授課章節(jié)及主題5.3人工智能開發(fā)環(huán)境搭建

學(xué)習(xí)模塊教學(xué)項(xiàng)目授課學(xué)時(shí)2授課對(duì)象授課地點(diǎn)課程類型教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)全面掌握人工智能開發(fā)環(huán)境的基本硬件需求和計(jì)算能力要求。熟練掌握在Windows系統(tǒng)上構(gòu)建AI開發(fā)環(huán)境的具體步驟。深入了解人工智能開發(fā)環(huán)境的分類能力目標(biāo)獨(dú)立搭建能力：學(xué)生能夠獨(dú)立完成人工智能開發(fā)環(huán)境的搭建，包括安裝必要的軟件和配置環(huán)境，解決安裝過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，提升自主學(xué)習(xí)和問(wèn)題解決能力。實(shí)踐操作能力：通過(guò)實(shí)踐操作，學(xué)生能夠熟練使用Anaconda、虛擬環(huán)境等工具，提高對(duì)人工智能開發(fā)工具的使用能力，增強(qiáng)實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)。團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力：通過(guò)小組討論和實(shí)踐操作，學(xué)生能夠與團(tuán)隊(duì)成員有效合作，共同完成任務(wù)，提升團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和溝通能力。素養(yǎng)目標(biāo)激發(fā)興趣與探索精神：通過(guò)實(shí)際操作和案例分析，激發(fā)學(xué)生對(duì)人工智能技術(shù)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和探索精神，鼓勵(lì)學(xué)生嘗試新的技術(shù)和工具。增強(qiáng)技術(shù)理解與應(yīng)用能力：讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到人工智能技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的重要性和潛力，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)人工智能技術(shù)的理解和應(yīng)用能力，提升學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)。培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與職業(yè)素養(yǎng)：培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的編程習(xí)慣，增強(qiáng)學(xué)生的信息素養(yǎng)和職業(yè)素養(yǎng)，提高學(xué)生的職業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。學(xué)情分析知識(shí)基礎(chǔ)學(xué)生已具備一定的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)和編程基礎(chǔ)，對(duì)Python語(yǔ)言有一定的了解，但對(duì)人工智能開發(fā)環(huán)境的搭建缺乏系統(tǒng)認(rèn)識(shí)。學(xué)生特點(diǎn)學(xué)生對(duì)新技術(shù)和新工具充滿好奇心，愿意動(dòng)手實(shí)踐和探索，具有較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力。學(xué)生的邏輯思維和抽象概括能力有一定基礎(chǔ)，但需要進(jìn)一步提升，特別是在解決復(fù)雜問(wèn)題時(shí)的分析能力。學(xué)生具備一定的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，但需要在實(shí)踐中進(jìn)一步加強(qiáng)，提高團(tuán)隊(duì)合作的效率和質(zhì)量。教學(xué)內(nèi)容人工智能開發(fā)環(huán)境的基本硬件需求和計(jì)算能力要求，包括處理器、內(nèi)存、硬盤、顯卡等的具體配置建議。在Windows系統(tǒng)上構(gòu)建AI開發(fā)環(huán)境的具體步驟，包括安裝Anaconda數(shù)據(jù)分析平臺(tái)、創(chuàng)建虛擬環(huán)境、安裝軟件包和類庫(kù)。人工智能開發(fā)環(huán)境的分類及選擇，包括個(gè)人開發(fā)者環(huán)境、專業(yè)開發(fā)環(huán)境、服務(wù)器環(huán)境、集群環(huán)境、云開發(fā)環(huán)境、邊緣計(jì)算環(huán)境等的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景。教學(xué)任務(wù)安裝Anaconda數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，包括下載安裝包、安裝步驟、添加環(huán)境變量等。創(chuàng)建虛擬環(huán)境，包括通過(guò)Anaconda管理界面和命令行創(chuàng)建虛擬環(huán)境的方法，以及進(jìn)入和退出虛擬環(huán)境的操作。安裝必要的軟件包和類庫(kù)，包括常用的數(shù)據(jù)處理庫(kù)（如NumPy、Pandas）、深度學(xué)習(xí)框架（如TensorFlow、PyTorch）等。分組討論不同開發(fā)環(huán)境的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景，總結(jié)適合本課程項(xiàng)目的開發(fā)環(huán)境類型。教學(xué)重點(diǎn)安裝Anaconda數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的詳細(xì)步驟和注意事項(xiàng)，包括如何選擇合適的安裝路徑、如何添加環(huán)境變量等。創(chuàng)建虛擬環(huán)境的具體方法和作用，包括通過(guò)Anaconda管理界面和命令行創(chuàng)建虛擬環(huán)境的步驟，以及虛擬環(huán)境在開發(fā)過(guò)程中的重要性。安裝常用軟件包和類庫(kù)的命令和方法，包括如何使用conda和pip命令安裝軟件包，以及如何選擇合適的軟件包版本。教學(xué)難點(diǎn)理解虛擬環(huán)境的作用和重要性，如何通過(guò)虛擬環(huán)境管理項(xiàng)目依賴，避免不同項(xiàng)目間的依賴沖突。安裝過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法，如安裝包下載失敗、環(huán)境變量配置錯(cuò)誤、軟件包安裝沖突等。教學(xué)環(huán)境計(jì)算機(jī)教室，每臺(tái)計(jì)算機(jī)安裝有Windows操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)連接正常，確保學(xué)生能夠順利下載和安裝相關(guān)軟件。教學(xué)方法講授法：詳細(xì)講解人工智能開發(fā)環(huán)境的基本知識(shí)和搭建步驟，包括硬件需求、軟件安裝、虛擬環(huán)境創(chuàng)建等。演示法：通過(guò)教師演示安裝過(guò)程，讓學(xué)生直觀了解操作步驟，包括Anaconda的安裝、虛擬環(huán)境的創(chuàng)建、軟件包的安裝等。實(shí)踐法：學(xué)生在教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成開發(fā)環(huán)境的搭建，通過(guò)實(shí)踐操作加深對(duì)知識(shí)的理解和掌握。小組討論法：通過(guò)小組討論，讓學(xué)生分享經(jīng)驗(yàn)，共同解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和溝通能力。課前準(zhǔn)備多媒體設(shè)備、文檔資料。每臺(tái)計(jì)算機(jī)預(yù)裝Windows11操作系統(tǒng)。準(zhǔn)備好Anaconda的安裝文件及常用軟件包和類庫(kù)的安裝文件。課件PPT（含開發(fā)環(huán)境搭建步驟、操作截圖等）。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖（含思政）任務(wù)導(dǎo)入（5min）通過(guò)展示人工智能應(yīng)用的短視頻，引出人工智能開發(fā)環(huán)境搭建的重要性。通過(guò)提問(wèn)引入主題：“同學(xué)們，你們知道什么是人工智能嗎？人工智能在我們的生活中有哪些應(yīng)用？”播放一段關(guān)于人工智能應(yīng)用的短視頻，讓學(xué)生直觀感受人工智能的魅力。引導(dǎo)學(xué)生思考：“要開發(fā)人工智能應(yīng)用，我們需要什么樣的開發(fā)環(huán)境？”?；卮鸾處煹膯?wèn)題，分享自己對(duì)人工智能的認(rèn)識(shí)。觀看視頻，感受人工智能的應(yīng)用場(chǎng)景。思考并討論開發(fā)人工智能應(yīng)用所需的開發(fā)環(huán)境。通過(guò)提問(wèn)和視頻播放，激發(fā)學(xué)生對(duì)人工智能的興趣，引導(dǎo)學(xué)生思考開發(fā)環(huán)境的重要性，為后續(xù)教學(xué)內(nèi)容的展開做好鋪墊。任務(wù)描述（10min）介紹人工智能開發(fā)環(huán)境的基本硬件需求、計(jì)算能力要求及開發(fā)環(huán)境的分類，明確本節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)。講解人工智能開發(fā)環(huán)境的基本硬件需求（處理器、內(nèi)存、硬盤、顯卡、網(wǎng)絡(luò)連接）和計(jì)算能力要求（操作系統(tǒng)、Python環(huán)境、開發(fā)工具、庫(kù)和框架、虛擬環(huán)境、數(shù)據(jù)庫(kù)和存儲(chǔ)、云服務(wù)和API）。介紹開發(fā)環(huán)境的分類（個(gè)人開發(fā)者環(huán)境、專業(yè)開發(fā)環(huán)境、服務(wù)器環(huán)境、集群環(huán)境、云開發(fā)環(huán)境、邊緣計(jì)算環(huán)境）及其適用場(chǎng)景。明確本節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)：了解開發(fā)環(huán)境的要求和分類，掌握在Windows系統(tǒng)上構(gòu)建AI開發(fā)環(huán)境的具體步驟。認(rèn)真聽講，記錄重點(diǎn)內(nèi)容。對(duì)開發(fā)環(huán)境的硬件需求和計(jì)算能力要求進(jìn)行初步了解，理解不同硬件配置對(duì)開發(fā)環(huán)境的影響。了解不同開發(fā)環(huán)境的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景，思考哪種開發(fā)環(huán)境最適合自己的學(xué)習(xí)和項(xiàng)目需求。明確本節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生對(duì)人工智能開發(fā)環(huán)境有初步的認(rèn)識(shí)，為后續(xù)的搭建操作做好準(zhǔn)備。任務(wù)實(shí)施（60min）子任務(wù)一：安裝Anaconda數(shù)據(jù)分析平臺(tái)（20分鐘）講解并演示Anaconda的安裝過(guò)程。介紹Anaconda數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的功能和特點(diǎn)，包括包管理器（Conda）和環(huán)境管理器的功能。演示Anaconda的安裝過(guò)程，包括下載安裝包、安裝步驟、添加環(huán)境變量等。強(qiáng)調(diào)安裝過(guò)程中需要注意的事項(xiàng)，如選擇合適的安裝路徑、添加環(huán)境變量等。引導(dǎo)學(xué)生在自己的計(jì)算機(jī)上安裝Anaconda，并檢查安裝是否成功。觀看教師演示，了解Anaconda的安裝過(guò)程。在教師指導(dǎo)下，獨(dú)立完成Anaconda的安裝。在安裝過(guò)程中遇到問(wèn)題及時(shí)向教師請(qǐng)教，并記錄問(wèn)題及解決方法。安裝完成后，打開AnacondaPrompt或AnacondaNavigator，檢查安裝是否成功。通過(guò)教師演示和學(xué)生實(shí)踐操作，讓學(xué)生掌握Anaconda的安裝方法，為后續(xù)的開發(fā)環(huán)境搭建奠定基礎(chǔ)。子任務(wù)二：創(chuàng)建虛擬環(huán)境（20分鐘）講解并演示虛擬環(huán)境的創(chuàng)建方法。講解虛擬環(huán)境的作用和重要性，說(shuō)明虛擬環(huán)境可以避免不同項(xiàng)目間的依賴沖突，確保項(xiàng)目的獨(dú)立性和一致性。演示通過(guò)Anaconda管理界面和命令行創(chuàng)建虛擬環(huán)境的方法。引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)建自己的虛擬環(huán)境，并進(jìn)入虛擬環(huán)境進(jìn)行測(cè)試。強(qiáng)調(diào)虛擬環(huán)境的管理方法，如進(jìn)入、退出、刪除虛擬環(huán)境的命令。認(rèn)真聽講，理解虛擬環(huán)境的作用和重要性。按照教師的演示，創(chuàng)建自己的虛擬環(huán)境。在創(chuàng)建過(guò)程中遇到問(wèn)題及時(shí)向教師請(qǐng)教，并與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)。進(jìn)入虛擬環(huán)境，使用命令condalist查看已安裝的包，確保虛擬環(huán)境創(chuàng)建成功。讓學(xué)生掌握創(chuàng)建虛擬環(huán)境的方法，理解虛擬環(huán)境在開發(fā)過(guò)程中的重要作用，提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力和問(wèn)題解決能力。子任務(wù)三：安裝Anaconda軟件包及所需類庫(kù)（20分鐘）講解并演示常用軟件包和類庫(kù)的安裝方法。介紹常用的人工智能開發(fā)軟件包和類庫(kù)，如NumPy、Pandas、TensorFlow、PyTorch等，說(shuō)明這些庫(kù)在數(shù)據(jù)處理和模型訓(xùn)練中的作用。演示通過(guò)Anaconda管理界面和命令行安裝軟件包和類庫(kù)的方法。引導(dǎo)學(xué)生安裝必要的軟件包和類庫(kù)，并進(jìn)行測(cè)試。強(qiáng)調(diào)安裝過(guò)程中需要注意的事項(xiàng)，如選擇合適的軟件包版本、避免版本沖突等。記錄常用軟件包和類庫(kù)的名稱及安裝命令。按照教師的演示，安裝必要的軟件包和類庫(kù)。在安裝過(guò)程中遇到問(wèn)題及時(shí)向教師請(qǐng)教，并與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)。安裝完成后，使用命令piplist或condalist查看已安裝的包，確保軟件包和類庫(kù)安裝成功。讓學(xué)生掌握安裝軟件包和類庫(kù)的方法，為后續(xù)的人工智能開發(fā)做好準(zhǔn)備，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和解決問(wèn)題的能力。子任務(wù)四：小組討論（10分鐘）將學(xué)生分成若干小組，每組5-6人。提出討論問(wèn)題：“不同開發(fā)環(huán)境的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景是什么？你們認(rèn)為哪種開發(fā)環(huán)境最適合我們？”巡回指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生積極參與討論，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表自己的見解?？偨Y(jié)各小組的討論結(jié)果，強(qiáng)調(diào)不同開發(fā)環(huán)境的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目需求選擇合適的開發(fā)環(huán)境。。分組討論，結(jié)合所學(xué)知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，分析不同開發(fā)環(huán)境的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景。每組推選一名代表，總結(jié)本組的討論結(jié)果，并在全班進(jìn)行分享。聽取其他小組的討論結(jié)果，思考并補(bǔ)充自己的觀點(diǎn)。通過(guò)小組討論，讓學(xué)生加深對(duì)不同開發(fā)環(huán)境的理解，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和溝通能力，同時(shí)激發(fā)學(xué)生的思維碰撞，拓寬學(xué)生的視野。課堂小結(jié)（10分鐘）教師活動(dòng)用思維導(dǎo)圖梳理本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)，包括開發(fā)環(huán)境的硬件需求、計(jì)算能力要求、Anaconda的安裝、虛擬環(huán)境的創(chuàng)建、軟件包和類庫(kù)的安裝等。提問(wèn)：“通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，你掌握了哪些知識(shí)和技能？在搭建開發(fā)環(huán)境的過(guò)程中遇到了哪些問(wèn)題？是如何解決的？”總結(jié)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，強(qiáng)調(diào)人工智能開發(fā)環(huán)境搭建的重要性，鼓勵(lì)學(xué)生在課后繼續(xù)探索和學(xué)習(xí)。學(xué)生活動(dòng)回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，對(duì)照思維導(dǎo)圖進(jìn)行自我檢查。積極回答教師的問(wèn)題，分享自己的學(xué)習(xí)收獲和遇到的問(wèn)題及解決方法。思考并總結(jié)本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，明確自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)和下一步的學(xué)習(xí)計(jì)劃。設(shè)計(jì)意圖通過(guò)課堂小結(jié)，幫助學(xué)生梳理知識(shí)，鞏固所學(xué)內(nèi)容，同時(shí)讓學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行反思，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。作業(yè)布置（5min）布置基礎(chǔ)作業(yè)：要求學(xué)生在課后重新搭建一次人工智能開發(fā)環(huán)境，確保能夠熟練掌握搭建步驟。重新安裝Anaconda數(shù)據(jù)分析平臺(tái)。創(chuàng)建一個(gè)新的虛擬環(huán)境，并安裝必要的軟件包和類庫(kù)。寫一篇小結(jié)，記錄搭建過(guò)程中的問(wèn)題及解決方法。課后拓展要求學(xué)生查閱資料，了解其他人工智能開發(fā)工具和框架，并寫一篇小論文，闡述自己的觀點(diǎn)和看法。教學(xué)反思學(xué)生是否能夠熟練掌握人工智能開發(fā)環(huán)境的搭建步驟，包括安裝Anaconda、創(chuàng)建虛擬環(huán)境、安裝軟件包和類庫(kù)？在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)虛擬環(huán)境的作用和重要性是否理解到位，是否能夠熟練使用虛擬環(huán)境管理項(xiàng)目依賴？小組討論是否充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，學(xué)生是否能夠積極參與討論并發(fā)表自己的見解，是否能夠通過(guò)討論加深對(duì)不同開發(fā)環(huán)境的理解？學(xué)生在課后作業(yè)中是否能夠獨(dú)立完成開發(fā)環(huán)境的搭建，是否能夠?qū)ζ渌_發(fā)工具和框架進(jìn)行深入研究并提出自己的觀點(diǎn)？教學(xué)評(píng)價(jià)課堂表現(xiàn)（40分）：參與討論、回答問(wèn)題的積極性（20分）：積極參與課堂討論，主動(dòng)回答問(wèn)題，能夠清晰表達(dá)自己的觀點(diǎn)和想法。在小組討論中的表現(xiàn)（20分）：積極參與小組討論，能夠與小組成員有效合作，提出建設(shè)性意見，推動(dòng)小組討論的進(jìn)展。作業(yè)質(zhì)量（40分）：基礎(chǔ)作業(yè)的完成情況（20分）：能夠熟練搭建開發(fā)環(huán)境，記錄詳細(xì)，問(wèn)題解決方法合理。拓展作業(yè)的完成情況（20分）：對(duì)其他開發(fā)工具和框架有深入研究，小論文觀點(diǎn)明確，分析合理，能夠結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目需求提出自己的選擇建議。素養(yǎng)達(dá)成（20分）：是否表現(xiàn)出對(duì)人工智能技術(shù)的興趣和探索精神（10分）：