【学生】完成练习

通过课堂

【教师】核对答案

练习，了解学

课堂练习【学生】核对生学情，并通

(15min)过评价，让学

【教师】随见邀请守生回答简答题生对比、反

思，获得成长

简答题

(1)什么是人工智能？

(2)简述人工智能的研究内容。

(3)人工智能主要的应用领域有哪些？你认为人工智能还可以应用于

哪些领域？

【学生】回答问题

【教师】安排学生进