計算思維與計算機導論（第2版）（微課版）-教學大綱

《人工智能導論》教學大綱課程編號K100101420課程性質(zhì)通識教育類課程課程名稱人工智能導論IntroductiontoArtificialIntelligence學分/學時2學分/32學時考核方式線上學習/課后作業(yè)/隨堂測驗/實驗平時/課堂表現(xiàn)開課年級學期一年級第1學期開課單位人工智能學院適用專業(yè)所有本科生專業(yè)教學語言中文先修課程無教材[1]寧愛軍，王淑敬等.計算思維與計算機導論（第2版）（微課版）[M].北京：人民郵電出版社，2024年8月.執(zhí)筆人寧愛軍審核人一、課程簡介《人工智能導論》是面向所有本科專業(yè)學生開設的通識必修課。教學目的主要是培養(yǎng)學生智能思維和計算思維，理解人工智能基本原理、計算機系統(tǒng)結構、計算機網(wǎng)絡、信息安全技術，具備探索發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、使用人工智能技術解決專業(yè)、工作、學習問題的能力；具備使用計算機技術解決實際問題的能力；通過自主學習、小組實踐和人工智能輔助學習，具備自主學習、團隊協(xié)作、終身學習的能力。黨的二十大報告指出“教育、科技、人才是全面建設社會主義現(xiàn)代化國家的基礎性、戰(zhàn)略性支撐。必須堅持科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動力，深入實施科教興國戰(zhàn)略、人才強國戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略，開辟發(fā)展新領域新賽道，不斷塑造發(fā)展新動能新優(yōu)勢?！?，報告內(nèi)容為教學、科研和人才培養(yǎng)指明了方向。課程堅持以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，培養(yǎng)學生增強“四個意識”、堅定“四個自信”、堅決做到“兩個維護”，貫徹落實立德樹人的根本任務，在教學過程中將專業(yè)知識和課程思政有機統(tǒng)一，潛移默化地融入課程思政要素，激發(fā)學生的擔當意識和愛國情懷，對樹立學生正確的人生觀和價值觀起到了引領作用。課程主要內(nèi)容包括人工智能基礎、人工智能相關技術、人工智能實踐；計算思維、計算機系統(tǒng)、網(wǎng)絡、信息安全等信息技術；物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)；WPS文字、表格和演示的高級應用。二、課程目標通過本課程的理論學習和實踐，使學生達到以下課程思政目標和知識能力目標。目標1：（課程思政目標）通過課程學習和實踐，課程思政元素的有機融合，激發(fā)學生的擔當意識和愛國情懷，引領學生樹立正確的人生觀和價值觀。使學生具備良好的職業(yè)道德，具有自主學習、團隊協(xié)作、終身學習的能力。理解和掌握人工智能基礎、人工智能相關技術，以及計算機系統(tǒng)、網(wǎng)絡、信息安全，物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術。目標2：能探索發(fā)現(xiàn)問題，使用人工智能技術解決問題，能進行人工智能模型訓練和開發(fā)；能使用WPSAI快速進行創(chuàng)作和數(shù)據(jù)處理；能使用AIGC輔助解決問題和輔助學習。能綜述和表達計算機相關的技術和原理，能分析判斷計算機硬件指標；能設計局域網(wǎng)，分析網(wǎng)絡故障；能使用信息安全解決實際問題；能使用WPS快速進行文檔處理、數(shù)據(jù)處理、分析和可視化等。三、課程目標、教學方法與畢業(yè)要求的對應關系課程目標與畢業(yè)要求指標點的對應關系，以及設計的教學內(nèi)容和采用的教學方法如表1所示。四、基本要求課程教學通過線上學習、課堂教學、上機實踐方式實施：（1）線上學習：爾雅通識課系統(tǒng)《人工智能與創(chuàng)新》課程，在任課教師的指導下，按照課程進度觀看視頻完成指定習題。任課教師在課內(nèi)進行研討。雨課堂部分教學內(nèi)容由學生觀看視頻、閱讀和自主學習完成。（2）課堂教學：由教師按照教學計劃組織課堂教學；課前由教師指導學生觀看視頻、閱讀教材完成部分習題，課上由教師組織開展研討，教師重點講授部分重點和難點內(nèi)容。（3）上機與實踐：學生提前觀看實驗指導視頻、閱讀實驗指導內(nèi)容并進行練習，課內(nèi)上機時在教師指導下完成上機內(nèi)容，部分內(nèi)容邊講邊練。人工智能模型訓練實驗與人工智能創(chuàng)新實驗，在教師指導下分組完成，提交報告。在教學過程中采用線上學習、課后作業(yè)、實驗平時、隨堂測驗、課堂表現(xiàn)進行過程性評價，過程性評價通過超星爾雅平臺、雨課堂平臺、WPS練習系統(tǒng)完成。線上學習、課后作業(yè)、實驗平時、隨堂測驗必須考慮教學章節(jié)中的能力目標，了解學生在學習上的進展情況，并及時反饋，督促學生改進學習狀態(tài)，教師改進教學方法。課程通過雨課堂、騰訊會議、微信群、QQ群等方式進行線上答疑。五、教學基本內(nèi)容1人工智能基礎篇注：爾雅通識課《人工智能與創(chuàng)新》本章節(jié)知識學習要求：1．人工智能概覽：什么是AI，計算技術的發(fā)展概況，AI的技術領域、應用領域和發(fā)展方向，AI的風險與挑戰(zhàn)，中國AI發(fā)展的困境與道路選擇，對未來社會的預測，AI對教育的挑戰(zhàn)與應對。2．人工智能的相關技術：算法、大數(shù)據(jù)和算力，機器學習，神經(jīng)網(wǎng)絡結構與深度學習，LM、Transformer和LLM，基座模型與垂直領域模型，AI與大數(shù)據(jù)，AI芯片層算力，并行計算架構層算力，哲學視角下的AI。重點：1．人工智能概覽。難點：1．人工智能的相關技術。本章節(jié)素質(zhì)培養(yǎng)要求（支持課程目標1）：1．理解人工智能的應用領域；中國在AI領域的發(fā)展現(xiàn)狀；AI芯片的發(fā)展。本章節(jié)能力培養(yǎng)要求（支持課程目標2）：1．能描述AI的概念，應用領域等。2．能描述AI相關的技術及其應用，以及對人們生活的影響。2人工智能能力篇注：爾雅通識課《人工智能與創(chuàng)新》本章節(jié)知識學習要求：1.讓AI更好地理解我。2.“現(xiàn)場招生咨詢”的必要性研究——AI輔助確認研究主題和研究方案。3.短期租賃房屋受歡迎程度的影響因素分析——AI輔助論文綜述撰寫。4.撰寫社會實踐報告。5.口述歷史訪談提綱的編寫。6.短視頻對青少年的健康影響分析。7.中國新能源汽車主要品牌銷量分析。8.構建人物關系圖譜。9.制作AI編程助手。10.心理咨詢機器人的設計與制作。11.矩陣乘法微信小程序開發(fā)。重點：1．使用AIGC，提出問題、探索問題本質(zhì)、提出解決方案、實施解決方案的過程。難點：1．使用AIGC，提出問題、探索問題本質(zhì)、提出解決方案、實施解決方案的過程。本章節(jié)素質(zhì)培養(yǎng)要求（支持課程目標1）：1．培養(yǎng)學生的提出問題、探索問題本質(zhì)、提出解決方案、實施解決方案的能力。本章節(jié)能力培養(yǎng)要求（支持課程目標2）：學生能夠使用AIGC，完成創(chuàng)新項目。3人工智能與創(chuàng)新實踐本章節(jié)知識學習要求：1．百度人工智能體驗（1）圖像識別，圖像增強與特效，人臉與人體識別，語音技術，語言理解，語言生成，通用文字識別，卡證文字識別，交通文字識別，票據(jù)文字識別，其他文字識別。（2）實驗1-百度人工智能體驗2．EasyDL（1）EasyDL簡介，人工智能產(chǎn)品開發(fā)流程：①分析業(yè)務需求；②采集/收集數(shù)據(jù)；③標注數(shù)據(jù)；④訓練模型；⑤評估模型效果；⑥部署模型。（2）分組綜合設計實驗：實驗2-EasyDL模型訓練實踐。3．WPSAI：（1）WPSAI文字：AI生成通知申請證明，靈感市集，AI排版，AI伴寫，AI全文總結。（2）WPSAI表格：AI寫公式：成績判斷，提取身份證信息，提取文本，文本處理，AI條件格式。（3）WPSAI演示：AI生成PPT、文檔生成PPT、生成單頁PPT。（4）實驗3-WPSAI實踐。4.實驗4-人工智能與創(chuàng)新實驗。（AI同行創(chuàng)新性求解問題綜合能力訓練，分組綜合實驗）（1）觀察、好奇并提出感興趣的問題。（2）在AI輔助下探索問題的本質(zhì)。（AIGC探究，分析總結）（3）拓展知識和能力。（AI幫助確定解決問題的方法與步驟，選擇方法、工具）（4）實際動手解決問題。（使用方法和工具，利用AI能力解決問題）重點：1．WPSAI實踐、人工智能體驗、EasyDL模型訓練，人工智能與創(chuàng)新實驗。難點：1．EasyDL模型訓練。本章節(jié)素質(zhì)培養(yǎng)要求（支持課程目標1）：1．能夠理解人工智能的原理，應用，發(fā)現(xiàn)問題。本章節(jié)能力培養(yǎng)要求（支持課程目標2）：1．能使用人工智能技術，并分析人工智能技術的應用場景。2．能提出問題、分析問題、進行人工智能模型的訓練和部署。3．能使用WPSAI快速完成文字處理、數(shù)據(jù)處理和演示文稿設計。4．學生能夠使用AIGC，完成創(chuàng)新項目。4計算思維和計算本章節(jié)知識學習要求：1．計算思維概述：計算思維概念，計算思維與各學科的關系。2．計算與自動計算，計算工具發(fā)展史。3．課程思政要點：集成電路的基本思想；芯片的發(fā)展之路，國家對核心技術的掌握的重要性。重點：1．計算思維概念；計算工具的發(fā)展。難點：1．計算與自動計算。本章節(jié)素質(zhì)培養(yǎng)要求（支持課程目標1）：1．理解集成電路的基本思想、芯片的發(fā)展之路。本章節(jié)能力培養(yǎng)要求（支持課程目標2）：1．能綜述計算思維概念，計算思維與各學科的關系2．能綜述計算與自動計算，計算工具發(fā)展史。5計算機系統(tǒng)本章節(jié)知識學習要求：1．0和1的思維，進位計數(shù)制。2．二進制與數(shù)據(jù)編碼。3．圖靈與圖靈機，圖靈測試。馮諾依曼計算機，存儲程序控制原理。4．課程思政要點：中國周易學說對計算機發(fā)展的貢獻；圖靈機的基本思想加強學生對計算機系統(tǒng)的而理解；馮諾依曼體系結構對計算機發(fā)展的影響，計算機系統(tǒng)各部件分工協(xié)作與社會集體的分工協(xié)作的關系。重點：1．進位計數(shù)制，二進制與數(shù)據(jù)編碼；馮諾依曼計算機。難點：1．二進制與數(shù)據(jù)編碼。本章節(jié)素質(zhì)培養(yǎng)要求（支持課程目標1）：1．理解圖靈機的基本思想、馮諾依曼體系結構。本章節(jié)能力培養(yǎng)要求（支持課程目標2）：1．能進行進位計數(shù)制計算及其轉換，能理解數(shù)據(jù)編碼。2．能綜述圖靈機、圖靈測試；能綜述馮諾依曼計算機，存儲程序控制原理。6計算機硬件本章節(jié)知識學習要求：1．現(xiàn)代計算機的結構：總線AB、DB和CB，主板、CPU、存儲體系、輸入和輸出設備、接口、顯卡，選購計算機策略。2．單片機。3．高性能計算與分布式計算。4．課程思政要點：我國高性能計算的發(fā)展，天河一號、二號、太湖之光等；芯片、光刻機自主研發(fā)與發(fā)展。重點：1．現(xiàn)代計算機的結構,總線AB、DB和CB。微型計算機體系結構。難點：1．微型計算機體系結構。本章節(jié)素質(zhì)培養(yǎng)要求（支持課程目標1）：1．理解我國高性能計算的發(fā)展，理解我國在高科技領域的創(chuàng)新。本章節(jié)能力培養(yǎng)要求（支持課程目標2）：1．能綜述現(xiàn)代計算機的結構。2．能正確認識微型計算機的性能指標，能選擇適合的計算機配置。7計算機軟件本章節(jié)知識學習要求：1．軟件系統(tǒng)概述：軟件與硬件的關系，系統(tǒng)軟件、應用軟件。2．操作系統(tǒng)的主要功能：進程管理、存儲管理、磁盤和文件管理、設備管理、虛擬機、虛擬主機、備份和還原操作系統(tǒng)3．課程思政要點：操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況；國產(chǎn)麒麟操作系統(tǒng)；華為鴻蒙操作系統(tǒng)。重點：1．軟件概念、軟件與硬件的關系。2．操作系統(tǒng)的基本功能。3．單機多系統(tǒng)、備份和還原。難點：1．操作系統(tǒng)的基本功能。本章節(jié)素質(zhì)培養(yǎng)要求（支持課程目標1）：1．了解操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況，了解國產(chǎn)麒麟操作系統(tǒng)、華為鴻蒙操作系統(tǒng)發(fā)展狀況。本章節(jié)能力培養(yǎng)要求（支持課程目標2）：1．能正確綜述軟件，軟件與硬件的關系。2．能綜述操作系統(tǒng)的基本功能，操作系統(tǒng)的功能。8計算機網(wǎng)絡技術本章節(jié)知識學習要求：1．網(wǎng)絡概述。網(wǎng)絡定義、主要功能。2．網(wǎng)絡的分類。按地理范圍分類、使用范圍分類、網(wǎng)絡拓撲結構分類。3．網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議。4．TCP/IP的網(wǎng)絡訪問層：網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)、數(shù)據(jù)傳輸與控制、硬件設備。5．TCP/IP的網(wǎng)絡層：IP地址、IP地址分層結構、特殊IP地址、Ping命令、路由器。6．TCP/IP傳輸層。7．TCP/IP應用層：客戶機/服務器模式，端口號，DNS，WWW服務，電子郵件，F(xiàn)TP，遠程登錄與遠程桌面。8．局域網(wǎng)接入Internet。9．信息檢索：國際三大檢索、國內(nèi)文獻檢索系統(tǒng)、搜索引擎。10．課程思政要點：國家網(wǎng)絡發(fā)展情況；5G的發(fā)展；IPV6發(fā)展；互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)；網(wǎng)絡協(xié)議的分層結構思想。重點：1．網(wǎng)絡，網(wǎng)絡協(xié)議。2．IP地址、端口號與域名；局域網(wǎng)接入Internet。3．網(wǎng)絡應用層的各項協(xié)議的應用。難點：1．IP地址、端口號與域名。本章節(jié)素質(zhì)培養(yǎng)要求（支持課程目標1）：1．理解國家網(wǎng)絡發(fā)展情況、5G的發(fā)展，能夠開展互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。本章節(jié)能力培養(yǎng)要求（支持課程目標2）：1．能綜述網(wǎng)絡體系結構與分層的思想，各層的技術要點，能應用網(wǎng)絡技術解決問題；能設計小型局域網(wǎng)接入Internet；能分析網(wǎng)絡中出現(xiàn)的故障原因。9信息安全技術本章節(jié)知識學習要求：1．信息安全概述：信息安全的含義，信息安全的風險來源。2．信息安全防范措施：數(shù)據(jù)備份，雙機熱備份，數(shù)據(jù)加密，數(shù)字簽名，身份認證，防火墻，漏洞、后門、補丁程序和安全衛(wèi)士，提高物理安全。3．計算機病毒和木馬：病毒概述，病毒的傳播途徑，病毒防治，木馬。4．信息社會的道德規(guī)范。5．知識產(chǎn)權保護。6．課程思政要點：信息安全的含義，棱鏡門事件與信息安全；AFgl病毒與伊拉克戰(zhàn)爭；病毒與木馬；信息社會的道德規(guī)范，知識產(chǎn)權保護；信息安全與國家安全。來歷可疑的U盤等存儲介質(zhì)的處理和對策。個人信息保護法，國家安全保護法。重點：1．信息安全的含義，信息安全的防范措施。2．計算機病毒與木馬。難點：1．信息安全的防范措施，病毒與木馬本章節(jié)素質(zhì)培養(yǎng)要求（支持課程目標1）：1．理解信息安全的含義，具備較強的信息安全意識和能力；形成正確的國家安全觀。本章節(jié)能力培養(yǎng)要求（支持課程目標2）：1．能綜述信息安全的含義，能使用各種信息防范措施解決信息安全問題；能分析信息安全事件中的安全問題。10物聯(lián)網(wǎng)本章節(jié)知識學習要求：1．物聯(lián)網(wǎng)概述。2．感知層：無線射頻識別，二維條形碼，傳感器，定位技術。3．網(wǎng)絡層：移動通信系統(tǒng)，ZigBee等。4．應用層。5．物聯(lián)網(wǎng)與人工智能。6．課程思政要點：物聯(lián)網(wǎng)在我國的應用情況，物聯(lián)網(wǎng)與人工智能的關系。重點：1．物聯(lián)網(wǎng)的結構，技術要點難點：1．物聯(lián)網(wǎng)與人工智能的關系。本章節(jié)能力培養(yǎng)要求（支持課程目標1）：1．理解物聯(lián)網(wǎng)的基本原理和技術要點，掌握物聯(lián)網(wǎng)的應用場景。11云計算本章節(jié)知識學習要求：1．云計算概述：云計算概念，特征，云計算業(yè)務模型。2．云計算相關技術：硬件技術、分布式技術、虛擬化技術。3．云計算的應用。4．云計算與人工智能。5．課程思政要點：云計算在我國的應用情況，云計算與人工智能的關系。重點：1．云計算的結構，技術要點難點：1．云計算與人工智能的關系。本章節(jié)能力培養(yǎng)要求（支持課程目標1）：1．理解云計算的基本原理和技術要點，掌握云計算的應用場景。12大數(shù)據(jù)本章節(jié)知識學習要求：1．大數(shù)據(jù)概述。2．大數(shù)據(jù)處理過程：數(shù)據(jù)采集與預處理、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)可視化。3．大數(shù)據(jù)的應用。4．大數(shù)據(jù)與人工智能。5．課程思政要點：大數(shù)據(jù)在我國的應用情況；大數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡殺熟的關系；大數(shù)據(jù)與人工智能的關系。重點：1．大數(shù)據(jù)的處理過程、技術要點難點：1．大數(shù)據(jù)與人工智能的關系。本章節(jié)能力培養(yǎng)要求（支持課程目標1）：1．理解大數(shù)據(jù)的處理過程，掌握大數(shù)據(jù)的應用場景。13人工智能本章節(jié)知識學習要求：1．人工智能概述。2．人工智能相關技術：計算機視覺、機器學習、自然語言處理技術、機器人技術、語音識別技術。3．人工智能應用：無人駕駛、人臉識別、機器翻譯、智能客服、AIGC。4．課程思政要點：人工智能在我國的應用情況。重點：1．人工智能相關技術。難點：1．人工智能模型訓練。本章節(jié)能力培養(yǎng)要求（支持課程目標1）：1．能提出問題，開發(fā)人工智能模型產(chǎn)品；用好WPSAI；體驗人工智能。14WPS文字高級應用本章節(jié)知識學習要求：1．文字處理操作：文字處理基本操作、查找與替換、繪制流程圖、繪制思維導圖、郵件合并。2．樣式：創(chuàng)建樣式、應用樣式、修改樣式。3．頁眉頁腳：分頁符和分節(jié)符、設置頁眉頁腳、設置頁碼。4．其他文檔排版方法：多級列表、題注、腳注與尾注、交叉引用、參考文獻、自動生成目錄。5．審閱文檔：批注、修訂。6．實驗：WPS練習系統(tǒng)，綜合練習。7．課程思政要點：靈活使用高級排版技術，快速、高效、準確地完成工作。重點：1．文檔排版中能夠提高效率和準確性的各項高級工具。2．通過實驗練習上述高級工具。難點：1．分節(jié)的方法，文檔中設置不同頁眉頁腳。本章節(jié)素質(zhì)培養(yǎng)要求（支持課程目標1）：1．掌握靈活使用高級排版技術，能夠快速、高效、準確地完成工作。本章節(jié)能力培養(yǎng)要求（支持課程目標2）：1．掌握WPS文字高級排版技巧，能高效快速完成排版工作。15WPS表格高級應用本章節(jié)知識學習要求：1．表格編輯：WPS表格基本操作、輸入數(shù)據(jù)、填充、復制與選擇性粘貼、條件格式。2．公式與計算：運算符與表達式、輸入公式、函數(shù)。3．單元格引用：相對地址引用、絕對地址引用、混合地址引用、外部引用。4．常用函數(shù)：MAX函數(shù)與MIN函數(shù)、IF函數(shù)、SUMIF函數(shù)與SUMIFS函數(shù)、AVERAGEIF函數(shù)、COUNT函數(shù)與COUNTA函數(shù)、COUNTIF函數(shù)與COUNTIFS函數(shù)、VLOOKUP函數(shù)與HLOOKUP函數(shù)。5．數(shù)據(jù)處理與分析：數(shù)據(jù)有效性、數(shù)據(jù)排序、數(shù)據(jù)篩選、刪除重復項、分類匯總、數(shù)據(jù)透視表。6．圖表：創(chuàng)建圖表、編輯圖表。7．實驗：WPS練習系統(tǒng)，綜合練習。8．課程思政要點：通過公式、函數(shù)等方法，使用計算機技術解決學習工作生活的實際問題。重點：1．數(shù)據(jù)處理與分析中能夠提高效率和準確性。2．公式函數(shù)，數(shù)據(jù)處理與分析。難點：1．公式函數(shù)，數(shù)據(jù)處理與分析。本章節(jié)素質(zhì)培養(yǎng)要求（支持課程目標1）：1．理解人工完成數(shù)據(jù)處理和分析容易出錯、效率低，具備利用計算機技術高效準確地解決問題的理念。本章節(jié)能力培養(yǎng)要求（支持課程目標2）：1．能使用WPS表格高效、準確地完成數(shù)據(jù)處理與分析，解決問題的理念和能力。16WPS演示高級應用本章節(jié)知識學習要求：1．演示文稿的設計理念：演示文稿的內(nèi)容設計、演示文稿設計的原則。2．創(chuàng)建演示文稿：新建演示文稿、幻燈片版式、新建幻燈片、添加元素。3．演示文稿設計：概述、母版、幻燈片切換、幻燈片動畫。4．演示文稿交互：超鏈接、動作按鈕、幻燈片放映。5．實驗：WPS練習系統(tǒng)，綜合練習。重點：1．快速高效設計演示文稿。2．演示文稿的設計理念。難點：1．幻燈片動畫設計本章節(jié)能力培養(yǎng)要求（支持課程目標2）：1．能使用WPS快速完成演示文稿設計，結構合理，美觀，整體效果好。六、教學安排及學時分配本課程采用線上線下混合式教學模式，學時分配與教學安排見表2。表2學時分配與教學安排章節(jié)名稱講授線上上機實驗測試1人工智能基礎篇5測試12人工智能能力篇53人工智能與創(chuàng)新實踐26實驗1-百度人工智能體驗實驗2-EasyDL-模型訓練實踐實驗3-WPSAI實踐實驗4-人工智能與創(chuàng)新實驗4計算思維和計算21測試25計算機系統(tǒng)