《人工智能導(dǎo)論》課程教學(xué)大綱課程名稱：人工智能導(dǎo)論IntroductiontoArtificialIntelligence課程編號：021040031課程性質(zhì)：□必修選修課程類別：□通識課程專業(yè)課程￡實踐教學(xué)適用專業(yè)：智能采礦工程專業(yè)課程學(xué)時：24學(xué)時課程學(xué)分：1.5應(yīng)開課學(xué)期：第二學(xué)期先修課程：大學(xué)計算機(jī)、Python語言b、專業(yè)概論任課學(xué)院、系部：能源科學(xué)與工程學(xué)院采礦工程系一、課程簡介《人工智能導(dǎo)論》是智能采礦專業(yè)本科生的一門重要專業(yè)課程，課程性質(zhì)為選修課。課程主要講授人工智能問題求解的一般性原理和基本思想以及一些前沿內(nèi)容，為學(xué)生提供基本的人工智能技術(shù)和有關(guān)問題的入門性知識，使學(xué)生能夠運(yùn)用人工智能技術(shù)研究分析采礦工程與智能開采技術(shù)中的實際問題。同時本課程為進(jìn)一步培養(yǎng)礦山行業(yè)智能化發(fā)展對人才和知識的需求提供基礎(chǔ)理論。二、課程教學(xué)的目標(biāo)及與畢業(yè)要求的關(guān)系（一）課程目標(biāo)課程總目標(biāo)：通過本課程學(xué)習(xí)，學(xué)生可以系統(tǒng)深入掌握人工智能技術(shù)相關(guān)原理及應(yīng)用，能夠運(yùn)用人工智能技術(shù)解決智能礦山建設(shè)過程中的具體問。同時通過課程教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考、發(fā)現(xiàn)問題，正確認(rèn)識人工智能與人類發(fā)展的關(guān)系。課程目標(biāo)1：了解人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，理解人工智能概念、發(fā)展簡史、研究內(nèi)容和方法，了解人工智能的主要應(yīng)用領(lǐng)域；課程目標(biāo)2：理解人工智能+礦業(yè)的相關(guān)應(yīng)用，熟悉礦業(yè)生產(chǎn)作業(yè)智能化及礦山智能感知的相關(guān)應(yīng)用，了解露天和地下礦山智能礦山建設(shè)案例；課程目標(biāo)3：掌握經(jīng)典人工智能技術(shù)中搜索策略、遺傳算法、群智能算法及機(jī)器學(xué)習(xí)，掌握最新的人工智能技術(shù)中深度學(xué)習(xí)以及礦山智能圖像處理技術(shù)及其相關(guān)的應(yīng)用；課程目標(biāo)4：了解礦山機(jī)器人的產(chǎn)生和發(fā)展，理解機(jī)器人智能感知、智能導(dǎo)航、智能路徑規(guī)劃和智能運(yùn)動控制技術(shù)及其相關(guān)的應(yīng)用。（二）課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系本課程目標(biāo)支持的主要畢業(yè)要求如下表：課程目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1．了解人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，理解人工智能概念、發(fā)展簡史、研究內(nèi)容和方法，了解人工智能的主要應(yīng)用領(lǐng)域；畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具：能夠針對礦產(chǎn)資源開發(fā)和利用過程中的工程問題，選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工具和信息技術(shù)工具指標(biāo)點(diǎn)5.3：能夠開發(fā)、選擇與使用現(xiàn)代工具預(yù)測、模擬及優(yōu)化復(fù)雜安全工程問題，以及理解其局限性2．理解人工智能+礦業(yè)的相關(guān)應(yīng)用，熟悉礦業(yè)生產(chǎn)作業(yè)智能化及礦山智能感知的相關(guān)應(yīng)用，了解露天和地下礦山智能礦山建設(shè)案例畢業(yè)要求2：問題分析：能夠運(yùn)用專業(yè)技能識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析采礦工程與智能開采技術(shù)中的實際問題，以獲得有效結(jié)論指標(biāo)點(diǎn)2.3：具有運(yùn)用自然科學(xué)知識進(jìn)行采礦工程與智能開采相關(guān)物理力學(xué)變量測定、數(shù)據(jù)采集與分析等能力3．掌握經(jīng)典人工智能技術(shù)中搜索策略、遺傳算法、群智能算法及機(jī)器學(xué)習(xí)，掌握最新的人工智能技術(shù)中深度學(xué)習(xí)以及礦山智能圖像處理技術(shù)及其相關(guān)的應(yīng)用畢業(yè)要求1：工程知識：能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于采礦工程（含智能開采），并能解決較復(fù)雜工程問題畢業(yè)要求2：問題分析：能夠運(yùn)用專業(yè)技能識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析采礦工程與智能開采技術(shù)中的實際問題，以獲得有效結(jié)論指標(biāo)點(diǎn)1.3：掌握用于解決復(fù)雜智能開采問題所需的工程基礎(chǔ)知識指標(biāo)點(diǎn)2.3：具有運(yùn)用自然科學(xué)知識進(jìn)行采礦工程與智能開采相關(guān)物理力學(xué)變量測定、數(shù)據(jù)采集與分析等能力4.了解礦山機(jī)器人的產(chǎn)生和發(fā)展，理解機(jī)器人智能感知、智能導(dǎo)航、智能路徑規(guī)劃和智能運(yùn)動控制技術(shù)及其相關(guān)的應(yīng)用畢業(yè)要求7：環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展：在礦產(chǎn)資源開發(fā)與利用過程中，樹立環(huán)境和諧與可持續(xù)發(fā)展理念，并運(yùn)用于工程實踐當(dāng)中指標(biāo)點(diǎn)7.2：能夠理解和評價針對復(fù)雜采礦工程問題的工程實踐對社會可持續(xù)發(fā)展的影響三、課程教學(xué)的基本內(nèi)容及教學(xué)安排（一）課程教學(xué)的內(nèi)容及學(xué)時安排知識單元知識點(diǎn)學(xué)時數(shù)課程目標(biāo)線下授課線上授課實驗/實踐1.人工智能概述知識點(diǎn)1.1：人工智能技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀；知識點(diǎn)1.2：人工智能概念及起源；知識點(diǎn)1.3：人工智能發(fā)展簡史；知識點(diǎn)1.4：人工智能研究方法、研究內(nèi)容以及主要應(yīng)用領(lǐng)域；2課程目標(biāo)12.礦山智能化知識點(diǎn)2.1：礦業(yè)智能化發(fā)展的必然趨勢；知識點(diǎn)2.2：礦業(yè)+人工智能；知識點(diǎn)2.3：礦山生產(chǎn)作業(yè)智能化；知識點(diǎn)2.4：礦山智能感知以及智能化礦山建設(shè)相關(guān)案例簡介；4課程目標(biāo)23.搜索策略、遺傳算法以及群智能算法知識點(diǎn)3.1：搜索概念、盲目圖搜索策略以及啟發(fā)式圖搜索策略；知識點(diǎn)3.2：遺傳算法，基于遺傳算法的生產(chǎn)調(diào)度方法；知識點(diǎn)3.3：：模擬鳥群行為的粒子群優(yōu)化算法；知識點(diǎn)3.4：搜索策略、遺傳算法及群智能算法在礦業(yè)的具體應(yīng)用；4課程目標(biāo)34.機(jī)器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)知識點(diǎn)4.1：機(jī)器學(xué)習(xí)基本概念及分類；知識點(diǎn)4.2：有監(jiān)督學(xué)習(xí)的分類和回歸問題、無監(jiān)督學(xué)習(xí)及應(yīng)用；知識點(diǎn)4.3：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深度學(xué)習(xí)6…………課程目標(biāo)35.礦山智能圖像處理知識點(diǎn)5.1：礦山井下視頻監(jiān)控系統(tǒng)；知識點(diǎn)5.2：礦山井下塵霧圖像增強(qiáng)；知識點(diǎn)5.3：礦山圖像分類、目標(biāo)檢測、圖像分割以及視頻分類；6課程目標(biāo)36、礦山智能機(jī)器人知識點(diǎn)6.1：機(jī)器人的產(chǎn)生與發(fā)展知識點(diǎn)6.2：機(jī)器人中的人工智能技術(shù)知識點(diǎn)6.3：礦山機(jī)器人應(yīng)用場景2課程目標(biāo)4合計24四、本課程與其他課程的聯(lián)系先修課程：專業(yè)概論、大學(xué)計算機(jī)、Python語言b五、教材與其他教學(xué)資源（含教學(xué)參考書或在線資源）（一）建議教材王萬良.人工智能通識教程（第2版）[M].北京:清華大學(xué)出版社,2022.（二）其他教學(xué)資源[1]百度飛槳AIStudio:/aistudio/course[2]百度EasyDL開發(fā)平臺：/easydl/六、教學(xué)方法與學(xué)習(xí)建議授課方式：本課程主要采用線下授課方式進(jìn)行，同時結(jié)合百度飛槳AIStudio平臺和百度EasyDL開發(fā)平臺進(jìn)行課堂課后練習(xí)，通過強(qiáng)化平時考核和過程考核，促進(jìn)學(xué)生對課程重難點(diǎn)知識的理解與掌握，提高教學(xué)效果與學(xué)習(xí)產(chǎn)出。重點(diǎn)：人工智能導(dǎo)論的重點(diǎn)和難點(diǎn)是礦業(yè)智能化建設(shè)方案及人工智能在礦山的應(yīng)用，具體涉及搜索策略、遺傳算法以及群智能算法，機(jī)器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)和礦山智能圖像處理。自主學(xué)習(xí)建議：由于涉及人工智能導(dǎo)論涉及內(nèi)容較多，而針對采礦專業(yè)同學(xué)而言，需要在了解知識面的基礎(chǔ)上進(jìn)一步結(jié)合自己感興趣內(nèi)容，通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行更深入的學(xué)習(xí)，特別是通過百度飛槳AIStudio上的免費(fèi)課程進(jìn)行知識的提升與鞏固。同時培養(yǎng)與人工智能相關(guān)的倫理意識和正確觀念。七、課程考核及成績評定方式（一）課程考核基于《人工智能導(dǎo)論》教學(xué)內(nèi)容與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)性，制定本課程質(zhì)量評價方法。課課程成績=平時成績（15%）+過程（課堂討論、作業(yè)、實驗等）成績（35%）+期末考核成績（50%）。各部分比例可適當(dāng)調(diào)整，但期末成績不得大于55%，這種考核方式可大大促進(jìn)學(xué)生對日常教學(xué)環(huán)節(jié)中知識積累和掌握的重視程度，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)出。具體考核方案及權(quán)重見下表：課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)權(quán)重合計平時表現(xiàn)過程考核結(jié)課考察課程目標(biāo)12%5%8%15%課程目標(biāo)23%10%9%22%課程目標(biāo)38%15%25%48%課程目標(biāo)42%5%8%15%合計15%35%50%100%（二）課程目標(biāo)與考核內(nèi)容的關(guān)系課程具體目標(biāo)與知識單元和考試內(nèi)容的關(guān)系如下：課程目標(biāo)知識單元考試內(nèi)容1．了解人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，理解人工智能概念、發(fā)展簡史、研究內(nèi)容和方法，了解人工智能的主要應(yīng)用領(lǐng)域；1.礦業(yè)智能化趨勢2.人工智能技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展3.人工智能概念4.人工智能發(fā)展簡史5.人工智能研究方法與內(nèi)容我國當(dāng)前智能礦山的發(fā)展現(xiàn)狀；礦業(yè)如何與人工智能技術(shù)結(jié)合；人工智能的概念、研究內(nèi)容及方法。2．理解人工智能+礦業(yè)的相關(guān)應(yīng)用，熟悉礦業(yè)生產(chǎn)作業(yè)智能化及礦山智能感知的相關(guān)應(yīng)用，了解露天和地下礦山智能礦山建設(shè)案例1.礦業(yè)人工智能融合發(fā)展2.礦業(yè)生產(chǎn)作業(yè)智能化3.礦山智能感知4.礦山智能化建設(shè)案例礦山生產(chǎn)作業(yè)過程中的智能化的具體體現(xiàn)；礦山智能感知的應(yīng)用場景；你所了解的礦山智能化建設(shè)的案例。3．掌握經(jīng)典人工智能技術(shù)中搜索策略、遺傳算法、群智能算法及機(jī)器學(xué)習(xí)，掌握最新的人工智能技術(shù)中深度學(xué)習(xí)以及礦山智能圖像處理技術(shù)及其相關(guān)的應(yīng)用1.搜索策略2.模擬生物進(jìn)化遺傳算法以及群智能算法3.機(jī)器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)4.礦山智能圖像處理搜索