(共15张PPT)
情境导入：
本单元主题：智能技术初体验
数据、算法和算力是人工智能的三大技术基础，其中，算法是人工智能的核心，算法的发展将直接推动人工智能的发展。
人工智能客服有时会答非所问，这是为什么呢
导航系统为什么能给出多条规划路径
《第8课 人工智能中的算法》
2023年浙教版 八年级下册
-第2单元 智能技术初体验 -
珠珠老师
信息科技 课件
2022新版课标内容
1
活动1：搜索
2
活动2：推理
《目录》
信息科技
3
活动3：预测
01
搜索
活动1
01.知识点讲解
搜索是人工智能解决问题的基本方法之一，搜索策略的优劣将直接影响智能系统的性能与效率。
搜索一般可分为盲目搜索和启发式搜索。盲目搜索是按预定的搜索策略进行搜索，需要穷举解决问题的所有可能的方法，从中得到最优解。启发式搜索是在搜索过程中加入与问题有关的启发式信息，用以指导搜索朝着最有希望的方向前进，加速问题的求解过程。
在九宫格棋盘中，放置了编码为1～8的8个棋子，剩下少个空格，只能通过向空格移动棋子来改变棋盘的布局。如何移动棋子，才能将如图8-1所示的初始布局变为如图8-2所示的目标布局，且移动次数最少。
活动1：搜索
01
01.知识点讲解
活动1：搜索
01
在初始状态下,能直接移动到空格的棋子只有4个，分别是:1号、8号、4号和6号。
育目搜索会对每一种可能进行尝试，并在前一步尝试的基础上，继续进行下一步所有可能的尝试，穷举所有可以达到与目标布局相符的走步序列。
启发式搜索会对初始布局和目标布局进行比对，发现3～7号棋与目标布局一致，移动8号棋后的布局比移动1号棋更接近目标布局，所以选择移动8号棋，从而得到如图8-3所示的状态。接着以图8-3为初始布局，继续比对目标布局，进行搜索走步，直至与目标布局完全匹配，则搜索结束，并给出最合理的走步序列。
01.知识点讲解
活动1：搜索
01
人工智能中的经典搜索算法还有:盲目搜索中的一致代价搜索、深度受限搜索等;启发式搜索中的有贪婪最佳优先算法、A*搜索等，还有超越经典算法的其他搜索方法，如爬山法、模拟退火搜索等。
助力知识
02
推理
活动2
01.知识点讲解
活动2：推理
02
逻辑推理是人类思维活动的一个重要功能,通过演绎和归纳等手段对已有观测现象进行分析，并加以判断。使用计算机模拟人类的思维活动，是人工智能研究方向之一。
专家系统是逻辑推理在人工智能领域的一个重要应用。简单地说，所谓专家系统，就是具备面向特定领域的专家知识，并能够基于这些领域知识，以类似专家的思维进行推理，完成某一特定专家任务的计算机系统。
专家系统一般包括人—机交互界面、知识库和推理机三个主要组成部分。推理机也称为推理引擎或推理机制，是专家系统的核心，是专家系统处理知识和使用知识获得结论的机制。推理机会根据用户提供的信息，结合知识库中专业领域知识，应用推理规划来获取问题的解决方案。如图8-4所示，灾害性天气预报专家系统可根据当时实际气象资料，推算出短时内冰雹的落区及概率的大小。
03
预测
活动3
01.知识点讲解
活动3：预测
03
人工智能技术在预测学领域发挥出越来越重要的作用，通过预测未来发展趋势,帮助人们做出科学合理的决策。
回归分析是人工智能预测的重要技术手段。回归分析用来了解两个或者多个变量之间是否相关、相关方向及强度，通过研究分析不同变量之间存在的关系，帮助人们了解在自变量变化时因变量的变化量，建立回归模型，利用回归模型进行预测分析。
回归分析是气象统计分析中常用的一种方法，尤其在气象预报中为国内外气象台站所常用。例如，要预报某地某月份的平均气温(习惯上称为预报量，用y表示)，需要收集各种与之有关的气象要素(称为预报因子，用x、g……表示)，利用回归分析方法分析预报因子x与y之间的相互关系，根据如图8-5所示的散点图确定拟合的函数形式，求出关于x、y的方程式，最后就可以利用方程式对未来的平均气温作出预报估计。
01.知识点讲解
活动3：预测
03
助力知识
贝叶斯分析是一种根据概率统计知识对数据进行分析的方法。该方法认为，某个事件发生的概率不仅与先前这个事件发生的概率（(称为先验概率）有关，而且也与后期计算该事件概率时所观测到的“新近”信息有关，这些“新近”信息对先验概率产生影响，从而得到了既考虑了历史事实、又重视了当前事实的后验概率。
1.常常有这样的现象，两个用户用手机登录同一个购物网站，网站推荐给他们的商品完全不一样。结合所学的知识，试着分析一下原因。
2．现代天气预报的准确度越来越高，是否也与人工智能中的算法有关呢 请查找资料后和同学一起探讨一下吧!
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巩固练习
1
活动1：搜索
2
活动2：推理
《总结》
信息科技
3
活动3：预测
《感谢观看》
- Thank for Viewing -
珠珠老师
2023年浙教版 八年级下册《第8课 人工智能中的算法》教学设计
教学内容分析
本节课是2023年浙教版出版的八年级下册第二单元第4课。本节课分为四个活动：“搜索”“推理”“预测”三部分内容组成。学生通过小组合作探究学习逐步掌握本节课的知识点，具备一定的小组合作能力、探究能力、创新能力等，提升信息社会责任，综合提升信息素养。
教学目标及核心素养指向
1、通过对棋局分析、天气预报专家系统、平均气温预测等案例的分析，初步了解搜索、推理和预测在人工智能中的应用（信息意识、计算思维） 2、通过与比传统方法处理同类问题效果的对比,体会人工智能的高效便捷。（信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任）
教学重难点
教学重点： 1、通过对棋局分析、天气预报专家系统、平均气温预测等案例的分析，初步了解搜索、推理和预测在人工智能中的应用 设计原因：搜索、推理和预测是本节课的主要内容，知识点的渗透需要作为重点内容。 教学难点： 通过与比传统方法处理同类问题效果的对比,体会人工智能的高效便捷 设计原因：传统方法处理同类问题效果的对比此部分对学生来说难度较高，应作为难点内容。
教学过程
1、情境导入（3分钟）
教师活动 学生活动
情境引入：数据、算法和算力是人工智能的三大技术基础，其中，算法是人工智能的核心，算法的发展将直接推动人工智能的发展。 人工智能客服有时会答非所问，这是为什么呢 导航系统为什么能给出多条规划路径 学生听教师引导生活中的案例,学生讨论，回答提问
设计意图： 激发学生对算法的学习兴趣并快速进入学习状态。
2、新知讲授（35分钟）
教师活动 学生活动
活动1：搜索 知识讲解 搜索是人工智能解决问题的基本方法之一，搜索策略的优劣将直接影响智能系统的性能与效率。 搜索一般可分为盲目搜索和启发式搜索。盲目搜索是按预定的搜索策略进行搜索，需要穷举解决问题的所有可能的方法，从中得到最优解。启发式搜索是在搜索过程中加入与问题有关的启发式信息，用以指导搜索朝着最有希望的方向前进，加速问题的求解过程。 在九宫格棋盘中，放置了编码为1～8的8个棋子，剩下少个空格，只能通过向空格移动棋子来改变棋盘的布局。如何移动棋子，才能将如图8-1所示的初始布局变为如图8-2所示的目标布局，且移动次数最少。 在初始状态下,能直接移动到空格的棋子只有4个，分别是:1号、8号、4号和6号。 育目搜索会对每一种可能进行尝试，并在前一步尝试的基础上，继续进行下一步所有可能的尝试，穷举所有可以达到与目标布局相符的走步序列。 启发式搜索会对初始布局和目标布局进行比对，发现3～7号棋与目标布局一致，移动8号棋后的布局比移动1号棋更接近目标布局，所以选择移动8号棋，从而得到如图8-3所示的状态。接着以图8-3为初始布局，继续比对目标布局，进行搜索走步，直至与目标布局完全匹配，则搜索结束，并给出最合理的走步序列。 重点知识 人工智能中的经典搜索算法还有:盲目搜索中的一致代价搜索、深度受限搜索等;启发式搜索中的有贪婪最佳优先算法、A*搜索等，还有超越经典算法的其他搜索方法，如爬山法、模拟退火搜索等。 活动2：推理 知识讲解 逻辑推理是人类思维活动的一个重要功能,通过演绎和归纳等手段对已有观测现象进行分析，并加以判断。使用计算机模拟人类的思维活动，是人工智能研究方向之一。 专家系统是逻辑推理在人工智能领域的一个重要应用。简单地说，所谓专家系统，就是具备面向特定领域的专家知识，并能够基于这些领域知识，以类似专家的思维进行推理，完成某一特定专家任务的计算机系统。 专家系统一般包括人—机交互界面、知识库和推理机三个主要组成部分。推理机也称为推理引擎或推理机制，是专家系统的核心，是专家系统处理知识和使用知识获得结论的机制。推理机会根据用户提供的信息，结合知识库中专业领域知识，应用推理规划来获取问题的解决方案。如图8-4所示，灾害性天气预报专家系统可根据当时实际气象资料，推算出短时内冰雹的落区及概率的大小。 活动3：预测 知识讲解 人工智能技术在预测学领域发挥出越来越重要的作用，通过预测未来发展趋势,帮助人们做出科学合理的决策。 回归分析是人工智能预测的重要技术手段。回归分析用来了解两个或者多个变量之间是否相关、相关方向及强度，通过研究分析不同变量之间存在的关系，帮助人们了解在自变量变化时因变量的变化量，建立回归模型，利用回归模型进行预测分析。 回归分析是气象统计分析中常用的一种方法，尤其在气象预报中为国内外气象台站所常用。例如，要预报某地某月份的平均气温(习惯上称为预报量，用y表示)，需要收集各种与之有关的气象要素(称为预报因子，用x、g……表示)，利用回归分析方法分析预报因子x与y之间的相互关系，根据如图8-5所示的散点图确定拟合的函数形式，求出关于x、y的方程式，最后就可以利用方程式对未来的平均气温作出预报估计。 重点知识 贝叶斯分析是一种根据概率统计知识对数据进行分析的方法。该方法认为，某个事件发生的概率不仅与先前这个事件发生的概率（(称为先验概率）有关，而且也与后期计算该事件概率时所观测到的“新近”信息有关，这些“新近”信息对先验概率产生影响，从而得到了既考虑了历史事实、又重视了当前事实的后验概率。 学生通过教师的讲解，以小组合作的方式，开展探讨交流，完成任务 活动1：搜索 小组合作探究 1.用棋局分析案例，简要说明盲目搜索和启发式搜索。 活动2：推理 小组合作探究 用天气预报专家系统案例，理解推理在人工智能中的应用。 活动3：预测 小组合作探究 1.用平均气温预测案例，理解预测在人工智能中的应用。
设计意图: 培养学生独立思考的能力，提高核心素养。
3、课堂小结（7分钟）
教师活动 学生活动
总结本课内容： 活动1：搜索 活动2：推理 活动3：预测 学生一同回答并梳理知识
设计意图： 帮助学生梳理本节课知识，加深学生对知识的理解。(共1张PPT)
学习单
211
活动1：搜索
用棋局分析案例，简要说明盲目搜索和启发式搜索。
思考与讨论
班级：8年__班
组别：______
2
活动2：推理
用天气预报专家系统案例，理解推理在人工智能中的应用。
实践探究
3
活动3：预测
用平均气温预测案例，理解预测在人工智能中的应用。
实践探究《第8课 人工智能中的算法》作业设计
作业分析
作业类型 基础型作业 探究型作业 实践型作业 跨学科综合作业
作业类别 课时作业 单元作业 学期作业
应用场景 课前预习 课中练习 课后作业
作业对象 全体学生作业 学生根据情况可选作业
设计思路 本作业设计旨在通过填空题、选择题和实践题三种题型，全面考查学生对算法基本概念、特性及应用的掌握情况。通过不同题型的组合，既检验学生的理论知识，又锻炼其实际操作能力，促进学生对算法在人工智能中重要性的理解。
作业内容
一、填空题【难度等级：★★★★】
1. 算法是解决问题的一系列明确、有限的步骤，它通常包括输入、______和输出三个基本部分。
2. 在人工智能中，算法用于模拟人类的思维过程，以实现______的功能，如语音识别、图像识别等。
3. 常见的算法类型有搜索算法、排序算法、______算法等，它们在不同的应用场景中发挥着重要作用。
4. 算法的效率通常通过时间复杂度和______复杂度来衡量，它们分别反映了算法执行所需的时间和空间资源。
5. 在编写算法时，我们需要考虑算法的______性，即算法能否在有限步骤内得到正确结果，并且每一步都是明确的。
二、选择题【难度等级：★★★】
1. 算法是解决特定问题的一组（ ）
A. 数据输入
B. 明确、有限的步骤
C. 编程语言
D. 运算结果
2. 在人工智能领域，算法的主要作用是（ ）
A. 存储数据
B. 模拟人类智能
C. 传输信息
D. 控制硬件设备
3. 下列哪项不属于算法的基本特性？（ ）
A. 有限性
B. 明确性
C. 无限循环
D. 无二义性
4. 算法的时间复杂度主要衡量的是（ ）
A. 算法占用的存储空间大小
B. 算法执行所需的时间长短
C. 算法中包含的语句数量
D. 算法处理数据的类型
5. 在人工智能中，通过调整算法参数来优化算法性能的过程称为（ ）
A. 算法设计
B. 算法实现
C. 算法调试
D. 算法优化
三、实践题【难度等级：★★★★★】
1. 请编写一个简单的排序算法（如冒泡排序），并使用伪代码或实际编程语言描述其步骤。通过具体例子说明该算法如何对一组数据进行排序。
2. 使用搜索引擎或相关在线资源，查找一种在人工智能领域广泛应用的算法（如神经网络算法、决策树算法等），并简述其基本原理和应用场景。
3. 设计一个基于算法的小游戏或简单应用，如猜数字游戏或自动计算器等。说明你在设计过程中如何应用算法来实现特定的功能，并给出实现步骤和结果展示。
