課程教案記錄表學(xué)院：教師課程名稱人工智能技術(shù)與AIGC應(yīng)用課題第二章人工智能核心技術(shù)授課類型講授+實(shí)踐教學(xué)目的熟悉人工智能各種核心技術(shù)的基本原理和應(yīng)用場景；通過學(xué)習(xí)人工智能核心技術(shù)，提升學(xué)生對復(fù)雜問題的分析和解決能力；增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)能力，鼓勵學(xué)生主動探索人工智能領(lǐng)域的最新技術(shù)和應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)自然語言處理的基本概念和研究方法。機(jī)器學(xué)習(xí)的基本原理和主要學(xué)習(xí)類型。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)的基本架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)。計(jì)算機(jī)視覺和語音識別的核心技術(shù)。教學(xué)難點(diǎn)自然語言處理的基本概念和研究方法。機(jī)器學(xué)習(xí)的基本原理和主要學(xué)習(xí)類型。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)的基本架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)。計(jì)算機(jī)視覺和語音識別的核心技術(shù)。課時(shí)分配4學(xué)時(shí)教具PPT+PC電腦教學(xué)過程（一）課程導(dǎo)入（5分鐘）通過展示一些人工智能在自然語言處理和機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用案例，如智能語音助手、機(jī)器翻譯等，引起學(xué)生的興趣，引出本節(jié)課的主題——人工智能的各種核心技術(shù)分類。（二）自然語言處理（30分鐘）1.自然語言處理的概念?講解自然語言處理的定義，即利用計(jì)算機(jī)對人類自然語言進(jìn)行有意義的分析和處理。?介紹自然語言處理的處理對象，涵蓋字、詞、句子、段落以及篇章。2.自然語言處理的研究方法?基于規(guī)則的理性主義方法?闡述通過符號推理，利用規(guī)則化的語言知識來完成自然語言處理任務(wù)。?舉例說明基于規(guī)則方法的代表性成果，如基于詞典和規(guī)則的形態(tài)還原、詞性標(biāo)注及分詞等。基于語料庫的經(jīng)驗(yàn)主義方法?解釋以大規(guī)模語料庫為基礎(chǔ)，通過統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等技術(shù)自動提取語料庫中隱含的知識。?舉例說明基于語料庫方法的代表性成果，如語言模型、分詞、詞性標(biāo)注等。3.自然語言處理的發(fā)展史?按照時(shí)間順序，介紹自然語言處理從萌芽期到繁榮期的發(fā)展歷程，包括各個(gè)階段的關(guān)鍵事件和主流方法。師生互動：（5分鐘）提問：現(xiàn)實(shí)生活中哪些應(yīng)用場景使用到了自然語言處理？（三）機(jī)器學(xué)習(xí)（30分鐘）1.機(jī)器學(xué)習(xí)的定義?講解機(jī)器學(xué)習(xí)是一門多領(lǐng)域交叉學(xué)科，專門研究計(jì)算機(jī)怎樣模擬或?qū)崿F(xiàn)人類的學(xué)習(xí)行為，以獲取新的知識或技能，并改善自身性能。2.機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展歷史?介紹機(jī)器學(xué)習(xí)的起源，如1952年IBM塞繆爾開發(fā)首個(gè)學(xué)習(xí)型程序。?講述機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展階段，包括黃金發(fā)展期、學(xué)術(shù)認(rèn)可與體系構(gòu)建等。3.機(jī)器學(xué)習(xí)的類型監(jiān)督學(xué)習(xí)?解釋監(jiān)督學(xué)習(xí)是通過從指定的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中學(xué)習(xí)一個(gè)函數(shù)，當(dāng)新的數(shù)據(jù)出現(xiàn)時(shí)，利用該函數(shù)進(jìn)行預(yù)測。?舉例說明常見的監(jiān)督學(xué)習(xí)任務(wù)，如回歸和分類。無監(jiān)督學(xué)習(xí)?說明無監(jiān)督學(xué)習(xí)使用的數(shù)據(jù)只有輸入數(shù)據(jù)X，沒有對應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)Y，目的是推斷數(shù)據(jù)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。?介紹無監(jiān)督學(xué)習(xí)中常見的聚類任務(wù)。強(qiáng)化學(xué)習(xí)?闡述強(qiáng)化學(xué)習(xí)通過觀察來學(xué)習(xí)動作的完成，每個(gè)動作都會對環(huán)境有所影響，學(xué)習(xí)對象根據(jù)觀察到的周圍環(huán)境的反饋?zhàn)龀雠袛唷?舉例說明強(qiáng)化學(xué)習(xí)的典型應(yīng)用場景，如動態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化、機(jī)器人控制等。師生互動：（10分鐘）提問：請幾位同學(xué)談?wù)勛约簩C(jī)器學(xué)習(xí)的理解？（四）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)（30分鐘）1.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述?講解人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）模仿生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與功能，用于函數(shù)估計(jì)或近似。?介紹神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)，包括輸入層、中間層（隱藏層）和輸出層。2.神經(jīng)元模型?介紹生物神經(jīng)元的基本結(jié)構(gòu)，包括樹突、細(xì)胞體和軸突。?講解M-P神經(jīng)元模型，包括輸入、加權(quán)計(jì)算和輸出。3.神經(jīng)元計(jì)算?闡述神經(jīng)元的計(jì)算機(jī)制，即輸入加權(quán)和疊加激活函數(shù)。?說明單個(gè)神經(jīng)元的應(yīng)用場景，如用已知特征預(yù)測未知目標(biāo)。4.單層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（感知器）?介紹單層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的提出時(shí)間和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。?說明單層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的能力，如線性分類。5.雙層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（多層感知器）?講解雙層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的突破，即1986年反向傳播（BP）算法解決訓(xùn)練效率問題。?介紹雙層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵改進(jìn)，如引入偏置節(jié)點(diǎn)和替換激活函數(shù)。?說明雙層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，如可逼近任意連續(xù)函數(shù)，解決非線性分類。6.多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（深度學(xué)習(xí)）?介紹多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)興，即2006年Hinton提出深度信念網(wǎng)絡(luò)。?講解多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和核心機(jī)制，包括正向傳播和表示能力。?通過實(shí)例說明多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的性能驗(yàn)證，如2012年ImageNet競賽中多層卷積網(wǎng)絡(luò)顯著降低分類錯(cuò)誤率。師生互動：（10分鐘）提問：請幾位同學(xué)談?wù)勛约簩ι窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的理解？（五）計(jì)算機(jī)視覺（20分鐘）1.計(jì)算機(jī)視覺的概念?講解計(jì)算機(jī)視覺的定義，即通過對圖像或視頻進(jìn)行處理以獲得相應(yīng)場景的三維信息，實(shí)現(xiàn)類似于人類視覺的感知和認(rèn)知功能。?介紹計(jì)算機(jī)視覺的關(guān)聯(lián)領(lǐng)域，如計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)等。2.計(jì)算機(jī)視覺的發(fā)展史?按照時(shí)間順序，介紹計(jì)算機(jī)視覺從20世紀(jì)60年代的積木世界分析法到2012年至今的深度學(xué)習(xí)革命的發(fā)展歷程。3.計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的原理?講解計(jì)算機(jī)視覺的終極目標(biāo)和中期目標(biāo)。?介紹計(jì)算機(jī)視覺方法論的特點(diǎn)，即不一定要模仿人類視覺的方式，而是建立人類視覺的計(jì)算理論。4.計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)?介紹計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)的核心功能，包括圖像獲取、預(yù)處理、特征提取、檢測分割和高級處理。（六）語音識別（15分鐘）1.語音識別的定義?講解語音識別是將人說的話自動轉(zhuǎn)換為文字或機(jī)器可以理解的指令的過程。2.語音識別的發(fā)展歷程?介紹語音識別的研究起源和關(guān)鍵里程碑，如1952年貝爾實(shí)驗(yàn)室成功研究出世界上第一個(gè)能識別10個(gè)英文數(shù)字發(fā)音的識別系統(tǒng)等。3.語音識別的基本原理?介紹連續(xù)語音識別系統(tǒng)的組成，包括特征提取、聲學(xué)模型、聲學(xué)解碼、詞表匹配、語言模型和語言解碼等模塊。師生互動：（5分鐘）提問：請幾位同學(xué)談?wù)動?jì)算機(jī)視覺和語音識別技術(shù)的認(rèn)識和看法？課后作