《認(rèn)識(shí)人工智能》教學(xué)設(shè)計(jì)課題《認(rèn)識(shí)人工智能》單元第二單元學(xué)科信息科技年級(jí)八年級(jí)教材分析這節(jié)課主要簡(jiǎn)述了人工智能的定義以及特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上介紹了人工智能的發(fā)展歷程和在生活中的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，探討了關(guān)于對(duì)人工智能給人類生活帶來(lái)的影響。啟發(fā)學(xué)生有一定的思考，并結(jié)合生活中的實(shí)踐分析人工智能對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生的影響。學(xué)習(xí)目標(biāo)認(rèn)識(shí)人工智能的特點(diǎn)了解人工智能的發(fā)展歷史及應(yīng)用領(lǐng)域探討人工智能給人類社會(huì)帶來(lái)的影響重點(diǎn)了解人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域。難點(diǎn)思考人工智能對(duì)人類社會(huì)的影響。教學(xué)過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖講授新課什么是人工智能人們普遍認(rèn)為，人工智能（ArtificialIntelligence，Al）是研究和開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人類智能的理論、技術(shù)、方法及應(yīng)用系統(tǒng)的一門學(xué)科。它是探索人腦奧秘的重要科學(xué)途徑。人工智能、原子能技術(shù)和空間技術(shù)被稱為20世紀(jì)的三大尖端科技。人工智能的特點(diǎn)人具有行為能力、感知能力、學(xué)習(xí)能力及思維能力。相應(yīng)地，人工智能產(chǎn)品應(yīng)該具備以下特點(diǎn)：1.能模擬人的行為人工智能技術(shù)可以讓智能機(jī)器對(duì)外界的刺激作出反應(yīng)、模擬人的行為，使智能機(jī)器具備運(yùn)動(dòng)能力和操控能力等。例如，雙足機(jī)器人可以像人一樣行走。2.能模擬人的感知利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，可以讓智能機(jī)器具備視覺能力。利用智能語(yǔ)音技術(shù)，可以讓智能機(jī)器具備聽說(shuō)能力。例如，自動(dòng)駕駛汽車通過(guò)觀察路況作出行駛判斷，智能音箱通過(guò)聽懂人的語(yǔ)言作出反應(yīng)。3.能模擬人的學(xué)習(xí)通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，可以讓智能機(jī)器具備學(xué)習(xí)能力，從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。例如，AlphaGo通過(guò)學(xué)習(xí)人類的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，戰(zhàn)勝了世界圍棋冠軍。4.能模擬人的思維人工智能技術(shù)可以讓智能機(jī)器模擬人腦，具有思維能力。例如，AlphaGo能夠推理出下一步棋的最優(yōu)結(jié)果。人工智能還有以下特點(diǎn)：一是從人工知識(shí)表達(dá)到大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的知識(shí)學(xué)習(xí)技術(shù)。二是從分類型處理的多媒體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)向跨媒體的認(rèn)知、學(xué)習(xí)、推理，這里講的“媒體”不是新聞媒體，而是界面或者環(huán)境。三是從追求智能機(jī)器到高水平的人機(jī)、腦機(jī)相互協(xié)同和融合。四是從聚焦個(gè)體智能到基于互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的群體智能，它可以把很多人的智能集聚融合起來(lái)變成群體智能。五是從擬人化的機(jī)器人轉(zhuǎn)向更加廣闊的智能自主系統(tǒng)，比如智能工廠、智能無(wú)人機(jī)系統(tǒng)等。自主探索請(qǐng)同學(xué)們查閱資料，看看以下人工智能產(chǎn)品都模仿了人的哪些智能行為，總結(jié)它們的智能行為與能力。智能翻譯機(jī)：根據(jù)語(yǔ)音或文字識(shí)別進(jìn)行翻譯無(wú)人駕駛汽車：代替司機(jī)完成駕駛智能音箱：根據(jù)語(yǔ)言提示完成自動(dòng)搜索掃地機(jī)器人：代替人完成清掃、吸塵、擦地等工作人工智能的發(fā)展歷程在人工智能的發(fā)展史中，有一位不可忽視的人物——艾倫·圖靈（AlanTuring）。1950年，他提出了一個(gè)判斷機(jī)器是否具有智能的實(shí)驗(yàn)方法——圖靈測(cè)試，對(duì)人工智能的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。圖靈測(cè)試指測(cè)試者與被測(cè)試者（一個(gè)人和一臺(tái)機(jī)器）在隔開的情況下，通過(guò)一些裝置（如鍵盤和顯示器）向被測(cè)試者隨意提問(wèn)。只要有30%的人類測(cè)試者在5分鐘內(nèi)無(wú)法分辨出被測(cè)試對(duì)象是人還是機(jī)器，那么這臺(tái)機(jī)器就通過(guò)了測(cè)試，并被認(rèn)為具有人類智能。1956年，約翰·麥卡錫（JohnMcCarthy）等多位科學(xué)家在美國(guó)漢諾斯小鎮(zhèn)的達(dá)特茅斯學(xué)院召開了一次研討會(huì)。在此次會(huì)議上，“人工智能”一詞被正式提出，因此，這一年也就成為人工智能元年。1.第一次浪潮（20世紀(jì)50—80年代）達(dá)特茅斯會(huì)議后的數(shù)年是人工智能大發(fā)展的時(shí)代，一系列成果在這一時(shí)期應(yīng)運(yùn)而生。但是到20世紀(jì)70年代初，由于計(jì)算能力有限，人工智能的研究遭遇了無(wú)法克服的基礎(chǔ)性障礙。隨著公眾熱情的消退，人工智能的發(fā)展進(jìn)入第一個(gè)冬天。自主探索請(qǐng)同學(xué)們上網(wǎng)查閱資料，了解在這一時(shí)期出現(xiàn)了哪些人工智能應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了什么功能。螞蟻一樣的功效：AI的第一次浪潮浪跟隨第一次浪潮的，是19741980年的第一個(gè)“AI的冬天”，因?yàn)槿藗儺?dāng)時(shí)清晰得知，早期的AI只有如螞蟻般的商業(yè)功用。從20世紀(jì)50年代中期起，人類發(fā)現(xiàn)了很多關(guān)鍵概念，開始發(fā)現(xiàn)、定義AI1955年，第一個(gè)啟發(fā)式編程程序誕生，它后來(lái)成為20世紀(jì)80年代和90年代的專家系統(tǒng)。1957年，感知算法被發(fā)明，它演變成今天的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深度學(xué)習(xí)工具。1958年，LISP編程語(yǔ)言得到發(fā)展，研究員可以寫出人類可讀的人工智能代碼，而不只是1和0。1960年，隱馬爾可夫模型算法被發(fā)明，最終成就了語(yǔ)音和圖像識(shí)別的人工智能新浪潮。今天，雖然仍有很多重要的概念被提出和開發(fā)，但大多數(shù)只是對(duì)早期發(fā)明的改進(jìn)。2.第二次浪潮（20世紀(jì)80—90年代）20世紀(jì)80年代，專家系統(tǒng)出現(xiàn)，人工智能從理論研究走向?qū)嶋H應(yīng)用。但到了80年代后期，人們發(fā)現(xiàn)專家系統(tǒng)開發(fā)與維護(hù)成本高，商業(yè)價(jià)值有限，應(yīng)用仍有很大局限性。至此，人工智能的發(fā)展又一次進(jìn)入低谷期。多學(xué)一手專家系統(tǒng)是一種模擬人類專家解決問(wèn)題的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，它含有大量的某個(gè)領(lǐng)域?qū)＜宜降闹R(shí)與經(jīng)驗(yàn)，能夠像專家一樣處理問(wèn)題。比如先將大量的專業(yè)病理知識(shí)提供給計(jì)算機(jī)，當(dāng)病人將自己的病情告訴專家系統(tǒng)時(shí)，專家系統(tǒng)就可以利用專家知識(shí)庫(kù)推理出治療方案。3.第三次浪潮（21世紀(jì)初）進(jìn)入21世紀(jì)，互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展帶來(lái)各類數(shù)據(jù)的爆炸式增長(zhǎng)，人類邁入“大數(shù)據(jù)”時(shí)代，同時(shí)，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力高速增長(zhǎng)。在數(shù)據(jù)和計(jì)算力指數(shù)式增長(zhǎng)的支持下，人工智能算法也取得了重大突破。總之，算法、算力和數(shù)據(jù)三者的結(jié)合，將人工智能再次推向繁榮期。多學(xué)一手大數(shù)據(jù)（BigData）是人工智能的基石。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，機(jī)器能夠從中挖掘出許多有用的信息，歸納出知識(shí)或規(guī)律。人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域人工智能技術(shù)在家居、醫(yī)療、教育、交通、物流、軍事等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，給人們帶來(lái)了諸多便利。1.智能家居通過(guò)使用人工智能技術(shù)，智能家居為人們提供了一個(gè)舒適、安全、方便和高效的生活環(huán)境。只要人類發(fā)出語(yǔ)音命令，就可以實(shí)現(xiàn)電視自動(dòng)打開、新風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)開啟、背景音樂(lè)在設(shè)定的時(shí)間自動(dòng)播放等功能。2.智能醫(yī)療醫(yī)學(xué)影像分析系統(tǒng)可以快速進(jìn)行癌癥早期篩查，幫助患者盡早發(fā)現(xiàn)病癥；導(dǎo)醫(yī)機(jī)器人可以提供語(yǔ)音交互問(wèn)答服務(wù)，幫助患者掛號(hào)和就診；智能電子病歷可以讓醫(yī)生進(jìn)行語(yǔ)音錄入，快速形成患者的病歷資料。3.智能教育目前，在教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)、學(xué)業(yè)評(píng)測(cè)的各個(gè)環(huán)節(jié)引入的人工智能通過(guò)口語(yǔ)測(cè)評(píng)、作文批改、作業(yè)布置、學(xué)情管理等方式為教育教學(xué)提供幫助。人工智能和教育的結(jié)合一定程度上可以解決教育行業(yè)師資分布不均衡等問(wèn)題。4.智能交通通過(guò)對(duì)交通中的車流量、行車速度等數(shù)據(jù)的采集和分析，可以對(duì)交通狀況進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)度，有效提高通行能力，簡(jiǎn)化交通管理，降低環(huán)境污染。5.智能物流物流行業(yè)利用智能搜索、推理規(guī)劃、計(jì)算機(jī)視覺以及智能機(jī)器人等技術(shù)，在運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、配送裝卸等流程上已經(jīng)進(jìn)行了智能化改造，能夠基本實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作。未來(lái)，智能無(wú)人機(jī)和無(wú)人車有望實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送貨到家。6.智能軍事軍事也在逐步智能化。例如，在反恐行動(dòng)中，可以利用安裝在各地的攝像頭，根據(jù)恐怖分子的面部特征和身體特征對(duì)其進(jìn)行識(shí)別；人工智能武器具有自主敵我識(shí)別、自主分析判斷和決策的能力；艦船作戰(zhàn)管理系統(tǒng)可用于局部海域作戰(zhàn)指揮、輔助戰(zhàn)術(shù)決策、海上目標(biāo)敵我識(shí)別等。議一議以小組為單位，討論生活中還有哪些人工智能應(yīng)用或品，并說(shuō)明這些應(yīng)用或產(chǎn)品的功能。對(duì)人工智能的思考人工智能為我們的社會(huì)和生活提供了許多便利，但同時(shí)也帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生一些負(fù)面影響。1.人工智能技術(shù)帶來(lái)的失業(yè)問(wèn)題雖然人工智能的發(fā)展可以開辟出大量新的就業(yè)崗位，但該技術(shù)的大面積使用，必然會(huì)導(dǎo)致一部分人的失業(yè)，尤其對(duì)于從事中低級(jí)技術(shù)工種的人來(lái)說(shuō)，存在極大的失業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。2.機(jī)器人安全問(wèn)題近年來(lái)，機(jī)器人開始進(jìn)入新的工作領(lǐng)域，比如輕工業(yè)、農(nóng)業(yè)、倉(cāng)儲(chǔ)物流業(yè)等，但是，與之相關(guān)的事故也時(shí)有發(fā)生。例如無(wú)人駕駛汽車發(fā)生致命車禍等，一時(shí)間引起了人們對(duì)機(jī)器人安全性的擔(dān)憂與恐懼。3.智能機(jī)器人的倫理未來(lái)的智能機(jī)器人將完全具備自主行為能力，不再是為人類所使用的被動(dòng)工具，這一轉(zhuǎn)變對(duì)人工智能提出新的倫理要求。在設(shè)計(jì)智能機(jī)器人時(shí)，人們需要對(duì)它提出法律、倫理等方面的約束，確保其行為像人類一樣合理、合法。多學(xué)一手1942年，艾薩克·阿西莫夫（IsaacAsimov）在《我，機(jī)器人》中提出了“機(jī)器人三定律”。第一定律：機(jī)器人不得傷害人類個(gè)體，或者目睹人類個(gè)體將遭受危險(xiǎn)而不管；第二定律：機(jī)器人必須服從人給予它的命令，當(dāng)該命令與第一定律沖突時(shí)例外；第三定律：機(jī)器人在不違反第一、第二定律的情況下盡可能保護(hù)自己的生存。自主探索請(qǐng)同學(xué)們上網(wǎng)查閱資料，總結(jié)人工智能技術(shù)給人們帶來(lái)的好處及人工智能技術(shù)存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)，完成下表。表211人工智能技術(shù)的利與弊拓展延伸人工智能機(jī)器人英國(guó)EngineeringArts公司運(yùn)用AI技術(shù)將人的表情復(fù)刻于機(jī)器人之上，使冰冷的機(jī)器也擁有了一套完整的人類“表情包”，瞬間被賦予了人類的情感。機(jī)器人的歷史由只是外表與人類相似的第一階段，邁入了可以表現(xiàn)人類喜怒哀樂(lè)等情緒的第二階段。據(jù)EngineeringArts公司的官網(wǎng)顯示，Ameca作為最具亮點(diǎn)與創(chuàng)新思維的AI產(chǎn)品，重達(dá)49公斤，身高187厘米，身體由幾十個(gè)零部件構(gòu)成。為將Ameca賦予人類的表情，EngineeringArts獨(dú)辟蹊徑、煞費(fèi)苦心。為確保Ameca的面部也能夠像人一樣，靈敏、迅速地對(duì)外界的刺激做出精準(zhǔn)的反應(yīng)，該公司為其在物理硬件上配置了最先進(jìn)的傳感設(shè)備等。科學(xué)家對(duì)人類的臉部表情進(jìn)行全方位的掃描后，運(yùn)用肌肉等各項(xiàng)表情變化的數(shù)據(jù)建模，進(jìn)行3D打印并制作模具。然后，為機(jī)器人配備多組零部件，分成各個(gè)模塊進(jìn)行裝配，便于今后的維修與改造升級(jí)。于是，在電腦端與機(jī)器端相連的情況下，生動(dòng)鮮活的臉部表情便被復(fù)刻到機(jī)器人之上，Ameca成功展示出噘嘴、眨眼、皺眉、憤怒、悲傷等仿人面部表情。EngineeringArts計(jì)劃將其改造升級(jí)，讓它變成具有行走、奔跑等人類更多功能的多面手。未來(lái)，Ameca可以用于拍電影，充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)的替身，或者面部整容等。學(xué)習(xí)人工智能的定義了解人工智能的特點(diǎn)熟悉并了解人工智能的四大特點(diǎn)及延伸內(nèi)容發(fā)起課堂討論，總結(jié)人工智能有哪些能力學(xué)習(xí)一到三次浪潮分別對(duì)人工智能發(fā)展所產(chǎn)生的影響延伸學(xué)習(xí)第一次浪潮對(duì)于人工智能發(fā)展的影響討論大數(shù)據(jù)在生活中的體現(xiàn)和影響了解人工智能的幾個(gè)常用的應(yīng)用領(lǐng)域討論生活中的人工智能產(chǎn)品學(xué)習(xí)人工智能給生活帶來(lái)的便利和潛在問(wèn)題有哪些方面拓展學(xué)習(xí)艾薩克的“機(jī)器人三定律”提出問(wèn)題討論后給出舉例拓展關(guān)于人工智能機(jī)器人的學(xué)習(xí)引發(fā)學(xué)生對(duì)人工智能相關(guān)知識(shí)的興趣通過(guò)討論拓展激發(fā)學(xué)生的思維提出要素讓學(xué)生進(jìn)行補(bǔ)充延伸通過(guò)三次浪潮的解析引發(fā)學(xué)生對(duì)于人工智能發(fā)展進(jìn)程的思考通過(guò)三次浪潮的發(fā)展進(jìn)程介紹激發(fā)學(xué)生對(duì)于人工智能發(fā)展的思考引發(fā)學(xué)生討論人工智能在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用的實(shí)例通過(guò)貼近生活的實(shí)例解析激發(fā)學(xué)生的興趣和思考讓學(xué)生在討論中豐富概念通過(guò)課本延伸激發(fā)學(xué)生探索學(xué)習(xí)人工智能