教案教學(xué)部門(mén)：專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)：課程名稱(chēng)：人工智能導(dǎo)論授課教師：授課班級(jí)：教學(xué)團(tuán)隊(duì)：

教案3探索大數(shù)據(jù)一、教學(xué)分析（一）基本信息教學(xué)任務(wù)探索大數(shù)據(jù)所屬項(xiàng)目項(xiàng)目三探索大數(shù)據(jù)所屬課程人工智能導(dǎo)論授課專(zhuān)業(yè)授課班級(jí)開(kāi)設(shè)學(xué)期授課形式課時(shí)安排2課時(shí)參考教材活頁(yè)式教材：《人工智能技術(shù)應(yīng)用》，楊美霞主編，機(jī)械工業(yè)出版社。（二）教學(xué)內(nèi)容任務(wù)一掌握大數(shù)據(jù)的基本概念大數(shù)據(jù)（BigData），通俗一點(diǎn)說(shuō)，其實(shí)就是海量資料巨量資料，這些巨量資料來(lái)源于世界各地隨時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)有4個(gè)特點(diǎn)，包括：數(shù)據(jù)量大（Volume）、數(shù)據(jù)類(lèi)型繁多（Variety）、處理速度快（Velocity）和價(jià)值密度低（Value）。任務(wù)二解析大數(shù)據(jù)的核心技術(shù)大數(shù)據(jù)分析的基本步驟：明確分析目的和思路、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)展現(xiàn)、報(bào)告撰寫(xiě)。大數(shù)據(jù)的核心技術(shù)—Hadoop、Spark、Hive、Flume。任務(wù)三融通大數(shù)據(jù)與人工智能大數(shù)據(jù)與人工智能的關(guān)系既有機(jī)遇又有挑戰(zhàn)。機(jī)遇：大數(shù)據(jù)為人工智能提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；人工智能為大數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)處理方法；機(jī)器學(xué)習(xí)是大數(shù)據(jù)分析的利器。挑戰(zhàn)：數(shù)據(jù)隱私和安全、有限的技術(shù)能力、缺乏人力資本。（三）學(xué)情分析素質(zhì)基礎(chǔ)1.已具備一定的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)及交流溝通能力；2.已具備一定的自主學(xué)習(xí)和解決問(wèn)題的能力。認(rèn)知基礎(chǔ)已熟悉身邊的大數(shù)據(jù)概念，但是對(duì)大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)、數(shù)據(jù)分析步驟、核心技術(shù)、大數(shù)據(jù)與人工智能的關(guān)系不熟悉。能力基礎(chǔ)已熟練操作身邊的大數(shù)據(jù)產(chǎn)品，但缺乏系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)、數(shù)據(jù)分析步驟和核心技術(shù)等。（四）教學(xué)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生具備“人工智能”素養(yǎng)—大數(shù)據(jù)；2.培養(yǎng)學(xué)生“精益求精”的學(xué)習(xí)態(tài)度；3.培養(yǎng)學(xué)生做事認(rèn)真細(xì)心的“工匠精神”，提高工作效率；4.培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作。知識(shí)目標(biāo)1.掌握大數(shù)據(jù)的基本概念、4V特點(diǎn)；2.掌握大數(shù)據(jù)的分析的基本步驟、核心技術(shù)；3.了解大數(shù)據(jù)與人工智能的關(guān)系。能力目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生具備“人工智能”素養(yǎng)，能運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析與解決實(shí)際問(wèn)題的能力。（五）教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1.大數(shù)據(jù)的基本概念、4V特點(diǎn)；2.大數(shù)據(jù)分析的基本步驟；3.大數(shù)據(jù)的核心技術(shù)。教學(xué)難點(diǎn)大數(shù)據(jù)的核心技術(shù)（六）教學(xué)環(huán)境與資源分析信息化教學(xué)環(huán)境學(xué)銀在線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)具備放置信息化教學(xué)資源、簽到、課堂提問(wèn)討論互動(dòng)、課堂測(cè)試評(píng)分、課后數(shù)據(jù)分析等功能。信息化教學(xué)技術(shù)情景教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、講授法、案例教學(xué)法、討論法、練習(xí)法。信息化教學(xué)資源1.軟件資源：學(xué)銀在線、微信平臺(tái)、微課視頻。2.學(xué)習(xí)資源：課程標(biāo)準(zhǔn)、視頻資料、圖片、教材、教學(xué)課件。3.學(xué)習(xí)工具：借助思維導(dǎo)圖（XMind）工具梳理知識(shí)圖譜。二、教學(xué)策略（一）教學(xué)模式（二）教學(xué)方法與手段1.任務(wù)驅(qū)動(dòng)法用課前任務(wù)引導(dǎo)，課中任務(wù)訓(xùn)練，課后任務(wù)拓展，分解教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)，學(xué)生逐個(gè)完成任務(wù)，突破重點(diǎn)，攻克難點(diǎn)，驅(qū)使學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)。2.情境教學(xué)法在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)模擬情景，讓學(xué)生做前感知、做中比對(duì)、做后驗(yàn)證，引導(dǎo)學(xué)生思考，自我啟發(fā)。3.頭腦風(fēng)暴法教師組織學(xué)生在課前分組進(jìn)行需求調(diào)研，以頭腦風(fēng)暴的方式完成討論，對(duì)標(biāo)調(diào)研結(jié)果確定項(xiàng)目需求，打造沉浸式項(xiàng)目需求解構(gòu)學(xué)習(xí)場(chǎng)景，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。4.問(wèn)題探究法在教學(xué)過(guò)程中，提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生尋找問(wèn)題答案，最大程度釋放思維束縛，根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況設(shè)計(jì)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考，并逐步過(guò)渡到學(xué)生自己提出問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。5.合作探究法課前、課中、課后，通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作完成教學(xué)任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生合作意識(shí)，樹(shù)立學(xué)生團(tuán)隊(duì)責(zé)任感，大局意識(shí)，培育學(xué)生核心價(jià)值觀。6.自主學(xué)習(xí)法以學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體，在學(xué)過(guò)程中，通過(guò)學(xué)生獨(dú)立地分析、探索、實(shí)踐、質(zhì)疑、創(chuàng)造等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和終身學(xué)習(xí)能力。三、教學(xué)實(shí)施課前準(zhǔn)備教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)導(dǎo)入新課【內(nèi)容1】探索大數(shù)據(jù)1.通過(guò)學(xué)銀在線發(fā)布《探索大數(shù)據(jù)》的動(dòng)畫(huà)、微課。2.教師發(fā)布測(cè)試題。1.登錄學(xué)銀在線完成《探索大數(shù)據(jù)》動(dòng)畫(huà)、微課學(xué)習(xí)。2.學(xué)生完成測(cè)試題。課上活動(dòng)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)講授新知【內(nèi)容2】掌握大數(shù)據(jù)的基本概念1.教師引入阿嵐從失聯(lián)到被找到僅僅用了三十分鐘時(shí)間，這正是大數(shù)據(jù)的神奇之處。我國(guó)是人口大國(guó)，每天都會(huì)產(chǎn)生巨大的數(shù)據(jù)量，黨的十八屆五中全會(huì)將大數(shù)據(jù)上升為國(guó)家戰(zhàn)略，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到了各行各業(yè)，成為了推動(dòng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展的新動(dòng)力。國(guó)內(nèi)大數(shù)據(jù)的發(fā)展呈百花齊放的態(tài)勢(shì)，有許多優(yōu)秀的民族企業(yè)在國(guó)家大數(shù)據(jù)的發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新中起到了非常重要的作用。作為大學(xué)生，要提升民族自豪感和使命感，培養(yǎng)艱苦奮斗、自主創(chuàng)新的學(xué)習(xí)熱情，具備科技創(chuàng)新的精神。2.教師通過(guò)列舉淘寶網(wǎng)實(shí)時(shí)推薦商品，講解大數(shù)據(jù)的概念、來(lái)源、特點(diǎn)和現(xiàn)狀。數(shù)據(jù)概念：其實(shí)在我們的生活中，處處都存在數(shù)據(jù)，比如數(shù)字、文字、圖像、聲音等。數(shù)據(jù)產(chǎn)生方式經(jīng)歷的三個(gè)階段：運(yùn)營(yíng)式系統(tǒng)階段、用戶(hù)原創(chuàng)內(nèi)容階段和感知式系統(tǒng)階段。大數(shù)據(jù)（BigData），通俗一點(diǎn)說(shuō)，其實(shí)就是海量資料巨量資料，這些巨量資料來(lái)源于世界各地隨時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)的4個(gè)特點(diǎn)，數(shù)據(jù)量大（Volume）、數(shù)據(jù)類(lèi)型繁多（Variety）、處理速度快（Velocity）和價(jià)值密度低（Value）。大數(shù)據(jù)的來(lái)源：信息管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等：數(shù)據(jù)類(lèi)型包括：結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)：大數(shù)據(jù)發(fā)展現(xiàn)狀：數(shù)據(jù)分析成為大數(shù)據(jù)技術(shù)的核心，基于云計(jì)算處理平臺(tái)的實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)處理方式，大數(shù)據(jù)應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)3.教師發(fā)布討論：列舉身邊的大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)推薦行為。1.增強(qiáng)學(xué)生民族自豪感和使命感，培養(yǎng)艱苦奮斗、自主創(chuàng)新的學(xué)習(xí)熱情，具備科技創(chuàng)新的精神。2.學(xué)生總結(jié)大數(shù)據(jù)的概念和特點(diǎn)，了解大數(shù)據(jù)的來(lái)源和現(xiàn)狀。3.學(xué)生參與討論。講授新知【內(nèi)容3】解析大數(shù)據(jù)的核心技術(shù)1.在解析大數(shù)據(jù)的核心技術(shù)時(shí)，引入李阿姨在淘寶上購(gòu)買(mǎi)服裝，后來(lái)淘寶根據(jù)李阿姨的購(gòu)買(mǎi)記錄實(shí)時(shí)推薦各種服裝的案例，李阿姨的購(gòu)物行為會(huì)被淘寶記錄下來(lái)用于大數(shù)據(jù)分析，提供更加精準(zhǔn)的商品信息推薦。但大數(shù)據(jù)技術(shù)是一把雙刃劍，在給人們創(chuàng)造美好生活的同時(shí)，也會(huì)存在著一些已知或未知的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，在享受現(xiàn)代化生活帶來(lái)的舒適便利的同時(shí)，也不要疏忽對(duì)自身的人身、財(cái)產(chǎn)和信息安全的保護(hù)。我們要樹(shù)立辯證的科學(xué)思維，增強(qiáng)法律意識(shí)和安全意識(shí)，提高自身的道德修養(yǎng)與職業(yè)精神。2.教師講解大數(shù)據(jù)分析的基本步驟和大數(shù)據(jù)的核心技術(shù)—Hadoop、Spark、Hive、Flume。（1）大數(shù)據(jù)分析基本步驟（2）大數(shù)據(jù)核心技術(shù)Hadoop是Apache軟件基金會(huì)旗下的一個(gè)開(kāi)源分布式計(jì)算平臺(tái)，為用戶(hù)提供系統(tǒng)底層透明的分布式基礎(chǔ)架構(gòu)。Hadoop基于Java語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，具有很好的跨平臺(tái)性，同時(shí)部署成本低廉，處理數(shù)據(jù)高效且可靠。Spark是一種快速、通用、可擴(kuò)展的大數(shù)據(jù)分析引擎，目前，Spark生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)包含多個(gè)子項(xiàng)目的集合，其中包含SparkSQL、SparkStreaming、GraphX、MLlib等子項(xiàng)目，Spark是基于內(nèi)存計(jì)算的大數(shù)據(jù)并行計(jì)算框架。Spark基于內(nèi)存計(jì)算，提高了在大數(shù)據(jù)環(huán)境下數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性，同時(shí)保證了高容錯(cuò)性和高可伸縮性，允許用戶(hù)將Spark部署在大量廉價(jià)硬件之上，形成集群。Hive是基于Hadoop的一個(gè)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)工具，用來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)提取、轉(zhuǎn)化、加載，這是一種可以存儲(chǔ)、查詢(xún)和分析存儲(chǔ)在Hadoop中的大規(guī)模數(shù)據(jù)的機(jī)制。Hive數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)工具能將結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)文件映射為一張數(shù)據(jù)庫(kù)表，并提供類(lèi)似SQL查詢(xún)功能，能將SQL語(yǔ)句轉(zhuǎn)變成MapReduce（簡(jiǎn)稱(chēng)mr）任務(wù)來(lái)執(zhí)行。Flume是Cloudera提供的一個(gè)高可用的，高可靠的，分布式的海量日志采集、聚合和傳輸?shù)能浖?。Flume的核心是把數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)源（source）收集過(guò)來(lái)，再將收集到的數(shù)據(jù)送到指定的目的地（sink）。為了保證輸送的過(guò)程一定成功，在送到目的地（sink）之前，會(huì)先緩存數(shù)據(jù)（channel），待數(shù)據(jù)真正到達(dá)目的地（sink）后，F(xiàn)lume再刪除自己緩存的數(shù)據(jù)。1.增加學(xué)生法律意識(shí)和安全意識(shí)，提高自身的道德修養(yǎng)與職業(yè)精神。2.學(xué)生通過(guò)繪制XMind思維導(dǎo)圖總結(jié)大數(shù)據(jù)分析的基本步驟和大數(shù)據(jù)核心技術(shù)。講授新知【內(nèi)容4】融通大數(shù)據(jù)與人工智能1.教師以高鐵自動(dòng)進(jìn)站閘機(jī)為例，講解人臉大數(shù)據(jù)是一種與人工智能技術(shù)相結(jié)合的新技術(shù)，能有效減輕車(chē)站工作人員的負(fù)擔(dān)，極大地提高了進(jìn)站和檢票的效率。2.教師講解大數(shù)據(jù)與人工智能的關(guān)系、機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)與人工智能的挑戰(zhàn)。大數(shù)據(jù)與人工智能的關(guān)系：大數(shù)據(jù)為人工智能提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)：不同結(jié)構(gòu)、不同規(guī)模的數(shù)據(jù)構(gòu)成了海量的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，這些用戶(hù)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)能夠?yàn)樘囟▓?chǎng)景的模型提供充分的數(shù)據(jù)樣本。而數(shù)據(jù)量越大，進(jìn)行模型訓(xùn)練與驗(yàn)證的效果就越好，大數(shù)據(jù)能夠保證最終的數(shù)據(jù)模型具有較高的準(zhǔn)確率和穩(wěn)定性，有利于數(shù)據(jù)模型的大規(guī)模推廣。人工智能為大數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)處理方法：數(shù)據(jù)本身沒(méi)有什么用處，而數(shù)據(jù)中隱藏的規(guī)律才是其價(jià)值所在，該規(guī)律也叫做信息。數(shù)據(jù)十分雜亂，經(jīng)過(guò)梳理和清洗，才能夠稱(chēng)為信息。信息會(huì)包含很多規(guī)律，我們需要從信息中將規(guī)律總結(jié)出來(lái)，稱(chēng)為知識(shí)，而知識(shí)改變命運(yùn)。利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)海量數(shù)據(jù)的處理和分析，在電子商務(wù)領(lǐng)域能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)用戶(hù)精準(zhǔn)化定位并為用戶(hù)提供個(gè)性化的定制。大數(shù)據(jù)分析利器-機(jī)器學(xué)習(xí)：機(jī)器學(xué)習(xí)，就是讓機(jī)器模擬人類(lèi)學(xué)習(xí)事物的過(guò)程，進(jìn)而對(duì)出現(xiàn)的一些事件進(jìn)行判斷。機(jī)器學(xué)習(xí)和人類(lèi)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷的過(guò)程是非常類(lèi)似的。但機(jī)器學(xué)習(xí)需要考慮更多的情況，執(zhí)行更加復(fù)雜的計(jì)算。大數(shù)據(jù)與人工智能的挑戰(zhàn)：數(shù)據(jù)隱私和安全，人工智能系統(tǒng)，即使是最基本的形式，也是非常復(fù)雜的，大量的算法掩蓋了系統(tǒng)實(shí)際上在底層做了什么。因此，用于這種處理的任何數(shù)據(jù)通常是隱藏的，這引發(fā)了關(guān)于這種數(shù)據(jù)的透明性和隱私性的問(wèn)題。有限的技術(shù)能力，人工智能算法通常非常復(fù)雜，通常需要數(shù)以千計(jì)的計(jì)算，有時(shí)甚至每秒計(jì)算一次。隨著云計(jì)算和分布式處理在過(guò)去十年的發(fā)展，處理這些算法變成了現(xiàn)實(shí)，也迎來(lái)了人工智能驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)分析的時(shí)代。然而，隨著對(duì)更強(qiáng)大處理器需求的增加，瓶頸將開(kāi)始出現(xiàn)，企業(yè)很難采用這種技術(shù)。缺乏人力資本，數(shù)據(jù)分析是一個(gè)復(fù)雜的領(lǐng)域，當(dāng)考慮到機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)和常用于分析數(shù)據(jù)的人工智能的其他組件時(shí)，事實(shí)會(huì)變得更加復(fù)雜。隨著數(shù)據(jù)收集和先進(jìn)的基于人工智能的分析方法的不斷增加，這種需求將會(huì)增長(zhǎng)，如何找到合適的專(zhuān)業(yè)人員來(lái)處理這些數(shù)據(jù)，這會(huì)給企業(yè)增加壓力。3.教師發(fā)布討論：大數(shù)據(jù)與人工智能的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)？1.培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度與開(kāi)拓進(jìn)取的創(chuàng)新精神。2.學(xué)生使用XMind思維導(dǎo)圖總結(jié)大數(shù)據(jù)與人工智能的關(guān)系、機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)與人工智能的挑戰(zhàn)等知識(shí)。3.學(xué)生參與討論。總結(jié)歸納【內(nèi)容5】對(duì)項(xiàng)目三進(jìn)行總結(jié)教師通過(guò)XMind思維導(dǎo)圖總結(jié)歸納本項(xiàng)目的知識(shí)體系。學(xué)生繪制項(xiàng)目三的XMind知識(shí)體系，并熟記于心。課后活動(dòng)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)課后鞏固【內(nèi)容6】項(xiàng)目三的作業(yè)題教師布置課后作業(yè)，采用生生互評(píng)的方式，鞏固學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。1.學(xué)生完成課后作業(yè)2.學(xué)生要對(duì)其他學(xué)生的作業(yè)進(jìn)行評(píng)價(jià)打分。四、效果與反思（一）教學(xué)效果1.學(xué)生掌握了大數(shù)據(jù)的基本概念、特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)景，具備大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用能力。2.采用線上直播+錄