智能基础应用 1

教案用纸教学内容（章节）第1章人工智能概述授课时间2课时教学目标1.知识目标：掌握人工智能的基本概念、发展历程、主要关键技术和发展趋势。2.能力目标：具备分析AI应用场景、实践操作及辩证思考AI伦理问题的能力。3.情感与价值观目标：树立科技报国信念、技术向善意识与文化自信，激发学生对人工智能技术的兴趣，培养创新思维。教学重点及教学策略教学重点：1.人工智能的含义；2.人工智能的发展简史；3.人工智能的主要关键技术；4.人工智能的发展趋势教学策略：实例分析与多媒体讲解结合，直观解释AI核心定义，强调其多学科交叉特性；时间线梳理与沉浸式体验结合，结合中国AI崛起事件，强调自主创新必要性；案例解析与场景化实操结合，借助国产AI平台体验深度学习流程，融入技术伦理思辨；通过视频/案例说明专用与通用人工智能的区别，强化“中国式创新”使命感。教学难点及教学策略教学难点：1.人工智能的主要关键技术。教学策略：通过生活案例，用学生熟悉的场景引入技术原理，类比解释监督学习的基本逻辑。利用视频动画演示神经网络训练过程，直观呈现各种关键技术的特点、优势和用途。课程思政元素与融入路径思政元素：技术向善与社会责任、科技报国与自主创新、文化传播与审美自信融入路径：通过中外对比、国产案例剖析、伦理辩论、应用场景实践及中国元素创作等教学方法，引导学生树立家国情怀、科技报国志向与社会责任感，立足专业践行青年担当。教学资源1.多媒体资源：多媒体课件、教学视频；2.数字化教学平台与工具：如学习通、慕课；3.国产AI开放平台：如文心一言、Deepseek；4.实践与互动资源：典型案例、应用实例、研讨资料；5.拓展学习资源：人工智能概述相关阅读资料。教学过程教学流程教学内容设计教学方法设计及时间分配【课前导入】【讲授新课】【实践演练】【课堂作业】对课程体系进行介绍，让学生了解本课程在整个体系中的作用，及课程的评价标准等。1.1什么是人工智能从专家学者们对人工智能的认识引出人工智能的定义。人工智能的定义：人工智能（ArtificialIntelligence，简称AI）就是人造智能，是指用机器模拟或实现人类智能。人工智能虽然是计算机科学的一个分支，但它的研究还涉及到脑科学、神经生理学、心理学、语言学、逻辑学、认知（思维）科学、行为科学、生命科学和数学，以及信息论、控制论和系统论等许多学科领域。人工智能可以分为：强人工智能：是指能够执行通用任务的人工智能，并且能够进行通常意义上的学习、推理、认知和交流，目前强人工智能还没有实现。弱人工智能：是指解决特定领域问题的人工智能，如语音识别、图像识别、文字识别、智能写作等，弱人工智能在诸多领域中已经实现。1.2人工智能的发展简史人工智能作为一门学科，其发展历史大致可以分为萌芽时期、形成时期、发展时期和突破时期四个阶段。第一阶段—萌芽时期代表人物：英国数学家艾伦·图灵（AlanMathisonTuring），约翰·麦卡锡（JohnMcCarthy）等。1936年，提出了一种计算机的数学模型—图灵机，为后来电子数字计算机的发展奠定了理论基础。1950年，提出了图灵测试理论，这是最早的人工智能水平测试理论。1956年，美国达特茅斯会议，会上首次采用了“人工智能”这一术语，从此，一门新兴学科正式诞生了。第二阶段—形成时期代表人物：亚瑟·塞缪尔（ArthurSamuel），弗兰克·罗森布拉特（FrankRosenblatt）等。1956年，亚瑟·塞缪尔（ArthurSamuel）开发了首个自学习程序—西洋跳棋程序，并引入了“机器学习（MachineLearning）”这一概念。1957年，弗兰克·罗森布拉特（FrankRosenblatt）提出了一种基于模拟人脑的思想进行识别的数学模型—感知器（Perceptron），它是一种早期的人工神经网络模型，也是现代深度学习的基础之一。1958年，约翰·麦卡锡（JohnMcCarthy）和马文·明斯基（MarvinMinsky）共同创建了世界上第一个人工智能实验室—MITAI实验室，并开发了编程语言LISP（ListProcessing），成为人工智能研究中流行的编程语言之一。1966年，MITAI实验室的约瑟夫·维森鲍姆（JosephWeizenbaum）开发了首台聊天机器人ELIZA，实现了计算机与人通过文本的交流。1968年，美国斯坦福研究所（SRI）研发了首台人工智能机器人Shakey，能够自主感知、分析环境、规划行动并执行任务，是第一个能够对自己的行为进行推理的通用移动机器人。1970年，美国斯坦福大学计算机教授特里·维诺格拉德（TerryWinograd）开发的人机对话系统SHRDLU能够分析指令，如理解语义、解释不明确的句子，并通过虚拟方块操作来完成任务。第三阶段—发展时期代表事件：专家系统的出现，神经网络技术的发展。专家系统的定义：是一种模拟人类专家解决特定领域问题的计算机程序系统，其核心是知识库，库中内容来源于专家提供的知识和经验，经过知识表示和推理判断，专家系统可以辅助人类做出决策。20世纪70年代，人工智能陷入第一次低谷。很多科学家认为人工智能那些看上去宏伟的目标根本无法实现，研究已经完全失败。人工智能的技术瓶颈导致各国政府和机构停止或减少了资金投入。20世纪70年代中期开始，人工智能由理论积累进入实际应用，其标志是专家系统（ExpertSystem）在各领域取得了重大突破。20世纪80年代中期，随着人工智能的应用规模不断扩大，专家系统存在的应用领域狭窄、缺乏常识性知识、知识获取困难、推理方法单一、缺乏分布式功能、难以与现有数据库兼容等问题逐渐暴露出来，人工智能陷入第二次低谷。20世纪90年代中期开始，人工智能开始由单个智能主体研究转向基于网络环境下的分布式人工智能研究。随着人工智技术尤其是神经网络技术的发展，以及人们对人工智能开始抱有客观、理性的认知，人工智能技术进入平稳发展时期。第四阶段—突破时期代表事件：超级计算机深蓝战胜了国际象棋冠军，AlphaGo战胜了韩国的李世石和中国的柯洁，ChatGPT的推出。1997年，由IBM公司开发的卡斯帕罗夫，这场“人机大战”的胜利表明了人工智能在博弈领域已经取得了非凡的成就。2016年和2017年，谷歌公司的人工智能程序AlphaGo分别战胜了韩国的李世石和中国的柯洁，这标志着人工智能已经在棋类博弈方面超过了人类智能。2022年，美国人工智能研究机构OpenAI推出了一款基于生成式人工智能（GenerativeAI）的对话模型—ChatGPT。这一突破标志着以大模型（LargeLanguageModel）为核心的人工智能技术进入新阶段。1.3人工智能的主要关键技术人工智能相关技术主要包含了机器学习、知识图谱、自然语言处理、人机交互、机器视觉、生物特征识别等关键技术。1.机器学习（1）机器学习的定义机器学习（MachineLearning）是一门涉及概率论、统计学、模式识别、最优理论、神经网络、脑科学、计算机科学、算法复杂度理论等诸多领域的交叉学科，研究如何使计算机具备人类的学习能力，从已有的知识、经验和数据中找到规律、生成新知识，从而达到重组知识结构、完善自身性能的目的。（2）机器学习的分类根据学习模式分为：监督学习和无监督学习。根据学习方法分为：传统机器学习和深度学习。2.知识图谱（1）知识图谱的定义知识图谱本质上是结构化的语义知识库，用于描述事物之间的概念及相互关系。通俗地讲，知识图谱就是把所有不同种类的信息连接在一起而得到的一个关系网络，提供了从“关系”角度去分析问题的能力。（2）知识图谱构建的三个阶段信息抽取知识融合知识加工3．自然语言处理（1）自然语言处理的定义自然语言处理（NaturalLanguageProcessing，NLP）是计算机科学与人工智能领域中的一个重要方向，主要研究人与计算机之间用自然语言进行沟通的理论和方法。（2）主要应用领域机器翻译语义理解语音识别问答系统4．人机交互（1）人机交互的定义人机交互技术（Human-ComputerInteractionTechniques）主要研究人和计算机之间的信息交换，包括人到计算机和计算机到人的两部分信息交换。人机交互是与认知心理学、人机工程学、多媒体技术、虚拟现实技术等密切相关的综合学科。（2）主要应用领域语音交互情感交互体感交互脑机交互5．机器视觉（1）机器视觉的定义机器视觉是使用计算机模仿人类视觉系统的科学，简单说就是用机器代替人眼来做测量和判断。（2）机器视觉的分类计算成像学图像理解三维视觉6．生物特征识别（1）生物特征识别的定义生物特征识别技术（BiometricRecognition）是计算机科学中利用人体所固有的生理特征（指纹、虹膜、声纹、面部特征、DNA等）或行为特征（步态等）来进行个人身份鉴定的技术。（2）应用流程注册阶段：对人体的生物特征进行采集，如指纹信息、人脸信息、声纹信息等，采集得到的数据经过预处理和特征提取后进行存储入库。识别阶段：先对被识别人进行信息采集，将提取的特征与库内信息进行比对分析，完成识别。1.4人工智能的发展趋势世界各国高度重视发展人工智能技术，2017年，我国发布了《新一代人工智能发展规划》，将新一代人工智能技术放在国家战略层面进行部署，旨在掌握人工智能技术的先发优势，把握新一轮科技革命战略主动。（1）中国人工智能发展百度、腾讯、阿里、美团、滴滴等互联网企业在搜索、驾驶、购物、交通等多个领域广泛使用人工智能技术。科大讯飞、商汤科技等分别在智能语音技术、智能图像识别技术等领域取得重大突破。大疆、新松等新型智能装备企业市场占有率稳步上升。华大基因、阿里健康等则在基因测序和医疗健康等领域助力社会发展。（2）人工智能应用领域智能制造智能医疗智慧农业智慧教育智慧交通智慧电商（3）人工智能发展趋势从专用智能向通用智能发展从人工智能向人机混合智能发展从“人工+智能”向自主智能系统发展1.5人工智能大模型应用初步了解如何应用大模型进行文生文、文生图、文生音乐、文生视频、数字虚拟人等应用。Deepseek讯飞星火文心一言智普清言通义千问【案例1】认识以“文心一言”“Deepseek”等为代表的国内人工智能大模型，并在网页版和APP版上进行简单应用。完成学习通第1章课堂作业，自查错误，再次达成本节课的知识点。课程整体介绍用时10分钟。【教学方法】本次课主要采用多媒体课件、讨论、案例操作、学生实践、教师指导相结合的方式进行讲解。理论教学内容设计用时40分钟。【教学方法】采用案例教学法，通过智能客服、医疗影像诊断、