《第一課無處不在的人工智能》粵教版

信息技術九年級

教學目標1、信息意識：了解人工智能對社會、經濟、倫理和個人生活的影響，培養(yǎng)對信息時代的認知和理解。2、計算思維：培養(yǎng)問題解決能力，學習以計算機科學思維方式分析和解決問題。

3、數字化學習與創(chuàng)新：使用信息技術工具進行學習，并激發(fā)在數字環(huán)境下的創(chuàng)造力和創(chuàng)新精神，培養(yǎng)利用技術解決問題的能力。4、信息社會責任：能夠強調數據共享和使用的責任，包括確保數據安全、保護隱私以及遵守相關法規(guī)和道德準則。新知導入人工智能的飛速發(fā)展，為制造、教育、交通、安防、醫(yī)療等各行各業(yè)的發(fā)展和社會服務帶來了前所未有的變化，深刻改變了人類的社會生活，讓人們的學習更個性化，工作更便捷，生活更美好。人工智能技術也是我國建設網絡強國、數字中國的關鍵核心技術支撐之一。國務院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出了面向2030年我國新一代人工智能發(fā)展的指導思想、戰(zhàn)略目標、重點任務和保障措施，部署構筑我國人工智能發(fā)展的先發(fā)優(yōu)勢，加快建設創(chuàng)新型國家和世界科技強國。知識導圖新知導入在本單元中，我們將通過學習人工智能的應用案例，了解人工智能的內涵與應用領域，了解人工智能技術運用的知識和方法，感受人工智能為社會的發(fā)展帶來的巨大影響。知道人工智能的概念。了解人工智能技術的基本特征。知道人工智能的概念。新知導入隨著科技的進步，一個從前只存在于科幻電影中的概念一人工智能正逐漸走進人們的生活。人工智能是經濟發(fā)展的新引擎、社會發(fā)展的加速器，正在深刻改變人類社會生活，改變世界。03、初識人工智能新知講解人工智能是研究、開發(fā)利用數字計算機或者是數字計算機控制的機器來模擬、延伸和擴展人的智能，通過感知環(huán)境、獲取知識和使用知識，以獲得最佳結果的理論、方法、技術及應用系統的一門學科。人工智能的研究領域包括機器人、專家系統、語音識別、圖像識別、自然語言處理和自動駕駛等。新知講解人工智能研究的基本內容如下。(1)知識表示。知識表示研究如何將人類知識形式化或者模型化知識表示的方法包括符號表示法、連接機制表示法等。符號表示法是用各種包含具體含義的符號，以不同的方式和順序組合起來表示知識的方法。連接機制表示法是把各種物理對象以不同的方式和順序連接起來，并在其間傳遞和加工各種信息，以此來表示相關的概念及知識。新知講解(2)機器感知。機器感知研究如何使計算機具有類似人的感知能力，如機器視覺、機器聽覺、機器觸覺等。(3)機器思維。機器思維研究如何有目的地處理通過感知得來的外部信息和機器內部的工作信息。新知講解(4)機器學習。機器學習研究如何使計算機具有類似人的學習能力，使它能通過學習自主獲取知識。(5)機器行為。機器行為研究如何使計算機具有與外界環(huán)境交互的能力，如智能機械手、智能機器人、自然語言生成器等。04、人工智能技術的基本特征新知講解人工智能是計算機科學的一個分支，它試圖探尋智能的實質，并生產出一種新的能同人類智能相似的方式做出反應的智能機器。新知講解一般而言，人工智能技術的基本特征主要如下。(1)具備信息獲取能力。人工智能技術可以采用圖像、聲音、氣體和振動等傳感器，讓智能機器人模擬人的眼睛、耳朵、鼻子、皮膚等感覺器官獲取客觀世界的信息。例如，自動駕駛汽車可以通過攝像機獲取實時路況信息，智能音箱可以獲取聲音信息，智能空調系統可以獲取外界空氣PM，的數值和室內溫度的變化等信息。新知講解(2)具備信息傳輸和存儲能力。人工智能技術可以把智能機器人獲取的熱、力、聲、光、電等信號傳輸到控制中心，并轉換為數據存儲起來，供智能機器人進行信息處理及使用。新知講解(3)具備學習能力。人工智能技術可以利用機器學習技術，使智能機器人對存儲的數據進行辨識、比較、分類，獲取知識和經驗。例如:智能翻譯機器人可以通過學習不同語言的發(fā)音和語義，獲得翻譯的知識和經驗:智能弈棋機器人可以通過學習各種棋譜，獲得弈棋的知識和經驗。新知講解(4)具備思維和決策能力。人工智能技術可以運用算法和計算機高速的運算能力，使智能機器人能夠推理、分析、判斷問題，形成解決問題的方案，并選擇最優(yōu)化方案進行決策。例如，汽車導航系統就是根據起點和終點的道路交通狀況，擇優(yōu)生成汽車行駛路線，供用戶選擇。新知講解(5)具備行動能力。人工智能技術可以使智能機器人具有表達思想、解決問題、執(zhí)行決策信息的能力，即具有說、寫、畫等能力，如智能機械手、無人機、自然語言生成器等可以執(zhí)行相應的任務。下棋過程：智能機器人使用搜索算法來瀏覽可能的棋局，以找到最優(yōu)解或者接近最優(yōu)解的下法。機器人會利用一個評估函數來對當前棋局的優(yōu)劣進行評估?；谒阉魉惴ê驮u估函數的結果，機器人選擇最優(yōu)的下法。學習過程：一些智能弈棋機器人通過監(jiān)督學習來學習下棋。另一些機器人則采用強化學習方法，根據每次下棋的結果調整自己的策略，逐漸改進下棋水平。合作探究2016年，“阿爾法圍棋”(AlphaGo)以4:1的總比分戰(zhàn)勝了圍棋世界冠軍、職業(yè)九段選手季世石。此次圍棋大賽引起了全球的廣泛關注，其結果震撼了世人，并直接開啟了人工智能的新紀元。請與同學一起搜索相關信息，了解智能弈棋機器人是如何下棋和如何進行學習的。小組討論觀察身邊人工智能產品的結構特征以及使用過程，與同學開展交流討論，填寫表1-l。序號討論內容討論結果1人類智能系統解決問題的基本過程是怎樣的2智能機器人具有哪些基本特征3舉例說明智能機器人的基本結構定義問題、收集信息、分析問題、制定計劃、實施、評估、反饋和調整感知能力、決策能力、自主行為、學習能力、交互能力、自我意識感知模塊、決策與規(guī)劃模塊、執(zhí)行控制模塊、學習與優(yōu)化模塊、用戶交互界面05、人工智能在社會中的應用新知講解人工智能相關領域的研究成果已被廣泛地應用于國民生活、工業(yè)生產、國防建設等多個領域，為我們提供舒適、便捷和高效的服務。其中,自動駕駛、自然語言處理、圖像識別、智能機器人等領域備受關注。新知講解新知講解自動駕駛是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統。它利用車載傳感器感知車輛周圍環(huán)境，并根據傳感器獲得道路、車輛位置和障礙物距離等信息(圖1-1)，結合系統數據庫中的地圖和道路資料，通過車內智能駕駛儀控制車輛的轉向、速度和行進路線，從而使車輛安全行駛。隨著人工智能、自動控制、定位技術以及傳感器技術等的飛速發(fā)展，汽車逐漸發(fā)展為以智能系統為核心的輪式機器人，人與車、車與車、車與物的交互方式正逐漸改變。新知講解應用1.自動駕駛圖1-1新知講解自然語言處理的主要目標是讓人類自然語言能夠更容易被計算機識別和理解，如圖1-2所示，其主要應用包括人機交互、機器翻譯、信息查找和生活協助等領域。在自然語言處理系統中，識別率并不是唯一的指標，因此不能完全靠識別率評價其性能。對于整個系統來說，對文字和語言的識別應具有學習能力，自主學習的自然語言處理系統才能具有良好的自適應性、跨平臺性以及跨語種性。新知講解應用2.自然語言處理圖1-2新知講解圖像和視頻已成為互聯網中主要的信息媒介，圖像識別也隨之成為互聯網重要的技術應用領域，其中兩個核心問題是圖像分類和物體檢測，如圖1-3所示。圖像分類是對圖像整體的語義內容進行類別判定物體檢測是識別圖像中特定物體出現的區(qū)域并對其類別進行判定。與圖像分類相比，物體檢測更加關注圖像的局部區(qū)域和特定的物體類別集合，通常被視為更加復雜的圖像識別問題。新知講解應用3.圖像識別圖1-3新知講解智能機器人能夠理解人類語言，用人類語言與操作者對話，它形成的“意識”使它得以在外界環(huán)境中生存。它能分析面臨的情況，能調整自己的動作以達到操作者所提出的全部要求，能擬訂標準動作，并在信息不充分或環(huán)境迅速變化的情況下完成一系列動作，如圖1-4所示。新知講解應用4.智能機器人圖1-4新知講解智能機器人至少須具備三個要素:一是感覺要素，能夠偵測周圍環(huán)境信息;二是運動要素，能根據外界做出反應性動作;三是思考要素，能根據感覺要素所得到的信息，思考做出什么樣的動作。因此，能機器人無須人為干預，就能夠在各種環(huán)境下自動完成各項擬人任務。自主型機器人一般具有感知、處理、決策、執(zhí)行等模塊，可以獨立地活動和處理所遇到的問題。新知講解應用4.智能機器人圖1-4小組討論進入“學習強國”網站或打開“學習強國”APP，搜索“人工智能”關鍵字，觀看《人工智能與信息社會》視頻，結合人工智能在社會生活中的應用例子，填寫表1-2。序號討論內容討論結果1人工智能的概念2人工智能對社會發(fā)展的影響人工智能是指通過模擬、延伸或擴展人類智能的各種理論、方法、技術和應用系統。人工智能技術的發(fā)展將帶來新的產業(yè)和就業(yè)機會，同時也可能導致某些傳統行業(yè)的變革。自動化生產、智能物流、智能金融等領域都有望得到提升。反思評價學而不思則罔，思而不學則殆。對自己在本課中的學習進行評價，對照表1-3，在相應的O里畫“√”，在“其他收獲”欄里留言。序號學習內容能否掌握1知道人工智能的概念能√不能O2了解人工智能技術的基本特征能√不能O3知道人工智能的應用場景能√不能O其他收獲：掌握人工智能技能有助于在信息技術、數據科學、機器學習工程、深度學習研究等領域尋找就業(yè)機會。這些領域目前非常熱門，且擁有廣泛的應用前景

06、知識拓展知識拓展3、人工智能在生活中有哪些應用？（1）智能助理：虛擬助手如Siri、Alexa和GoogleAssistant利用自然語言處理和機器學習幫助人們進行日常任務和獲取信息。（2）醫(yī)療保?。喝斯ぶ悄茉卺t(yī)學影像分析、疾病診斷和個性化治療方面有廣泛的應用。它可以幫助醫(yī)生更快速地發(fā)現異常，并提供更好的治療建議。（3）智能家居：智能家居設備如智能音箱、智能燈具和智能安防系統利用人工智能技術改善生活質量，提高家居安全性和便利性。知識拓展4、如何學好人工智能？(1)建立扎實的數學和編程基礎：人工智能涉及大量數學知識，包括線性代數、概率統計和微積分。此外，編程技能也是至關重要的，特別是Python、R和其他數據科學相關的編程語言。(2)深入學習機器學習和深度學習：這是人工智能核心領域，你需要了解不同類型的模型、算法和它們的應用場景。掌握常見的機器學習框架如TensorFlow和PyTorch也非常重要。07、課堂總結課堂總結在人工智能課堂中，我們深入探討了人工智能的核心概念、技術和應用。通過學習基礎數學知識。課程引導我們了解了人工智能對社會的影響，以及倫理和隱私等相關問題。通過案例分析和實踐項目，我們將所學知識應用于真實世界中，并從中領悟到人工智能在醫(yī)