必修1 5.2 探秘人工智能 教案
文档属性
| 名称 | 必修1 5.2 探秘人工智能 教案 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 教科版（2019） | ||
| 科目 | 信息技术（信息科技） | ||
| 更新时间 | 2020-12-18 15:07:38 | ||
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文档简介
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必修1 5.2 探秘人工智能
课题 必修1 5.2探秘人工智能 单元 5 学科 信息技术 年级 高一
学习 目标 本项目主要包含“认识人工智能”和“揭秘智能算法”两个任务。任务一主要是了解人工智能的相关概念和应用领域；任务二主要是探究人工智能的相关算法。本节目标为：
通过人工智能典型案例，了解人工智能技术的相关概念与应用领域；
通过人工智能实际应用实例，了解人工智能技术发展的新趋势，认识人工智能在信息社会中的重要作用。
重点 了解人工智能的应用领域与发展趋势
难点 了解人工智能的相关算法。
教学过程 教师活动 学生活动 设计意图
导入 5分钟 1.学生阅读教材中的任务一
2.教师提出问题：在我们的生活和学习中，你见过哪些人工智能应用？然后以图片的形式展示人工智能的具体应用。 学生阅读，观看 引 导 学 生 了解人工智能的应用。
学生动手操作 回顾人类与人工智能的几次对战，可以感受到人工智能技术的飞速发展。请搜集相关信息，并完善表5.2.1。 学生上网搜索人工智能的相关内容并填写表格。 让学生了解人工智能的实际应用。
讲授新知： 教师讲授启发式搜索 和盲目搜索的概念。
启发式搜索：它在搜索过程中加入估价函数等启发信息，不断自动调整搜索方向，加速求解进程。
盲目搜索：按预定的控制策略进行搜索，而不考虑问题本身特性的搜索，称为盲目搜索。这种搜索一般适用于求解比较简单的问题。 学生学习启发式搜索和盲目搜索的概念。 让学生理解启发式搜索和盲目搜索的概念。
讲授新知 教师讲解八数码问题：
在一个3*3的方棋盘上放上1，2，3，4，5，6，7，8八个数，每个数码占一格，且有一个空格，这些数码可以在棋盘上由初始局面向目标局面移动，其移动规则是：与空格相邻的数码方格可以移入空格。 学生学习八数码问题。 控制策略不同，解决方案移动的步数也不相同，引导学生对搜索策略的思考。
【练一练】 请同学们设计一份迷宫图，并表述自己的启发式搜索方案。
从起点出发记录走1步能到的点、走2步能走的点、走3步能走的点……
从出口出发记录走1步能到的点、走2步能到的点、走3步能到的点……
当从起点出发的点集和从出口回退的点集有交集时，可行路径就找到了。合理即可 学生自己设计一份迷宫图，并表述自己的启发式搜索方案。 让学生进一步理解启发式搜索。
教师活动和学生活动 请同学们阅读教材128-129页，并上网搜索相关内容，填写表格5.2.2
之后教师讲解：
人工智能：利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境，获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统。
弱人工智能：实现特定功能的专用智能设备，不能真正实现推理和解决问题。
强人工智能：真正能思考、有知觉、有自我意识的人类级别的智能机器。 学生阅读教材，上网查找相关内容，填表5.2.2。 让学生进一步理解人工智能的具体应用。
教师活动 介绍“阿尔法围棋”的关键技术。
“阿尔法围棋”的核心系统属于基于神经网络的深度学习,即模拟人脑神经网络,通过大量数据分析学习了三千万盘职业棋手的棋谱,再通过增强学习的方法自我博奕,寻找比基础棋谱更多的打点来击败对手。 学生学习“阿尔法围棋”的关键技术。 让学生理解AlpahGo战胜人的关键原理。
教师活动
学生活动 介绍“机器学习”，并给学生演示游戏“plane.exe”,并将该游戏下发至学生机。
机器学习是当前人工智能的核心技术之一，目的是使计算机能模拟或实现人类的学习行为，获取新的知识或技能，重新组织己有的知识结构，从而不断完善自身的性能。 学生认真听讲，并操作一下老师下发的游戏。 让学生学习理解“机器学习”深刻内涵。同时给教学增加一定的趣味性。
教师活动 讲授“神经网络”。
它是目前人工智能领域的研究热点之一，是一种模拟动物神经网络行为特征，进行并行信息处理的算法模型。BP(back propagation)神经网络是目前应用最广泛的的算法，它是一种按照误差逆向传播算法训练的多层前馈神经网络。 学生学习“神经网络”。 让学生理解神经网络结构中的“输入层，隐藏层，输出层”这种结构。
教师活动 学生活动 讲授“神经元芯片”。
2016年 中科院发布了寒武纪神经元芯片。 学生认真听讲，并上网搜索目前研发成功的神经元芯片，填写表格5.2.3. 让学生了解神经元芯片的发展情况。
教师活动 “智能传感器”。
智能传感器是具有信息处理功能的传感器。它属于人工智能的神经末梢，用于感知外界环境，未来高敏度、高精度、高可靠性、微型化、集成化将是智能传感器的发展趋势。 学生认真听讲。 让学生了解智能传感器和其应用。
课堂小结 2 分钟 老师带领着学生一起回顾本节课的知识。
学生跟老师对本节内容进行总结。 再次巩固本堂课的知识，体现教学的完
整性。
以下为教案中提到的相关内容：
时间 机器 对战实录
1996 深蓝（Deep Blue） 战胜国际象棋世界冠军加里 ? 卡斯帕罗
夫（Garry Kasparov）
2011 沃森（IBM Waston） 在综艺节目《危险边缘》中战胜了最高
奖金得主和连胜纪录保持者
2016 阿尔法围棋（AlphaGo） 战胜世界围棋冠军李世石
2017 准星数学高考机器人
（AI-MATHS） 在单独的考场进行高考数学考试，考场内服务器切断外部网络连接，在公证机构和媒体的“监考”之下，仅凭自身的人工智能程序解题，通过打印机输出答案。高考机器人将在两个小时的考试时间内，同时作答多份试卷。
2017 Aidam智能教育机器人 通过现场直播的方式与6名高考状元同台PK，分别解答2017年高考数学试题，完成包括客观题和主观题在内的整张试卷，并按照评分标准得出最终成绩。
2018 状元（Champion）AI机器人 挑战高考作文，并击败了数位作家。
功能 人工智能体现形式
儿童及病人陪伴 健康伴侣机器人、聊天机器人、家政机器人、智能家居
搬家公司重体力劳动 搬家机器人、物流机器人
环境测试 水下机器人、特种极限机器人、矿业机器人
虚拟现实、增强现实、混合现实 VR一体机
自动驾驶 自动驾驶汽车
工业制作 焊接机器人、喷涂机器人、加工机器人
无人机救援 无人直升机、无人飞艇
智能终端 智能手机、智能手表、智能手环
公司名称 神经元芯片的名称 特点
英特尔 Loihi 整个芯片上共有超过13 万个神经元和1.3 亿个突触连接，能够根据环境变化即时编程，进行“自学习”
IBM TrueNorth 可以实时模拟大脑处理信息的过程
韩国纳沛斯半导体公司 NM500 训练和学习
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必修1 5.2 探秘人工智能
课题 必修1 5.2探秘人工智能 单元 5 学科 信息技术 年级 高一
学习 目标 本项目主要包含“认识人工智能”和“揭秘智能算法”两个任务。任务一主要是了解人工智能的相关概念和应用领域；任务二主要是探究人工智能的相关算法。本节目标为：
通过人工智能典型案例，了解人工智能技术的相关概念与应用领域；
通过人工智能实际应用实例，了解人工智能技术发展的新趋势，认识人工智能在信息社会中的重要作用。
重点 了解人工智能的应用领域与发展趋势
难点 了解人工智能的相关算法。
教学过程 教师活动 学生活动 设计意图
导入 5分钟 1.学生阅读教材中的任务一
2.教师提出问题：在我们的生活和学习中，你见过哪些人工智能应用？然后以图片的形式展示人工智能的具体应用。 学生阅读，观看 引 导 学 生 了解人工智能的应用。
学生动手操作 回顾人类与人工智能的几次对战，可以感受到人工智能技术的飞速发展。请搜集相关信息，并完善表5.2.1。 学生上网搜索人工智能的相关内容并填写表格。 让学生了解人工智能的实际应用。
讲授新知： 教师讲授启发式搜索 和盲目搜索的概念。
启发式搜索：它在搜索过程中加入估价函数等启发信息，不断自动调整搜索方向，加速求解进程。
盲目搜索：按预定的控制策略进行搜索，而不考虑问题本身特性的搜索，称为盲目搜索。这种搜索一般适用于求解比较简单的问题。 学生学习启发式搜索和盲目搜索的概念。 让学生理解启发式搜索和盲目搜索的概念。
讲授新知 教师讲解八数码问题：
在一个3*3的方棋盘上放上1，2，3，4，5，6，7，8八个数，每个数码占一格，且有一个空格，这些数码可以在棋盘上由初始局面向目标局面移动，其移动规则是：与空格相邻的数码方格可以移入空格。 学生学习八数码问题。 控制策略不同，解决方案移动的步数也不相同，引导学生对搜索策略的思考。
【练一练】 请同学们设计一份迷宫图，并表述自己的启发式搜索方案。
从起点出发记录走1步能到的点、走2步能走的点、走3步能走的点……
从出口出发记录走1步能到的点、走2步能到的点、走3步能到的点……
当从起点出发的点集和从出口回退的点集有交集时，可行路径就找到了。合理即可 学生自己设计一份迷宫图，并表述自己的启发式搜索方案。 让学生进一步理解启发式搜索。
教师活动和学生活动 请同学们阅读教材128-129页，并上网搜索相关内容，填写表格5.2.2
之后教师讲解：
人工智能：利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境，获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统。
弱人工智能：实现特定功能的专用智能设备，不能真正实现推理和解决问题。
强人工智能：真正能思考、有知觉、有自我意识的人类级别的智能机器。 学生阅读教材，上网查找相关内容，填表5.2.2。 让学生进一步理解人工智能的具体应用。
教师活动 介绍“阿尔法围棋”的关键技术。
“阿尔法围棋”的核心系统属于基于神经网络的深度学习,即模拟人脑神经网络,通过大量数据分析学习了三千万盘职业棋手的棋谱,再通过增强学习的方法自我博奕,寻找比基础棋谱更多的打点来击败对手。 学生学习“阿尔法围棋”的关键技术。 让学生理解AlpahGo战胜人的关键原理。
教师活动
学生活动 介绍“机器学习”，并给学生演示游戏“plane.exe”,并将该游戏下发至学生机。
机器学习是当前人工智能的核心技术之一，目的是使计算机能模拟或实现人类的学习行为，获取新的知识或技能，重新组织己有的知识结构，从而不断完善自身的性能。 学生认真听讲，并操作一下老师下发的游戏。 让学生学习理解“机器学习”深刻内涵。同时给教学增加一定的趣味性。
教师活动 讲授“神经网络”。
它是目前人工智能领域的研究热点之一，是一种模拟动物神经网络行为特征，进行并行信息处理的算法模型。BP(back propagation)神经网络是目前应用最广泛的的算法，它是一种按照误差逆向传播算法训练的多层前馈神经网络。 学生学习“神经网络”。 让学生理解神经网络结构中的“输入层，隐藏层，输出层”这种结构。
教师活动 学生活动 讲授“神经元芯片”。
2016年 中科院发布了寒武纪神经元芯片。 学生认真听讲，并上网搜索目前研发成功的神经元芯片，填写表格5.2.3. 让学生了解神经元芯片的发展情况。
教师活动 “智能传感器”。
智能传感器是具有信息处理功能的传感器。它属于人工智能的神经末梢，用于感知外界环境，未来高敏度、高精度、高可靠性、微型化、集成化将是智能传感器的发展趋势。 学生认真听讲。 让学生了解智能传感器和其应用。
课堂小结 2 分钟 老师带领着学生一起回顾本节课的知识。
学生跟老师对本节内容进行总结。 再次巩固本堂课的知识，体现教学的完
整性。
以下为教案中提到的相关内容：
时间 机器 对战实录
1996 深蓝（Deep Blue） 战胜国际象棋世界冠军加里 ? 卡斯帕罗
夫（Garry Kasparov）
2011 沃森（IBM Waston） 在综艺节目《危险边缘》中战胜了最高
奖金得主和连胜纪录保持者
2016 阿尔法围棋（AlphaGo） 战胜世界围棋冠军李世石
2017 准星数学高考机器人
（AI-MATHS） 在单独的考场进行高考数学考试，考场内服务器切断外部网络连接，在公证机构和媒体的“监考”之下，仅凭自身的人工智能程序解题，通过打印机输出答案。高考机器人将在两个小时的考试时间内，同时作答多份试卷。
2017 Aidam智能教育机器人 通过现场直播的方式与6名高考状元同台PK，分别解答2017年高考数学试题，完成包括客观题和主观题在内的整张试卷，并按照评分标准得出最终成绩。
2018 状元（Champion）AI机器人 挑战高考作文，并击败了数位作家。
功能 人工智能体现形式
儿童及病人陪伴 健康伴侣机器人、聊天机器人、家政机器人、智能家居
搬家公司重体力劳动 搬家机器人、物流机器人
环境测试 水下机器人、特种极限机器人、矿业机器人
虚拟现实、增强现实、混合现实 VR一体机
自动驾驶 自动驾驶汽车
工业制作 焊接机器人、喷涂机器人、加工机器人
无人机救援 无人直升机、无人飞艇
智能终端 智能手机、智能手表、智能手环
公司名称 神经元芯片的名称 特点
英特尔 Loihi 整个芯片上共有超过13 万个神经元和1.3 亿个突触连接，能够根据环境变化即时编程，进行“自学习”
IBM TrueNorth 可以实时模拟大脑处理信息的过程
韩国纳沛斯半导体公司 NM500 训练和学习
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