1、人工智能的产生与发展教学设计人工智能的产生与发展教学设计 课程标准课程标准 和和 教学目标教学目标 人工智能的产生与发展人工智能的产生与发展 教材内容：教材内容： 5.1 人工智能的产生与发展 适应的课程标准：适应的课程标准： 1.8 通过人工智能典型案例的剖析，了解智能信息处理的巨大进步和应用潜力，认识人工智能在 信息社会中的重要作用。 教学目标：教学目标： 能结合实例分析典型案例是否应用了人工 智能 能针对典型智能系统分析其主要采用的人 工智能方法 知道人工智能技术的发展历程， 产生进一步 学习人工智能的兴趣 观察生活中人工智能应用案例， 结合人工智 能的概念，辩证的分析人工智能的特点 通
2、过软件平台，体验人工智能的应用，用神 经网络解决分类问题 指向的核心素养：指向的核心素养： 信息意识：主动关注信息技术工具发展中的新动 向和新趋势，有意识地使用新技术处理信息。 计算思维：针对给定的任务进行需求分析，明确 需要解决的关键问题；能提取问题的基本特征，进 行抽象处理，并用形式化的方法表述问题。 信息社会责任：在信息交流或合作中，尊重不同 的信息文化，积极、主动地融入到信息社会中；对 于信息技术创新所产生的新观念和新事物，具有积 极学习的态度、理性判断和负责行动的能力。 学习环境：学习环境：有教学控制软件的多媒体机房，安装有思维导图软件。 建议课时：建议课时：1 课时 教学活动教学活
3、动 设计设计 教学环节教学环节教学过程教学过程设计意图设计意图 新课导入新课导入 ( (2 2) ) 德国人利用一种叫做恩尼格玛密码机的机器加密。 阿兰图灵加入了英美联合破译德军密码 enigma 的破译 组织，随后的五年，他便放下了手头工作，致力于破解 密码。这个 enigma 呢，每天都要更换密码形式。不过， 阿兰图灵发明了图灵机， 可以理解成现代计算机的雏形， 成功破解了 enigma，为盟军的胜利做出了至关重要的贡 献。同时，他也破译了德军潜艇-u 的密码，帮助盟军扭 转了大西洋战区的局势。 从恩尼格玛密码机和图灵机引入新 课。 案例判断案例判断 ( (3 3) ) 我们一起来看著名的
4、“图灵测试 Turing Test” 。 案例：聊天程序“尤金古斯特曼” （Eugene Goostman）冒充一个 13 岁乌克兰男孩而骗过了 33%的评 委，从而“通过”了图灵测试。 问题：机器能思考吗？机器能否和人对话？机器能 否在智力行为上表现得和人无法区分？ 通过设问，引起学生的思考。本课涉 及人工智能的发展，从图灵测试引导学生 分析，作为学生理解人工智能概念的一个 辅助点，也有助于课堂的延续。 自主学习自主学习 ( (5 5) ) 1-看图思考人工智能的概念。 问题：人工智能和机器人是不是一回事？机器还在 哪些行为上模仿人？你认为人工智能与人类智能一样 吗？ 2-阅读网络文章：细思
5、恐极从 AlphaGo 说到图 灵测试。 3-阅读文本材料，网络查询人工智能的发展历史。 很多人一提到人工智能就想到机器 人，很多人只看到人工智能某一类的应用， 通过图片的直观感受，引导学生全面的理 解人工智能的概念，通过具体的实例，引 导学生理性认识人工智能的概念，分析人 工智能的方法， 通过阅读网络文章，能理性的看待他 4-阅读网络文章：一个故意不通过图灵测试的人工 智能。 人的观点，深刻理解人工智能的概念。通 过查询人工智能的发展历史，能从中找出 各个时期人工智能的特点及典型的核心技 术。 知识讲解知识讲解 ( (2 2) ) 人工智能的概念 阅读文本，思考：为什么说“人工智能是一门交叉
6、 学科”？ 每个人对人工智能的感受都不一样， 现实生活中的人工智能应用具有特定的场 景性，学生对概念的理解可能存在感性与 片面性，引导学生正确认识人工智能的概 念。 知识讲解知识讲解 ( (8 8) ) 人工智能的方法：符号主义、联结主义、行为主义。 思考分析： 人工智能的主要方法有符号主义、联结主义、行为 主义。问题：1959 年，毕业于我国原西南联大的华裔科 学家王浩在 IBM704 计算机上证明了数学原理中全部 150 条一阶逻辑以及 200 条命题逻辑定理。请根据人工 智能的三种主要方法特点，分析该人工智能技术应用属 于哪种方法？请从现实的角度列举人工智能方法的实 例。 教师适当点拨引
7、导，帮助学生抓住核 心知识特征，引导学生了解一下人工智能 三大方法，给出一个具体实例，让学生分 析属于哪一种方法。 知识讲解知识讲解 ( (8 8) ) 观看视频：人工智能的发展 1-从计算到智能测试：图灵机模型 2-人工智能登上历史舞台 3-以符号主义表达与推理为代表的人工智能：IBM 沃森和 NELL 4-数据驱动的人工智能方法：深度学习、神经网络 （人脸识别） 5-问题引导下的人工智能学习方法：AlphaGo Zero 观看视频，让学生了解人工智能的发展， 引入社会中的实例，让学生有形象的认知。 实践体验实践体验 ( (1010) ) 用神经网络解决分类问题。要求： 访问：http:/p
8、layground.tensorflow.org/， （1） 了解网络训练平台的整体结构及具体区块的功能。 （2） 密切关注页面的动态可视化图像及训练成功所用的实 践。 （3）体验不同训练模型对神经网络的影响。 通过一个具体的实践体验，让学生直 观体验到人工智能的应用背后的原理。 课堂小结课堂小结 ( (2 2) ) 通过思维导图的形式展示本节课的知识。梳理本节课的知识。 教学设计教学设计 思路思路 通过仔细研读教材和课程标准，第五章可分 3 个课时，5.1 人工智能的产生与发展作为一节课，5.2 人工智能的 应用和 5.3 人工智能度社会的影响合起来一节课，项目挑战：“奇点”到来了吗一节课。
9、通过本章学习，学生能结合 实际人工智能应用事例及实践体验，了解人工智能的内涵及发展历程，感受人工智能对社会的巨大促进作用，了解人 工智能的发展趋势，认识到人工智能研究的目标是创造有益于人类的智能设备。 本课是第五章第一课时的内容，学生应能理解人工智能的概念，能对现实人工智能应用实例进行判断和界定，学 生对人工智能的认识仅限于生活中的一些简单应用，本课既要让学生正本清源地认识、感知人工智能，更要让学生初 步产生继续学习人工智能的兴趣，为后续学习积累知识和情感的基础，甚至让有志学生产生今后投身人工智能科学的 向往。在人工智能的概念理解上，我打算以“图灵测试”引入，让同学们从各个方面去探讨自己对人工
10、智能的理解。 “图灵测试”又是人工智能发展过程中的重要的一个历程，有助于后续知识的铺垫。我期望学生不是通过识记来获取 知识，希望同学们可以自己去感知每个时期人工智能的特点，区分每个时期人工智能的技术，能全面的厘清人工智能 的概念。通过阅读网络上的文章，引导学生思考图灵测试的不足之处。为了使学生能有更广阔的视野去感知人工智能 的发展，本节课引入了 AI 公园，从这个具体的应用场景中，同学们可以对现实中的人工智能应用实例进行判断和界 定。人工智能的应用改变了我们的日常生活，无人化时代来临，涌现出大量的无人化自动化实例，通过一个话题：从 “深蓝”到“AlphaGo”，下一步还会在哪些领域被机器打败？
11、自动驾驶真的可以应付马路上的复杂情况吗？你怎么 看人工智能作诗、弹琴？引导学生辩证的看待人工智能的发展。最后设计一个实践与体验，让学生通过访问： http:/playground.tensorflow.org/，尝试用神经网络解决分类问题。 本堂课中，我采用了多个问题来启发学生思考，对于概念类的事实性知识，则辅以案例帮助学生理解，区分知识， 也多次采用了小组研讨的方法，让学生在交流中提升，新课程提倡做中学，本课也进行了一个实践体验。本堂课总体 的思路是问题与实践中启发思想，在交流中碰撞思想，在反思中提升思想。 针对针对 核心素养核心素养 培养的培养的 设计考虑设计考虑 本课知识性内容比较多，在
12、设计时，把核心素养侧重在信息意识、计算思维和信息社会责任方面。 关于信息意识的设计：给学生提供现实生活中的真实应用场景视频，让学生联系生活，感觉到人工智能的应用， 发现自己生活中平时没有的人工智能应用。鼓励学生在小组中发表自己的看法，倾听他人的观点，实现信息更大的价 值。 关于计算思维的设计： 知识点的理解上，找寻了很多案例，鼓励学生自主阅读文本教材，结合自己的经验理解 知识，教师提出一些核心问题引导学生深入思考概念原理。 关于信息社会责任的设计： 在众多新鲜的人工智能技术发展中， 鼓励对于信息技术创新所产生的新观念和新事物， 具有积极学习的态度、理性判断和负责行动的能力，看到“无人时代”的发展，也辨证地、理性地看待当前技术的优 势与缺点。
