信息技術(shù)（第2版）（拓展模塊）教案 拓展模塊5 5.2機(jī)器學(xué)習(xí)

2/7課題名稱機(jī)器學(xué)習(xí)的基本原理與開發(fā)流程授課類型理實(shí)一體授課對(duì)象授課課時(shí)所授課程授課地點(diǎn)所授教材一、學(xué)情分析本課程授課對(duì)象為高職各專業(yè)大一學(xué)生，課程開設(shè)在大一第2學(xué)期，學(xué)生在知識(shí)儲(chǔ)備、學(xué)習(xí)特點(diǎn)和信息素養(yǎng)的情況如下：1.知識(shí)與技能儲(chǔ)備學(xué)生了解了人工智能的概念、基本特征、社會(huì)價(jià)值、和，初步了解了人工智能一些主要的研究領(lǐng)域，熟悉了一些人工智能產(chǎn)品，2.學(xué)習(xí)特點(diǎn)授課對(duì)象在學(xué)習(xí)方面表現(xiàn)出如下特點(diǎn)：（1）喜歡具體實(shí)例，厭煩抽象理論；（2）樂于接受可視化教學(xué)資源，反感靜態(tài)紙質(zhì)學(xué)習(xí)材料；（3）喜歡人工智能，具有較強(qiáng)的求知欲，希望進(jìn)一步了解人工智能的基本原理。3.信息素養(yǎng)學(xué)生具備了基礎(chǔ)的信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)，二、教學(xué)內(nèi)容機(jī)器學(xué)習(xí)項(xiàng)目1.知識(shí)目標(biāo)2.能力目標(biāo)3.素養(yǎng)目標(biāo)1.教學(xué)重點(diǎn)八、教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)策略與意圖環(huán)節(jié)一課程回顧與學(xué)習(xí)目標(biāo)(10分鐘)【問題導(dǎo)入】什么是機(jī)器學(xué)習(xí)？說(shuō)明：機(jī)器學(xué)習(xí)目前是主流的人工智能方法，人工智能技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)主要集中于機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用，機(jī)器學(xué)習(xí)已成為新一代人工智能技術(shù)的典型代表，因此，后面課程主要圍繞機(jī)器學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容展開?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】教師活動(dòng)1.提出問題，回顧以前所學(xué)內(nèi)容2.介紹本單元的學(xué)習(xí)任學(xué)生活動(dòng)2.思考記錄1.問題教學(xué)法：復(fù)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)概念，為本次課程做好鋪墊2.講授教學(xué)法：介紹學(xué)習(xí)目標(biāo)，使學(xué)生明確本次課的要求教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)策略與意圖環(huán)節(jié)二學(xué)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)的基本原理(20分鐘)1.機(jī)器學(xué)習(xí)主要任務(wù)是什么？利用以往的經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化系統(tǒng)自身的性能，其目標(biāo)就是要利用過去的歷史數(shù)據(jù)通過學(xué)習(xí)算法對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練，使模型越來(lái)越符合數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的規(guī)律或規(guī)則，最終得出性能良好的問題解決模型。2.什么是模型？機(jī)器學(xué)習(xí)旨在從歷史數(shù)據(jù)中尋找一個(gè)特定輸入和預(yù)期輸出的功能函數(shù)f(x)，該函數(shù)在機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域又被稱為模型，它可以根據(jù)給定的輸入做出判斷或預(yù)測(cè)。在機(jī)器翻譯中，模型可以根據(jù)一段英文文字輸出相應(yīng)的漢字；在語(yǔ)音識(shí)別中，模型可以根據(jù)語(yǔ)音信號(hào)判斷出說(shuō)話的內(nèi)容；在人臉識(shí)別應(yīng)用中，模型可以根據(jù)輸入的照片判斷出照片中的人是誰(shuí)；在圍棋博弈中，模型可以根據(jù)當(dāng)前的棋譜局勢(shì)預(yù)測(cè)下一步“最佳”走法的落子位置。3.怎樣建模？（1）找到一個(gè)“好用”的模型（2）用歷史數(shù)據(jù)訓(xùn)練模型4.歸納（1）面向過去找規(guī)律；（2）根據(jù)歸納出來(lái)的規(guī)律面向未來(lái)做預(yù)測(cè)。教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)講授教學(xué)法：用問題引導(dǎo)，用圖示講授機(jī)器學(xué)習(xí)的任務(wù)、模型、建模過程，引導(dǎo)學(xué)生逐步理解機(jī)器學(xué)習(xí)的基本原理教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)策略與意圖環(huán)節(jié)三學(xué)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)分類(15分鐘)1.監(jiān)督學(xué)習(xí)2.無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)聚類3.監(jiān)督學(xué)習(xí)中的分類任務(wù)與回歸任務(wù)（1）分類任務(wù)輸出離散值例：圖像分類（2）回歸任務(wù)輸出連續(xù)值例：氣溫預(yù)測(cè)教師活動(dòng)1.通過案例講解監(jiān)督學(xué)習(xí)2.通過案例講解無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)3.提問：監(jiān)督學(xué)習(xí)和無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)的區(qū)別4.通過案例講解分類任務(wù)與回歸任務(wù)學(xué)生活動(dòng)案例分析法：通過分析典型應(yīng)用案例，使學(xué)生能夠區(qū)分監(jiān)督學(xué)習(xí)和無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)、分類任務(wù)和回歸任務(wù)的不同點(diǎn)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)策略與意圖環(huán)節(jié)四學(xué)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)項(xiàng)目開發(fā)流程與步驟(30分鐘)1.明確目標(biāo)（1）明確需要解決什么問題；（2）了解實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景問題；（3）判斷問題的性質(zhì)；（4）確定性能要求；（5）可行性分析。2.準(zhǔn)備數(shù)據(jù)（1）數(shù)據(jù)收集（2）數(shù)據(jù)探索（3）數(shù)據(jù)預(yù)處理（4）數(shù)據(jù)標(biāo)注3.選擇模型（1）建立基準(zhǔn)（2）訓(xùn)練多種模型（3）評(píng)估并比較性能（4）調(diào)整功能與特征（5）選擇最合適模型4.準(zhǔn)備數(shù)據(jù)（1）劃分?jǐn)?shù)據(jù)集（2）訓(xùn)練優(yōu)化模型（3）驗(yàn)證泛化能力（4）評(píng)估模型5.上線運(yùn)行（1）模型集成（2）模型部署（3）模型監(jiān)控（4）模型維護(hù)教師活動(dòng)1.給出機(jī)器學(xué)習(xí)項(xiàng)目開發(fā)流程圖2.按照開發(fā)流程圖所示順序講授機(jī)器學(xué)習(xí)項(xiàng)目開發(fā)流程與步驟學(xué)生活動(dòng)2.積極思考，記錄講授教學(xué)法：圍繞開發(fā)流程圖講授機(jī)器學(xué)習(xí)項(xiàng)目開發(fā)流程與步驟，使學(xué)生建立總體的流程框架和具體的步驟順序教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動(dòng)策略與意圖環(huán)節(jié)五考核評(píng)價(jià)與教師