2.1《认识人工智能》教案 2024—2025学年甘教版（2022）初中信息技术八年级下册

《认识人工智能》教学设计 课题 《认识人工智能》 单元 第二单元 学科 信息科技 年级 八年级 教材分析 这节课主要简述了人工智能的定义以及特点，并在此基础上介绍了人工智能的发展历程和在生活中的各个应用领域，探讨了关于对人工智能给人类生活带来的影响。启发学生有一定的思考，并结合生活中的实践分析人工智能对人类社会产生的影响。 学习 目标 认识人工智能的特点 了解人工智能的发展历史及应用领域 探讨人工智能给人类社会带来的影响 重点 了解人工智能的应用领域。 难点 思考人工智能对人类社会的影响。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 讲授新课 什么是人工智能 人们普遍认为，人工智能（Artificial Intelligence，Al）是研究和开发用于模拟、延伸和扩展人类智能的理论、技术、方法及应用系统的一门学科。它是探索人脑奥秘的重要科学途径。人工智能、原子能技术和空间技术被称为20世纪的三大尖端科技。 人工智能的特点 人具有行为能力、感知能力、学习能力及思维能力。相应地，人工智能产品应该具备以下特点： 1.能模拟人的行为 人工智能技术可以让智能机器对外界的刺激作出反应、模拟人的行为，使智能机器具备运动能力和操控能力等。例如，双足机器人可以像人一样行走。 2.能模拟人的感知 利用计算机视觉技术，可以让智能机器具备视觉能力。利用智能语音技术，可以让智能机器具备听说能力。例如，自动驾驶汽车通过观察路况作出行驶判断，智能音箱通过听懂人的语言作出反应。 3.能模拟人的学习 通过机器学习技术，可以让智能机器具备学习能力，从数据中学习知识和经验。例如，AlphaGo通过学习人类的实战经验，战胜了世界围棋冠军。 4.能模拟人的思维 人工智能技术可以让智能机器模拟人脑，具有思维能力。例如，Al-phaGo能够推理出下一步棋的最优结果。 人工智能还有以下特点： 一是从人工知识表达到大数据驱动的知识学习技术。 二是从分类型处理的多媒体数据转向跨媒体的认知、学习、推理，这里讲的“媒体”不是新闻媒体，而是界面或者环境。 三是从追求智能机器到高水平的人机、脑机相互协同和融合。 四是从聚焦个体智能到基于互联网和大数据的群体智能，它可以把很多人的智能集聚融合起来变成群体智能。 五是从拟人化的机器人转向更加广阔的智能自主系统，比如智能工厂、智能无人机系统等。 自主探索 请同学们查阅资料，看看以下人工智能产品都模仿了人的哪些智能行为，总结它们的智能行为与能力。 智能翻译机：根据语音或文字识别进行翻译 无人驾驶汽车：代替司机完成驾驶 智能音箱：根据语言提示完成自动搜索 扫地机器人：代替人完成清扫、吸尘、擦地等工作 人工智能的发展历程 在人工智能的发展史中，有一位不可忽视的人物——艾伦·图灵（Alan Turing）。1950年，他提出了一个判断机器是否具有智能的实验方法——图灵测试，对人工智能的发展产生了深远的影响。 图灵测试指测试者与被测试者（一个人和一台机器）在隔开的情况下，通过一些装置（如键盘和显示器）向被测试者随意提问。只要有30%的人类测试者在5分钟内无法分辨出被测试对象是人还是机器，那么这台机器就通过了测试，并被认为具有人类智能。 1956年，约翰·麦卡锡（John McCarthy）等多位科学家在美国汉诺斯小镇的达特茅斯学院召开了一次研讨会。在此次会议上，“人工智能”一词被正式提出，因此，这一年也就成为人工智能元年。 1.第一次浪潮（20 世纪50—80 年代） 达特茅斯会议后的数年是人工智能大发展的时代，一系列成果在这一时期应运而生。但是到20世纪70年代初，由于计算能力有限，人工智能的研究遭遇了无法克服的基础性障碍。随着公众热情的消退，人工智能的发展进入第一个冬天。 自主探索 请同学们上网查阅资料，了解在这一时期出现了哪些人工智能应用，实现了什么功能。 蚂蚁一样的功效：AI的第一次浪潮浪 跟随第一次浪潮的，是1974-1980年的第一个“AI的冬天”，因为人们当时清晰得知，早期的AI只有如蚂蚁般的商业功用。从20世纪50年代中期起，人类发现了很多关键概念，开始发现、定义AI1955年，第一个启发式编程程序诞生，它后来成为20世纪80年代和90年代的专家系统。1957年，感知算法被发明，它演变成今天的人工神经网络和深度学习工具。1958年，LISP编程语言得到发展，研究员可以写出人类可读的人工智能代码，而不只是1和0。1960年，隐马尔可夫模型算法被发明，最终成就了语音和图像识别的人工智能新浪潮。今天，虽然仍有很多重要的概念被提出和开发，但大多数只是对早期发明的改进。 2.第二次浪潮（20 世纪 80—90年代） 20世纪80年代，专家系统出现，人工智能从理论研究走向实际应用。但到了80年代后期，人们发现专家系统开发与维护成本高，商业价值有限，应用仍有很大局限性。至此，人工智能的发展又一次进入低谷期。 多学一手 专家系统是一种模拟人类专家解决问题的计算机程序系统，它含有大量的某个领域专家水平的知识与经验，能够像专家一样处理问题。比如先将大量的专业病理知识提供给计算机，当病人将自己的病情告诉专家系统时，专家系统就可以利用专家知识库推理出治疗方案。 3.第三次浪潮（21世纪初） 进入21世纪，互联网的蓬勃发展带来各类数据的爆炸式增长，人类迈入“大数据”时代，同时，计算机的运算能力高速增长。在数据和计算力指数式增长的支持下，人工智能算法也取得了重大突破。总之，算法、算力和数据三者的结合，将人工智能再次推向繁荣期。 多学一手 大数据（Big Data）是人工智能的基石。利用大数据技术，机器能够从中挖掘出许多有用的信息，归纳出知识或规律。 人工智能的应用领域 人工智能技术在家居、医疗、教育、交通、物流、军事等领域获得了广泛的应用，给人们带来了诸多便利。 1.智能家居 通过使用人工智能技术，智能家居为人们提供了一个舒适、安全、方便和高效的生活环境。只要人类发出语音命令，就可以实现电视自动打开、新风系统自动开启、背景音乐在设定的时间自动播放等功能。 2.智能医疗 医学影像分析系统可以快速进行癌症早期筛查，帮助患者尽早发现病症；导医机器人可以提供语音交互问答服务，帮助患者挂号和就诊；智能电子病历可以让医生进行语音录入，快速形成患者的病历资料。 3.智能教育 目前，在教师教学、学生学习、学业评测的各个环节引入的人工智能通过口语测评、作文批改、作业布置、学情管理等方式为教育教学提供帮助。人工智能和教育的结合一定程度上可以解决教育行业师资分布不均衡等问题。 4.智能交通 通过对交通中的车流量、行车速度等数据的采集和分析，可以对交通状况进行监控和调度，有效提高通行能力，简化交通管理，降低环境污染。 5.智能物流 物流行业利用智能搜索、推理规划、计算机视觉以及智能机器人等技术，在运输、仓储、配送装卸等流程上已经进行了智能化改造，能够基本实现无人操作。未来，智能无人机和无人车有望实现自动送货到家。 6.智能军事 军事也在逐步智能化。例如，在反恐行动中，可以利用安装在各地的摄像头，根据恐怖分子的面部特征和身体特征对其进行识别；人工智能武器具有自主敌我识别、自主分析判断和决策的能力；舰船作战管理系统可用于局部海域作战指挥、辅助战术决策、海上目标敌我识别等。 议一议 以小组为单位，讨论生活中还有哪些人工智能应用或品，并说明这些应用或产品的功能。 对人工智能的思考 人工智能为我们的社会和生活提供了许多便利，但同时也带来了新的挑战，对人类社会产生一些负面影响。 1.人工智能技术带来的失业问题 虽然人工智能的发展可以开辟出大量新的就业岗位，但该技术的大面积使用，必然会导致一部分人的失业，尤其对于从事中低级技术工种的人来说，存在极大的失业风险。 2.机器人安全问题 近年来，机器人开始进入新的工作领域，比如轻工业、农业、仓储物流业等，但是，与之相关的事故也时有发生。例如无人驾驶汽车发生致命车祸等，一时间引起了人们对机器人安全性的担忧与恐惧。 3.智能机器人的伦理 未来的智能机器人将完全具备自主行为能力，不再是为人类所使用的被动工具，这一转变对人工智能提出新的伦理要求。在设计智能机器人时，人们需要对它提出法律、伦理等方面的约束，确保其行为像人类一样合理、合法。 多学一手 1942年，艾萨克·阿西莫夫（Isaac Asimov）在《我，机器人》中提出了“机器人三定律”。 第一定律：机器人不得伤害人类个体，或者目睹人类个体将遭受危险而不管； 第二定律：机器人必须服从人给予它的命令，当该命令与第一定律冲突时例外； 第三定律：机器人在不违反第一、第二定律的情况下尽可能保护自己的生存。 自主探索 请同学们上网查阅资料，总结人工智能技术给人们带来的好处及人工智能技术存在的潜在风险，完成下表。 表2-1-1 人工智能技术的利与弊 拓展延伸 人工智能机器人 英国 Engineering Arts 公司运用 AI 技术将人的表情复刻于机器人之上，使冰冷的机器也拥有了一套完整的人类“表情包”，瞬间被赋予了人类的情感。机器人的历史由只是外表与人类相似的第一阶段，迈入了可以表现人类喜怒哀乐等情绪的第二阶段。 据 Engineering Arts 公司的官网显示，Ameca 作为最具亮点与创新思维的 AI 产品，重达 49 公斤，身高 187 厘米，身体由几十个零部件构成。为将 Ameca 赋予人类的表情，Engineering Arts 独辟蹊径、煞费苦心。为确保 Ameca 的面部也能够像人一样，灵敏、迅速地对外界的刺激做出精准的反应，该公司为其在物理硬件上配置了最先进的传感设备等。 科学家对人类的脸部表情进行全方位的扫描后，运用肌肉等各项表情变化的数据建模，进行 3D 打印并制作模具。然后，为机器人配备多组零部件，分成各个模块进行装配，便于今后的维修与改造升级。于是，在电脑端与机器端相连的情况下，生动鲜活的脸部表情便被复刻到机器人之上，Ameca 成功展示出噘嘴、眨眼、皱眉、愤怒、悲伤等仿人面部表情。 Engineering Arts 计划将其改造升级，让它变成具有行走、奔跑等人类更多功能的多面手。未来，Ameca 可以用于拍电影，充当网络研讨会的替身，或者面部整容等。 学习人工智能的定义 了解人工智能的特点 熟悉并了解人工智能的四大特点及延伸内容 发起课堂讨论，总结人工智能有哪些能力 学习一到三次浪潮分别对人工智能发展所产生的影响 延伸学习第一次浪潮对于人工智能发展的影响 讨论大数据在生活中的体现和影响 了解人工智能的几个常用的应用领域 讨论生活中的人工智能产品 学习人工智能给生活带来的便利和潜在问题有哪些方面 拓展学习艾萨克的“机器人三定律” 提出问题讨论后给出举例 拓展关于人工智能机器人的学习 引发学生对人工智能相关知识的兴趣 通过讨论拓展激发学生的思维 提出要素让学生进行补充延伸 通过三次浪潮的解析引发学生对于人工智能发展进程的思考 通过三次浪潮的发展进程介绍激发学生对于人工智能发展的思考 引发学生讨论人工智能在现实生活中应用的实例 通过贴近生活的实例解析激发学生的兴趣和思考 让学生在讨论中丰富概念 通过课本延伸激发学生探索学习人工智能相关知识的欲望 让学生充分思考并参与讨论 通过表格和举例让学生充分参与课堂讨论和发散思维 通过拓展学习让学生充分发散思维加深对知识点的理解和学习相关知识的兴趣 课堂小结 这节课我们学习了人工智能的定义以及特点，并了解了人工智能的发展历程和在生活中的应用领域，对人工智能对人类生活带来的利弊有了一定的思考，那么同学们认为人工智能会在我们的生活中充当怎样的角色，一起讨论吧。 总结 对本节课内容进行总结概括。 板书 什么是人工智能 人工智能的特点 人工智能的发展历程 人工智能的应用领域 对人工智能的思考 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） 学科网（北京）股份有限公司 $$