01-認識人工智能-教案

認識人工智能–教案課程主題01-認識人工智能教學目標【知識與技能】學習人工智能的定義；認識圖靈測試；學習人工智能的起源；學習人工智能的發(fā)展史包括三次高潮和兩次低谷；學習專家系統(tǒng)?！具^程與方法】通過視頻結合互動，學生在互動中學習人工智能；通過場景引入，學生在場景互動中了解圖靈測試；通過人工智能歷史的學習，學生在歷史中學習人工智能的起源與發(fā)展；通過問題建模，學習專家系統(tǒng)?！厩楦袘B(tài)度與價值觀】通過場景結合、視頻互動等方式，培養(yǎng)學生養(yǎng)成良好的學習習慣，掌握適合自身的學習方法。學情分析這節(jié)“認識人工智能”為本學期的第一節(jié)課，學生沒有人工智能基礎。這節(jié)課會幫助學生們學習人工智能的相關知識內容，包括人工智能的定義、人工智能中著名的圖靈測試、人工智能的起源與發(fā)展史（三次高潮與兩次低谷）、著名的專家系統(tǒng)等內容，讓學生們從歷史起源到展望未來來了解人工智能。內容及重難點分析重點：人工智能的定義、圖靈測試、人工智能的發(fā)展史難點：專家系統(tǒng)教學方法講授法提問法演示法自主探究操作實踐教學準備PPT教學時長45min教學過程教學步驟教師活動時長課程導入1.講解1：講解課程模塊，主要分為四個模塊（1）認識人工智能（2）認識圖靈測試（3）人工智能的歷程（4）專家系統(tǒng)每堂課還有課后總結以及練習題。2min課程詳解認識人工智能（老師）第一部分知識模塊講解講解1：給學生觀看一個人工智能的視頻。提問：提出兩個問題。第一個問題：人工智能主要結合了哪幾門學科？第二個問題：人工智能的目標是什么？答案：人工智能主要結合了數學、計算機、心里學等學科，目的是讓機器實現原本只有人類才能完成的任務。講解2：人工智能的定義是指機器模擬、延伸和增強人的智能。提問：又是如何模擬的呢？看如下案例。展開你們的想象如何研發(fā)一輛小汽車？回答：在研發(fā)人工智能之前，研發(fā)一輛小汽車。第一步：要設計汽車的模型、設計需要什么汽車組件，我們總結為“設計研發(fā)”；第二步：根據設計的圖紙，購買材料和零件；第三步：設計的圖紙已經擁有了，材料也購買完畢了，這時候需要人力去把材料和零件結合設計圖紙進行組裝。講解3：剛才的三個步驟，都是有人力來設計圖紙、購買材料、組成零件。未來的人工智能，不局限于研發(fā)小汽車，研發(fā)大型機器人，研發(fā)大型機器人的過程，包括設計圖紙、制作零件、組裝都不需要人力的參與，都是由機器人來完成。8min認識圖靈測試（老師）講解第二模塊的知識點提問：觀察如圖中的漫畫，各位同學能得到什么樣的結論？回答：第一幅圖，狗與狗對著叫，可以比作是一只狗與另一只狗在溝通。第二幅圖，狗與一個播放著狗的叫聲的機器對著叫，但是狗并沒有認出這是一個機器，還是覺得它與一只同類在進行溝通。當機器也可以騙過人的時候，那么這臺機器就具有人類智能。講解1：認識圖靈，英國的數學家、邏輯學家，他被稱為人工智能之父。提問1：為何稱之他為人工智能之父？回答：1950年他發(fā)表論文《計算機器與智能》，提出著名的“圖靈測試”。如果第三者無法辨別人類與人工智能機器反應的差別，則可以論斷該機器具備人工智能。講解2：圖靈測試的定義：如果有超過30%的測試者不能確定出被測試者是人還是機器，那么這臺機器就通過了測試，并被認為具有人類智能。比如我們現在挑選10名同學，參加一個測試，與一個聊天機器人進行聊天，前提是這10個人不知道這是個機器人。測試這10個人，如果有超過3個人不能確定出被測試的對面是人還是機器，就能證明這個聊天機器人具有人類智能?；芋w驗：現在這里有一個視頻對話的片段，老師可以提前告訴你這個視頻中對話的兩個人有一個是機器人?，F在我們來判斷下這個語音對話機器人是否具有人類智能。播放視頻….回答：視頻中的男聲是人工智能機器人，女聲是真的人?，F在的人工智能可以實現以假亂真了。10min人工智能的起源（老師）講解第三模塊的知識點講解1：人工智能的起源，人工智能(AI，ArtificialIntelligence)最初是在1956年的Dartmouth學會上提出來的，標志著人工智能的誕生。1956年8月，在美國漢諾斯小鎮(zhèn)寧靜的達特茅斯學院中，以約翰·麥卡錫（JohnMcCarthy）為首的一群科學家開會研討“如何用機器模擬人的智能”，在會上提出“人工智能”這一概念，標志著人工智能學科的誕生。人工智能概念從提出距今已有六十多年的發(fā)展歷史。講解2：介紹人工智能的三次高峰和兩次寒冬，分為起步發(fā)展期、反思發(fā)展期、應用發(fā)展期、低迷發(fā)展期、穩(wěn)步發(fā)展期、蓬勃發(fā)展期，穩(wěn)步發(fā)展期與蓬勃發(fā)展期都是上升時期，所以合并被稱為人工智能的第三次高峰。講解3：詳細介紹三次高峰和兩次低谷第一次高潮：介紹了四副圖片，在PPT中的備注部分對應四幅圖的播放順序，有相關的文字參考。第一次寒冬：介紹了四副圖片，在PPT中的備注部分對應四幅圖的播放順序，有相關的文字參考。第二次高潮：介紹了四副圖片，在PPT中的備注部分對應四幅圖的播放順序，有相關的文字參考。第二次低谷：介紹了一副圖片，在PPT中的備注部分，有相關的文字參考。第三次高潮：介紹了三副圖片，在PPT中的備注部分對應三幅圖的播放順序，有相關的文字參考。10min專家系統(tǒng)（老師）講解第四模塊的知識點講解1：引言，在講述人工智能的三次高峰和兩次低谷的過程中，專家系統(tǒng)這個名詞貫穿了這幾次波動期，幾乎在每次的時期，專家系統(tǒng)都是有著舉足輕重的位置。講解2：講解什么是專家系統(tǒng)，專家系統(tǒng)（ExpertSystem)是一種在特定領域內具有專家水平解決問題能力的程序系統(tǒng)。（強調程序系統(tǒng)）專家系統(tǒng)屬于人工智能的一個發(fā)展分支，自1968年費根鮑姆等人研制成功第一個專家系統(tǒng)DENDEL以來，專家系統(tǒng)獲得了飛速的發(fā)展，并且運用于醫(yī)療、軍事、地質勘探、教學、化工等領域，產生了巨大的經濟效益和社會效益?，F在，專家系統(tǒng)已成為人工智能領域中最活躍、最受重視的領域。講解3：介紹故事背景，目的是創(chuàng)造一個“鳥類的專家系統(tǒng)”?；犹釂枺合旅嬗腥缦挛宸N鳥類，這些鳥類有哪些特征呢？哪里不同呢？老師回答：我們從四個特征來區(qū)分這幾種鳥類，分別是體重、翼展、腳蹼、后背的顏色。觀看如下圖表：哪種鳥的體重最重？回答：潛鳥；哪種鳥有腳蹼？回答：潛鳥；翼展最長的是哪種鳥類？回答：鷺鷹；如圖表所示是老師提前搜集了相關的數據制定成的表格用于區(qū)分不同鳥類需要使用的四個不同的屬性值，我們選用體重、翼展、有無腳蹼以及后背顏色作為評測基準。現實中，你可能會想測量更多的值。通常的做法是測量所有可測屬性，而后再挑出重要部分。下面測量的這四種值稱之為特征。講解4：表數據分析，分析這四種特征，（1）體重和翼展本身就是數值型，就是十進制數字，不需要10進制轉換；（2）分析腳蹼特征，腳蹼只有有還是沒有兩種情況，是二值型，用阿拉伯數字替代可以用0和1表示。（3）分析后背顏色，利用常見的七色作為測評特征，設定顏色對應數字。講解5：特征數值化，左邊的七色板就是把顏色轉化為數字后的結果。這個時候，把色號對應到不同鳥類的后背顏色上，把漢字轉變?yōu)閿抵档男问??；犹釂枺含F在我們需要尋找一種鳥類，叫做象牙喙啄木鳥，因為找到了這個啄木鳥我們就會獲得高額懸賞。請你設計一個流程來幫助我尋找到這種鳥。回答：（1）方法一：最簡單的方法是安裝一個喂食器，然后雇用一位鳥類學者，觀察在附近進食的鳥類。如果發(fā)現象牙喙啄木鳥，則打電話通知我們。這種方法太昂貴，并且如果鳥類學者真的發(fā)現了象牙喙啄木鳥也并不會通知我們，而是會直接去領獎。最重要的是專家在同一時間只能出現在同一個地方。（2）方法二：把方法一進行自動化處理。第一步：安裝多個帶有照相機的喂食器，同時接入計算機用于標識前來進食的鳥。第二步：在喂食器中放置稱重儀器以獲得鳥的體重。（特征一的獲取）第三步：利用計算機視覺技術來提取鳥的翅膀長度。（特征二的獲?。┑谒牟剑豪?/p>