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信息技术 第一课 无处不在的人工智能人工智能
课题 无处不在的人工智能 单元 第一单元 学科 信息技术 年级 九年级
教材分析 该教材旨在培养学生的信息技术素养，包括信息获取、信息处理和信息应用等方面的知识和能力。内容涵盖了数据的介绍以及大数据相关算法的介绍等方面，教材注重实践操作，通过案例和实践项目来锻炼学生的实际操作能力。这有助于学生将所学的知识应用到实际情境中，并提升他们的问题解决能力，粤教版《信息技术》九年级教材内容全面，并结合实践操作和案例分析，旨在培养学生的信息技术素养和实际应用能力，为他们建立坚实的信息技术基础打下良好的基础。
教学目标 1、信息意识：了解人工智能对社会、经济、伦理和个人生活的影响，培养对信息时代的认知和理解。2、计算思维：培养问题解决能力，学习以计算机科学思维方式分析和解决问题。3、数字化学习与创新：使用信息技术工具进行学习，并激发在数字环境下的创造力和创新精神，培养利用技术解决问题的能力。4、信息社会责任：能够强调数据共享和使用的责任，包括确保数据安全、保护隐私以及遵守相关法规和道德准则。
重点 一、初识人工智能二、人工智能技术的基本特征三、人工智能在社会中的应用
难点 1、人工智能技术的基本特征
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 人工智能的飞速发展，为制造、教育、交通、安防、医疗等各行各业的发展和社会服务带来了前所未有的变化，深刻改变了人类的社会生活，让人们的学习更个性化，工作更便捷，生活更美好。人工智能技术也是我国建设网络强国、数字中国的关键核心技术支撑之一。国务院印发的《新一代人工智能发展规划》提出了面向2030年我国新一代人工智能发展的指导思想、战略目标、重点任务和保障措施，部署构筑我国人工智能发展的先发优势，加快建设创新型国家和世界科技强国。 在本单元中，我们将通过学习人工智能的应用案例，了解人工智能的内涵与应用领域，了解人工智能技术运用的知识和方法，感受人工智能为社会的发展带来的巨大影响。随着科技的进步，一个从前只存在于科幻电影中的概念—人工智能正逐渐走进人们的生活。人工智能是经济发展的新引擎、社会发展的加速器，正在深刻改变人类社会生活，改变世界。 通过老师讲解视频的观看以及学生之间的相互讨论生活中的人工智能 帮助学生理解人工智能的概念，打开课堂。
讲授新课 03 初识人工智能人工智能是研究、开发利用数字计算机或者是数字计算机控制的机器来模拟、延伸和扩展人的智能，通过感知环境、获取知识和使用知识，以获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统的一门学科。人工智能的研究领域包括机器人、专家系统、语音识别、图像识别、自然语言处理和自动驾驶等。 人工智能研究的基本内容如下。(1)知识表示。知识表示研究如何将人类知识形式化或者模型化知识表示的方法包括符号表示法、连接机制表示法等。符号表示法是用各种包含具体含义的符号，以不同的方式和顺序组合起来表示知识的方法。连接机制表示法是把各种物理对象以不同的方式和顺序连接起来，并在其间传递和加工各种信息，以此来表示相关的概念及知识。(2)机器感知。机器感知研究如何使计算机具有类似人的感知能力，如机器视觉、机器听觉、机器触觉等。(3)机器思维。机器思维研究如何有目的地处理通过感知得来的外部信息和机器内部的工作信息。(4)机器学习。机器学习研究如何使计算机具有类似人的学习能力，使它能通过学习自主获取知识。(5)机器行为。机器行为研究如何使计算机具有与外界环境交互的能力，如智能机械手、智能机器人、自然语言生成器等04人工智能技术的基本特征人工智能是计算机科学的一个分支，它试图探寻智能的实质，并生产出一种新的能同人类智能相似的方式做出反应的智能机器。一般而言，人工智能技术的基本特征主要如下。(1)具备信息获取能力。人工智能技术可以采用图像、声音、气体和振动等传感器，让智能机器人模拟人的眼睛、耳朵、鼻子、皮肤等感觉器官获取客观世界的信息。例如，自动驾驶汽车可以通过摄像机获取实时路况信息，智能音箱可以获取声音信息，智能空调系统可以获取外界空气PM，的数值和室内温度的变化等信息。(2)具备信息传输和存储能力。人工智能技术可以把智能机器人获取的热、力、声、光、电等信号传输到控制中心，并转换为数据存储起来，供智能机器人进行信息处理及使用。(3)具备学习能力。人工智能技术可以利用机器学习技术，使智能机器人对存储的数据进行辨识、比较、分类，获取知识和经验。例如:智能翻译机器人可以通过学习不同语言的发音和语义，获得翻译的知识和经验:智能弈棋机器人可以通过学习各种棋谱，获得弈棋的知识和经验。(4)具备思维和决策能力。人工智能技术可以运用算法和计算机高速的运算能力，使智能机器人能够推理、分析、判断问题，形成解决问题的方案，并选择最优化方案进行决策。例如，汽车导航系统就是根据起点和终点的道路交通状况，择优生成汽车行驶路线，供用户选择。 (5)具备行动能力。人工智能技术可以使智能机器人具有表达思想、解决问题、执行决策信息的能力，即具有说、写、画等能力，如智能机械手、无人机、自然语言生成器等可以执行相应的任务合作探究2016年，“阿尔法围棋” (AlphaGo)以4:1的总比分战胜了围棋世界冠军、职业九段选手季世石。此次围棋大赛引起了全球的广泛关注，其结果震撼了世人，并直接开启了人工智能的新纪元。请与同学一起搜索相关信息，了解智能弈棋机器人是如何下棋和如何进行学习的。 小组讨论观察身边人工智能产品的结构特征以及使用过程，与同学开展交流讨论，填写表1-l。 05 人工智能在社会中的应用人工智能相关领域的研究成果已被广泛地应用于国民生活、工业生产、国防建设等多个领域，为我们提供舒适、便捷和高效的服务。其中,自动驾驶、自然语言处理、图像识别、智能机器人等领域备受关注。应用1.自动驾驶自动驾驶是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统。它利用车载传感器感知车辆周围环境，并根据传感器获得道路、车辆位置和障碍物距离等信息(图1-1)，结合系统数据库中的地图和道路资料，通过车内智能驾驶仪控制车辆的转向、速度和行进路线，从而使车辆安全行驶。随着人工智能、自动控制、定位技术以及传感器技术等的飞速发展，汽车逐渐发展为以智能系统为核心的轮式机器人，人与车、车与车、车与物的交互方式正逐渐改变应用2.自然语言处理自然语言处理的主要目标是让人类自然语言能够更容易被计算机识别和理解，如图1-2所示，其主要应用包括人机交互、机器翻译、信息查找和生活协助等领域。在自然语言处理系统中，识别率并不是唯一的指标，因此不能完全靠识别率评价其性能。对于整个系统来说，对文字和语言的识别应具有学习能力，自主学习的自然语言处理系统才能具有良好的自适应性、跨平台性以及跨语种性。应用3.图像识别图像和视频已成为互联网中主要的信息媒介，图像识别也随之成为互联网重要的技术应用领域，其中两个核心问题是图像分类和物体检测，如图1-3所示。图像分类是对图像整体的语义内容进行类别判定物体检测是识别图像中特定物体出现的区域并对其类别进行判定。与图像分类相比，物体检测更加关注图像的局部区域和特定的物体类别集合，通常被视为更加复杂的图像识别问题应用4.智能机器人智能机器人能够理解人类语言，用人类语言与操作者对话，它形成的“意识”使它得以在外界环境中生存。它能分析面临的情况，能调整自己的动作以达到操作者所提出的全部要求，能拟订标准动作，并在信息不充分或环境迅速变化的情况下完成一系列动作，如图1-4所示。智能机器人至少须具备三个要素:一是感觉要素，能够侦测周围环境信息;二是运动要素，能根据外界做出反应性动作;三是思考要素，能根据感觉要素所得到的信息，思考做出什么样的动作。因此，智能机器人无须人为干预，就能够在各种环境下自动完成各项拟人任务。自主型机器人一般具有感知、处理、决策、执行等模块，可以独立地活动和处理所遇到的问题。小组讨论进入“学习强国”网站或打开“学习强国”APP，搜索“人工智能”关键字，观看《人工智能与信息社会》视频，结合人工智能在社会生活中的应用例子，填写表1-2。 反思评价学而不思则罔，思而不学则殆。对自己在本课中的学习进行评价，对照表1-3，在相应的O里画“ √”，在“其他收获”栏里留言。 06 知识拓展 1、人工智能介绍视频。2、有关人工智能的视频。3、人工智能在生活中有哪些应用？4、如何学好人工智能？ 学生之间互相讨论在我们日常生活中如何有哪些人工智能的应用。学生通过观看课件和听老师讲解，了解人工智能的基本特征。 通过老师讲解课件的观看以及学生之间的相互讨论人工智能在生活中的应用学生通过观看视频和自我思考我们生活中如何学好人工智能。 帮助学生积极融入课堂，提高学生学习积极性。学生通过边看边听的形式更深刻地了解人工智能的一些基本特征。帮助学生更直观地了解生活中已经存在的一些人工智能应用场景。 让学生通过视频思考，进一步加深对课堂所学内容的理解。
布置作业 1、上网了解什么是人工智能2、上网了解人工智能在生活中的应用3、上网了解人工智能对生活的影响 完成作业 培养学生查阅资料的能力，分析解决问题的能力
课堂小结 在人工智能课堂中，我们深入探讨了人工智能的核心概念、技术和应用。通过学习基础数学知识。课程引导我们了解了人工智能对社会的影响，以及伦理和隐私等相关问题。通过案例分析和实践项目，我们将所学知识应用于真实世界中，并从中领悟到人工智能在医疗、金融、交通等领域的巨大潜力。最后，我们对未来人工智能技术发展趋势进行了展望，了解了人工智能在不断演进的同时如何塑造着我们的未来生活和工作。这门课程为我们打下了坚实的人工智能基础，让我们明白了这一领域的无限可能性，也为我们未来的学习和职业规划指明了方向。 分组总结归纳 锻炼学生的总结能力，逻辑思维、语言表达能力。
板书 一、初识人工智能二、人工智能技术的基本特征三、人工智能在社会中的应用 学习、记忆、勾画知识点 明确教学内容及重点和难点
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《第一课 无处不在的人工智能》
粤教版 信息技术
九年级
内容总览
目录
05
人工智能在社会中的应用
07
课堂总结
拓展延伸
06
人工智能技术的基本特征
04
初始人工智能
03
教学目标
01
新知导入
02
板书设计
08
教学目标
1、信息意识：了解人工智能对社会、经济、伦理和个人生活的影响，培养对信息时代的认知和理解。
2、计算思维：培养问题解决能力，学习以计算机科学思维方式分析和解决问题。
3、数字化学习与创新：使用信息技术工具进行学习，并激发在数字环境下的创造力和创新精神，培养利用技术解决问题的能力。
4、信息社会责任：能够强调数据共享和使用的责任，包括确保数据安全、保护隐私以及遵守相关法规和道德准则。
新知导入
人工智能的飞速发展，为制造、教育、交通、安防、医疗等各行各业的发展和社会服务带来了前所未有的变化，深刻改变了人类的社会生活，让人们的学习更个性化，工作更便捷，生活更美好。人工智能技术也是我国建设网络强国、数字中国的关键核心技术支撑之一。
国务院印发的《新一代人工智能发展规划》提出了面向2030年我国新一代人工智能发展的指导思想、战略目标、重点任务和保障措施，部署构筑我国人工智能发展的先发优势，加快建设创新型国家和世界科技强国。
知识导图
新知导入
在本单元中，我们将通过学习人工智能的应用案例，了解人工智能的内涵与应用领域，了解人工智能技术运用的知识和方法，感受人工智能为社会的发展带来的巨大影响。
知道人工智能的概念。
了解人工智能技术的基本特征。
知道人工智能的概念。
新知导入
随着科技的进步，一个从前只存在于科幻电影中的概念一人工智能正逐渐走进人们的生活。人工智能是经济发展的新引擎、社会发展的加速器，正在深刻改变人类社会生活，改变世界。
03、初识人工智能
新知讲解
人工智能是研究、开发利用数字计算机或者是数字计算机控制的机器来模拟、延伸和扩展人的智能，通过感知环境、获取知识和使用知识，以获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统的一门学科。人工智能的研究领域包括机器人、专家系统、语音识别、图像识别、自然语言处理和自动驾驶等。
新知讲解
人工智能研究的基本内容如下。
(1)知识表示。知识表示研究如何将人类知识形式化或者模型化知识表示的方法包括符号表示法、连接机制表示法等。符号表示法是用各种包含具体含义的符号，以不同的方式和顺序组合起来表示知识的方法。连接机制表示法是把各种物理对象以不同的方式和顺序连接起来，并在其间传递和加工各种信息，以此来表示相关的概念及知识。
新知讲解
(2)机器感知。机器感知研究如何使计算机具有类似人的感知能力，如机器视觉、机器听觉、机器触觉等。
(3)机器思维。机器思维研究如何有目的地处理通过感知得来的外部信息和机器内部的工作信息。
新知讲解
(4)机器学习。机器学习研究如何使计算机具有类似人的学习能力，使它能通过学习自主获取知识。
(5)机器行为。机器行为研究如何使计算机具有与外界环境交互的能力，如智能机械手、智能机器人、自然语言生成器等。
04、人工智能技术的基本特征
新知讲解
人工智能是计算机科学的一个分支，它试图探寻智能的实质，并生产出一种新的能同人类智能相似的方式做出反应的智能机器。
新知讲解
一般而言，人工智能技术的基本特征主要如下。
(1)具备信息获取能力。人工智能技术可以采用图像、声音、气体和振动等传感器，让智能机器人模拟人的眼睛、耳朵、鼻子、皮肤等感觉器官获取客观世界的信息。例如，自动驾驶汽车可以通过摄像机获取实时路况信息，智能音箱可以获取声音信息，智能空调系统可以获取外界空气PM，的数值和室内温度的变化等信息。
新知讲解
(2)具备信息传输和存储能力。人工智能技术可以把智能机器人获取的热、力、声、光、电等信号传输到控制中心，并转换为数据存储起来，供智能机器人进行信息处理及使用。
新知讲解
(3)具备学习能力。人工智能技术可以利用机器学习技术，使智能机器人对存储的数据进行辨识、比较、分类，获取知识和经验。例如:智能翻译机器人可以通过学习不同语言的发音和语义，获得翻译的知识和经验:智能弈棋机器人可以通过学习各种棋谱，获得弈棋的知识和经验。
新知讲解
(4)具备思维和决策能力。人工智能技术可以运用算法和计算机高速的运算能力，使智能机器人能够推理、分析、判断问题，形成解决问题的方案，并选择最优化方案进行决策。例如，汽车导航系统就是根据起点和终点的道路交通状况，择优生成汽车行驶路线，供用户选择。
新知讲解
(5)具备行动能力。人工智能技术可以使智能机器人具有表达思想、解决问题、执行决策信息的能力，即具有说、写、画等能力，如智能机械手、无人机、自然语言生成器等可以执行相应的任务。
下棋过程：
智能机器人使用搜索算法来浏览可能的棋局，以找到最优解或者接近最优解的下法。
机器人会利用一个评估函数来对当前棋局的优劣进行评估。基于搜索算法和评估函数的结果，机器人选择最优的下法。
学习过程：
一些智能弈棋机器人通过监督学习来学习下棋。另一些机器人则采用强化学习方法，根据每次下棋的结果调整自己的策略，逐渐改进下棋水平。
合作探究
2016年，“阿尔法围棋” (AlphaGo)以4:1的总比分战胜了围棋世界冠军、职业九段选手季世石。此次围棋大赛引起了全球的广泛关注，其结果震撼了世人，并直接开启了人工智能的新纪元。请与同学一起搜索相关信息，了解智能弈棋机器人是如何下棋和如何进行学习的。
小组讨论
观察身边人工智能产品的结构特征以及使用过程，与同学开展交流讨论，填写表1-l。
序号 讨论内容 讨论结果
1 人类智能系统解决问题的基本过程是怎样的
2 智能机器人具有哪些基本特征
3 举例说明智能机器人的基本结构
定义问题、收集信息、分析问题、制定计划、实施、评估、反馈和调整
感知能力、决策能力、自主行为、学习能力、交互能力、自我意识
感知模块、决策与规划模块、执行控制模块、学习与优化模块、用户交互界面
05、人工智能在社会中的应用
新知讲解
人工智能相关领域的研究成果已被广泛地应用于国民生活、工业生产、国防建设等多个领域，为我们提供舒适、便捷和高效的服务。其中,自动驾驶、自然语言处理、图像识别、智能机器人等领域备受关注。
新知讲解
新知讲解
自动驾驶是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统。它利用车载传感器感知车辆周围环境，并根据传感器获得道路、车辆位置和障碍物距离等信息(图1-1)，结合系统数据库中的地图和道路资料，通过车内智能驾驶仪控制车辆的转向、速度和行进路线，从而使车辆安全行驶。随着人工智能、自动控制、定位技术以及传感器技术等的飞速发展，汽车逐渐发展为以智能系统为核心的轮式机器人，人与车、车与车、车与物的交互方式正逐渐改变。
新知讲解
应用1.自动驾驶
图1-1
新知讲解
自然语言处理的主要目标是让人类自然语言能够更容易被计算机识别和理解，如图1-2所示，其主要应用包括人机交互、机器翻译、信息查找和生活协助等领域。在自然语言处理系统中，识别率并不是唯一的指标，因此不能完全靠识别率评价其性能。对于整个系统来说，对文字和语言的识别应具有学习能力，自主学习的自然语言处理系统才能具有良好的自适应性、跨平台性以及跨语种性。
新知讲解
应用2.自然语言处理
图1-2
新知讲解
图像和视频已成为互联网中主要的信息媒介，图像识别也随之成为互联网重要的技术应用领域，其中两个核心问题是图像分类和物体检测，如图1-3所示。图像分类是对图像整体的语义内容进行类别判定物体检测是识别图像中特定物体出现的区域并对其类别进行判定。与图像分类相比，物体检测更加关注图像的局部区域和特定的物体类别集合，通常被视为更加复杂的图像识别问题。
新知讲解
应用3.图像识别
图1-3
新知讲解
智能机器人能够理解人类语言，用人类语言与操作者对话，它形成的“意识”使它得以在外界环境中生存。它能分析面临的情况，能调整自己的动作以达到操作者所提出的全部要求，能拟订标准动作，并在信息不充分或环境迅速变化的情况下完成一系列动作，如图1-4所示。
新知讲解
应用4.智能机器人
图1-4
新知讲解
智能机器人至少须具备三个要素:一是感觉要素，能够侦测周围环境信息;二是运动要素，能根据外界做出反应性动作;三是思考要素，能根据感觉要素所得到的信息，思考做出什么样的动作。因此，能机器人无须人为干预，就能够在各种环境下自动完成各项拟人任务。自主型机器人一般具有感知、处理、决策、执行等模块，可以独立地活动和处理所遇到的问题。
新知讲解
应用4.智能机器人
图1-4
小组讨论
进入“学习强国”网站或打开“学习强国”APP，搜索“人工智能”关键字，观看《人工智能与信息社会》视频，结合人工智能在社会生活中的应用例子，填写表1-2。
序号 讨论内容 讨论结果
1 人工智能的概念
2 人工智能对社会发展的影响
人工智能是指通过模拟、延伸或扩展人类智能的各种理论、方法、技术和应用系统。
人工智能技术的发展将带来新的产业和就业机会，同时也可能导致某些传统行业的变革。自动化生产、智能物流、智能金融等领域都有望得到提升。
反思评价
学而不思则罔，思而不学则殆。对自己在本课中的学习进行评价，对照表1-3，在相应的O里画“ √”，在“其他收获”栏里留言。
序号 学习内容 能否掌握
1 知道人工智能的概念 能 √ 不能O
2 了解人工智能技术的基本特征 能 √ 不能 O
3 知道人工智能的应用场景 能 √ 不能 O
其他收获：掌握人工智能技能有助于在信息技术、数据科学、机器学习工程、深度学习研究等领域寻找就业机会。这些领域目前非常热门，且拥有广泛的应用前景
06、知识拓展
知识拓展
1、人工智能介绍视频
知识拓展
2、有关人工智能的视频。
知识拓展
3、人工智能在生活中有哪些应用？
（1）智能助理：虚拟助手如Siri、Alexa和Google Assistant利用自然语言处理和机器学习帮助人们进行日常任务和获取信息。
（2）医疗保健：人工智能在医学影像分析、疾病诊断和个性化治疗方面有广泛的应用。它可以帮助医生更快速地发现异常，并提供更好的治疗建议。
（3）智能家居：智能家居设备如智能音箱、智能灯具和智能安防系统利用人工智能技术改善生活质量，提高家居安全性和便利性。
知识拓展
4、如何学好人工智能？
(1)建立扎实的数学和编程基础：人工智能涉及大量数学知识，包括线性代数、概率统计和微积分。此外，编程技能也是至关重要的，特别是Python、R和其他数据科学相关的编程语言。
(2)深入学习机器学习和深度学习：这是人工智能核心领域，你需要了解不同类型的模型、算法和它们的应用场景。掌握常见的机器学习框架如TensorFlow和PyTorch也非常重要。
07、课堂总结
课堂总结
在人工智能课堂中，我们深入探讨了人工智能的核心概念、技术和应用。通过学习基础数学知识。课程引导我们了解了人工智能对社会的影响，以及伦理和隐私等相关问题。通过案例分析和实践项目，我们将所学知识应用于真实世界中，并从中领悟到人工智能在医疗、金融、交通等领域的巨大潜力。最后，我们对未来人工智能技术发展趋势进行了展望，了解了人工智能在不断演进的同时如何塑造着我们的未来生活和工作。这门课程为我们打下了坚实的人工智能基础，让我们明白了这一领域的无限可能性，也为我们未来的学习和职业规划指明了方向。
板书设计
认识大数据
一、初识人工智能
二、人工智能技术的基本特征
三、人工智能在社会中的应用
课后作业
1、上网了解什么是人工智能
2、上网了解人工智能在生活中的应用
3、上网了解人工智能对生活的影响
谢谢
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