工业控制与人工智能(基础篇)电子教案
《工业控制网络与人机界面组态技术》电子教案 第五章网络互联设备
（3）网络的互操作 指网络中的计算机具有透明地访问对方资源的 能力，这种能力是建立在互联接和互通基础之 上，通过高层软件实现的。 注意：互联接、互通和互操作分别表示了不同 层次的内涵，互联接是网络连接的物质基础， 互通是通信手段，互操作是网络互联的最终目 的，只有解决好这三个层次上的问题才能真正 实现网络的“互联”。
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✓ 10BASET：100m ✓ 10BASE2：185m ✓ 10BSEE5：500m 2. 网络分段
在组建局域网时，往往需要进行网络分段。所 谓网络分段是指将一个大的网络系统分解成几 个小的局域网，然后通过网络互联设备（交换 机、网桥或路由器）将各个子网连接成一个整 体网络。
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3. 网络互联的类型
（1）网络互联的应用类型 局域网之间的互联 局域网与广域网之间的互联 局域网通过广域网与Internet之间的互联 多个远程局域网之间互联为广域网
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（2）互联局域网的类型 同构网络 所谓同构网络是指具有相同特性和性质的网络，也就
是说它们具有相同的通信协议，呈现给接入设备的 界面也相同。 异构网络 所谓异构网络是指具有完全不同的传输性质和通信协 议的网络。
有目的地转发数据帧。 网络层的互连设备 ✓ 主要设备有：路由器。 ✓ 功能：路径选择、拥塞控制和控制广播信息 ✓ 主要用于：不同网络之间的互连。如，当一个局域
网通过广域网与远程局域网连接时，就应当使用这 层设备。
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高层互连设备 ✓ 主要设备：网关。 ✓ 当互连的网络的传输层及以上层协议不同
时就需要网关进行协议转换。 ✓ 目前使用最多的是：应用层网关。
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2. 网间互连设备的层次
物理层的设备
✓ 主要设备有：中继器和集线器。
✓ 物理层互连设备的主要功能：对不同电缆段 之间的信号进行复制、整形、再生和转发位 信号。
人工智能第一册教案
4.信息社会责任：通过本节课的学习，使学生能够认识到人工智能对社会的积极和消极影响，培养他们的信息社会责任意识，使他们能够自觉地遵守相关的法律法规和道德规范。
核心素养目标分析
本节课旨在培养学生的核心素养，包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任四个方面。
1.信息意识：通过学习人工智能的基础概念和技术发展，使学生能够了解人工智能的基本知识和应用领域，培养学生的信息意识，提高他们对人工智能的认识和理解。
2.计算思维：通过分析人工智能算法和应用案例，使学生能够运用计算思维方法解决问题，提高他们的逻辑思维和问题解决能力。
互动探究：
设计小组讨论环节，让学生围绕人工智能问题展开讨论，培养学生的合作精神和沟通能力。鼓励学生提出自己的观点和疑问，引导学生深入思考，拓展思维。
技能训练：
总结归纳：
在人工智能新课呈现结束后，对知识点进行梳理和总结。强调重点和难点，帮助学生形成完整的知识体系。
（四）巩固练习（预计用时：5分钟）
随堂练习：
（2）采用问题驱动教学法：提出相关问题，引导学生主动思考，激发学生的学习兴趣和参与度。
（3）采用小组合作学习法：让学生分组讨论，共同完成任务，提高学生的团队合作能力和沟通能力。
（4）采用实践教学法：组织学生进行实践操作，如编程、机器人制作等，提高学生的动手能力和创新能力。
（5）采用讨论和辩论教学法：引导学生关注人工智能的伦理和社会问题，培养学生的批判性思维和价值观。
二、发展历程
-早期探索（20世纪50年代）
-专家系统（20世纪60年代）
基础篇人机界面组态技术电子教案 自动化生产线安装与调试
基础篇-人机界面组态技术电子教案自动化生产线安装与调试一、课程简介本课程旨在帮助学生了解和掌握人机界面组态技术在自动化生产线安装与调试中的应用。
通过学习，学生将能够理解人机界面组态技术的基本概念、原理和操作方法，并能运用该技术对自动化生产线进行有效的安装与调试。
二、教学目标1. 了解人机界面组态技术的基本概念和作用。
2. 掌握人机界面组态软件的基本操作和功能。
3. 学会如何运用人机界面组态技术进行自动化生产线的安装与调试。
三、教学内容1. 人机界面组态技术概述人机界面组态技术的定义和发展历程人机界面组态技术的作用和应用领域2. 人机界面组态软件介绍常见的人机界面组态软件及其特点组态软件的基本操作和功能3. 自动化生产线安装与调试的基本流程自动化生产线的组成和工作原理自动化生产线的安装步骤和注意事项自动化生产线的调试方法和技术四、教学方法1. 讲授法：讲解人机界面组态技术的基本概念、原理和操作方法。
2. 案例分析法：分析实际应用案例，让学生了解人机界面组态技术在自动化生产线安装与调试中的应用。
3. 实操演练法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手操作，掌握人机界面组态软件的使用和自动化生产线的安装与调试技巧。
五、教学评估1. 课堂互动：通过提问、讨论等方式评估学生对人机界面组态技术的基本概念和原理的理解。
2. 实操演练：评估学生在实验室实践环节中的操作技能和解决问题能力。
六、教学资源1. 教材或教学指导书：提供详细的人机界面组态技术和自动化生产线安装与调试的理论知识。
2. 计算机和投影仪：用于展示人机界面组态软件的操作界面和演示案例。
3. 实验室设备：包括自动化生产线模型、人机界面设备等，供学生进行实操演练。
4. 在线教学资源：如视频教程、案例分析、讨论区等，为学生提供更多的学习资料和实践机会。
七、教学安排1. 理论课：每周安排2课时，共计10周，完成基本概念、原理和操作方法的讲解。
2. 实践课：每周安排2课时，共计10周，进行实验室实操演练和案例分析。
《人工智能》课程教案
一、教学内容二、教学目标1. 理解机器学习的概念，掌握其主要类型和基本过程。
2. 能够运用机器学习的基本原理分析实际问题，并选择合适的算法进行解决。
3. 培养学生的创新意识和团队协作能力，提高解决实际问题的能力。
三、教学难点与重点教学难点：机器学习算法的理解与运用。
教学重点：机器学习的定义、类型、基本过程。
四、教具与学具准备1. 教具：PPT、黑板、粉笔。
2. 学具：笔记本电脑、教材、笔记本。
五、教学过程2. 知识讲解：1) 介绍机器学习的定义，解释其与传统编程的区别。
2) 分类介绍监督学习、无监督学习、半监督学习和强化学习等类型。
3) 详细讲解机器学习的基本过程，包括数据预处理、特征工程、模型训练、评估与优化等。
3. 实践环节：1) 以分类问题为例，讲解决策树算法的原理和实现过程。
2) 分组讨论：针对具体问题，设计合适的机器学习解决方案，并进行实现。
3) 随堂练习：完成教材第四章课后习题，巩固所学知识。
六、板书设计2. 内容：1) 机器学习的定义、类型、基本过程。
2) 决策树算法原理及实现。
3) 课后习题。
七、作业设计1. 作业题目：1) 解释机器学习的定义，并说明其与传统编程的区别。
2) 简述监督学习、无监督学习、半监督学习和强化学习的特点及应用场景。
3) 编程实现决策树算法，解决一个分类问题。
2. 答案：八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课通过讲解和实践，使学生掌握了机器学习的基本概念和过程，培养了学生的动手能力。
但在时间安排上，可以适当增加实践环节，让学生更深入地理解机器学习算法。
2. 拓展延伸：1) 邀请专家进行专题讲座，介绍机器学习的前沿动态和应用领域。
2) 组织学生参加机器学习竞赛，提高学生解决实际问题的能力。
3) 推荐学习资源，鼓励学生深入学习相关算法和框架。
重点和难点解析1. 教学目标的设定2. 教学难点与重点的识别3. 实践环节的设计与实施4. 作业设计与答案的详尽性5. 课后反思与拓展延伸的实际操作详细补充和说明：一、教学目标的设定教学目标应具有可衡量性、具体性和可实现性。
人工智能教案
2024/1/25
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CATALOGUE
目 录
2024/1/25
• 引言 • 基础知识 • 机器学习 • 深度学习 • 自然语言处理 • 计算机视觉 • 人工智能伦理与安全性问题探讨
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引言
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人工智能的定义与发展
2024/1/25
人工智能的定义
人工智能（AI）是一门研究、开 发用于模拟、延伸和扩展人的智 能的理论、方法、技术及应用系 统的新技术科学。
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CATALOGUE
人工智能伦理与安全性问题探 讨
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数据隐私与安全问题
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数据收集和使用
探讨如何在保证个人隐私的前提下，合法、合规 地收集和使用数据。
数据泄露风险
分析数据泄露的原因、后果及预防措施。
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数据加密技术
介绍数据加密的原理、方法及其在保护数据隐私 方面的应用。
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循环神经网络
循环神经网络基础
介绍循环神经网络的基本原理和结构，包括循环神经元的输入、输 出和状态等概念。
长短期记忆网络
讲解长短期记忆网络（LSTM）的原理和实现，包括门控机制和记 忆单元等概念。
序列到序列模型
介绍序列到序列模型的原理和实现，包括编码器-解码器结构和注意 力机制等方法。
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自然语言处理
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词法分析
词汇识别
将文本中的单词或词汇进行识别和划分，为后续 任务提供基础数据。
词性标注
对每个单词或词汇进行词性标注，如名词、动词 、形容词等，以便理解其在句子中的作用。
《人工智能》课程精品教案
一、教学内容二、教学目标1. 理解机器学习的定义，掌握其主要类型和基本过程。
2. 了解机器学习在实际应用场景中的作用，提高学生的实际操作能力。
3. 培养学生的创新意识和团队协作精神。
三、教学难点与重点难点：机器学习的类型及其应用场景。
重点：机器学习的定义、基本过程。
四、教具与学具准备1. 教具：PPT、黑板、粉笔。
2. 学具：笔记本电脑、教材、笔记本。
五、教学过程（1）展示案例：人脸识别、智能语音等。
（2）提问：这些应用是如何实现的？2. 基本概念讲解（1）讲解机器学习的定义。
（2）介绍机器学习的类型：监督学习、无监督学习、半监督学习、增强学习。
（3）阐述机器学习的基本过程：数据预处理、特征工程、模型选择与训练、模型评估与优化。
3. 实践情景引入（1）以垃圾分类为例，介绍机器学习在现实生活中的应用。
（2）引导学生思考：如何利用机器学习解决垃圾分类问题？4. 例题讲解（1）讲解监督学习中的线性回归。
（2）通过具体例题，演示线性回归模型的建立、训练和预测过程。
5. 随堂练习（1）让学生在纸上手推线性回归公式。
（2）利用教材中的数据，让学生进行实际操作，训练并评估线性回归模型。
（2）拓展：介绍机器学习在其他领域的应用，如计算机视觉、自然语言处理等。
六、板书设计1. 机器学习的定义、类型、基本过程。
2. 线性回归模型的建立、训练和预测过程。
3. 课堂练习：线性回归公式推导。
七、作业设计1. 作业题目：利用机器学习实现手写数字识别。
2. 作业要求：提交代码和实验报告。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课的教学效果，学生掌握程度，教学过程中的不足。
2. 拓展延伸：引导学生了解机器学习的前沿技术，如深度学习、神经网络等，激发学生的科研兴趣。
重点和难点解析1. 教学目标中的难点和重点。
2. 实践情景引入的选择与应用。
3. 例题讲解的深度和广度。
4. 作业设计的针对性和实践性。
详细补充和说明：一、教学目标中的难点和重点（1）难点：机器学习的类型及其应用场景。
基础篇-人机界面组态技术电子教案 自动化生产线安装与调试
基础篇-人机界面组态技术电子教案自动化生产线安装与调试一、教学目标1. 理解人机界面组态技术的概念及其在自动化生产线中的应用。
2. 学会使用人机界面组态软件进行参数配置、界面设计、程序编写。
3. 掌握自动化生产线的组成部分及其安装与调试方法。
二、教学内容1. 人机界面组态技术概述1.1 人机界面的定义与发展历程1.2 人机界面组态技术的原理及应用领域2. 人机界面组态软件的使用2.1 软件安装与启动2.2 参数配置与界面设计2.3 程序编写与调试3. 自动化生产线的基本组成3.1 输入输出设备3.2 控制器与执行器3.3 传感器与信号处理4. 自动化生产线的安装与调试4.1 生产线布局与设备安装4.2 电气连接与系统调试4.3 生产流程与参数设置三、教学方法1. 讲授法：讲解人机界面组态技术的基本概念、原理及应用。
2. 演示法：展示人机界面组态软件的使用方法，以及自动化生产线的安装与调试过程。
3. 实践法：让学生动手操作，实际操作人机界面组态软件，进行生产线模拟。
四、教学资源1. 人机界面组态软件：用于参数配置、界面设计、程序编写。
2. 自动化生产线模型：用于展示生产线布局、设备安装及调试。
3. 教学PPT：包含教案、图片、动画等多种形式的课件。
五、教学评价1. 课堂问答：检查学生对人机界面组态技术的基本概念、原理的理解。
2. 软件操作练习：评估学生对人机界面组态软件的使用能力。
3. 生产线安装与调试项目：评价学生对自动化生产线安装与调试的实际操作能力。
六、教学环境1. 教室环境：宽敞明亮的教室，配备计算机、投影仪等教学设备。
2. 实践基地：设有自动化生产线模型，可供学生进行实际操作。
七、教学步骤1. 导入新课：通过介绍人机界面组态技术在自动化生产线中的应用，激发学生的学习兴趣。
2. 讲解基本概念：讲解人机界面组态技术的基本概念、原理及应用领域。
3. 软件操作演示：展示人机界面组态软件的使用方法，包括参数配置、界面设计、程序编写。
《人工智能基础》-课程教学大纲
《人工智能基础》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：16069703课程名称：人工智能基础英文名称：Introduction to Artificial Intelligence课程类别：专业课学时：3学分：3适用对象: 计算机科学技术班考核方式：考试先修课程：《离散数学》、《数据结构》、《程序设计》二、课程简介本课程是为计算机科学与技术专业及相关专业本科生而设的专业课。
本课程是关于人工智能领域的引导性课程，目的是使学生了解和掌握人工智能的基本概念和方法，为今后的更高级课程的学习、为将来在人工智能领域的进一步研究工作和软件实践奠定良好的基础。
本课程内容主要包括：知识表示方法和搜索推理技术，神经计算，模糊计算，进化计算，人工生命，专家系统，机器学习，Agent，自然语言理解等。
This course introduces mainly the basic techniques and methods and application of artificial intelligence, including the methods of knowledge representation, the techniques of searching and reasoning, neural computation, fuzzy computation, evolutionary computation, Artificial Life, expert systems, machine learning, Agent, natural language understanding. et．三、课程性质与教学目的本课程是为计算机科学与技术专业及相关专业本科生开设的专业基础课，旨在向学生传授人工智能基本技术、方法及其应用的知识，使学生对人工智能的发展概况、基本原理和应用领域有初步了解，掌握人工智能的主要技术及应用，启发学生对人工智能的兴趣，培养知识创新和技术创新能力，培养学生在计算机领域中应用人工智能技术提高分析和解决较复杂问题的能力。
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工控产品发展史
1995年8月23日纯32 位的多任务操作系统 Windows 95 发布
1997年Intel 发布Pentium MMX CP月Intel 发布333MHz Pentium Ⅱ处理器 1998年6月25日Microsoft 发布Windows 98 1999年7月Pentium Ⅲ发布，时钟频率在450MHz
以上，2800万个晶体管 2000年Microsoft 发布Windows 2000 2001年8月Intel 发布主频高达2GHz 的P4 处理器 现在流行的操作系统是Windows xp，主流CPU芯
工业控制与人工智能(基础篇)
工控产品举例（一）
工业以太网
工厂管理级 工厂车间级
智能仪表 视频监视
限位开关
伺服电机
工厂现场级
电磁阀门 温湿度采集
工控产品举例（二）
以太网 笔记本
笔记本
管理计算机 S7-300
PROFIBUS
S7-400
S7-400
MPI
S7-400
分析仪
笔记本电脑 S7-300
S7-200
存、270 万条指令、集成了13.4 万个晶体管 1984年底Compaq 开始开发IDE 接口，能以更快
的速度传输数据 1985年Philips 和SONY推出CD-ROM 驱动器
1985年80386 DX 推出 。时钟频率达到33MHz 、 600万条指令、集成了27.5万 个晶体管
1985年11月Microsoft Windows 发布 1987年Microsoft Windows 2.0 发布 1989年欧洲物理粒子研究所的Tim Berners-Lee 创
工控产品名词解释
FCS：基于现场总线技术的控制系统（Fieldbus Control System）
OPC：用于过程控制领域的OLE（对象连接和 嵌入）是硬件、软件供应商间建立的完整规则
Ethernet：工业以太网
RS232：标准串口串行通讯协议
工控产品名词解释
现场设备：指现场级检测及执行设备，如传感 器、变送器、开关设备、驱动器、执行机构、 指示及显示设备、人机操作接口等。
1958 年9 月12 日在罗伯特·诺斯(Intel 公司创始 人)的领导下，集成电路诞生
1975 年比尔·盖茨创办Microsoft 公司
1978 年6 月8 日Intel 发布其16 位微处理器8086， 该处理器的时钟频率为10MHz，大约有300 条指 令，集成了29000 个晶体管。
工控产品概述
原则1：德国PLC性价比好，适用于大、中型系统 原则2：日本PLC集成度高，适用于小型系统 原则3：美国PLC可靠性高，适用于重要系统 原则4：工控机方面研华比西门子的价格低20％
左右，但质量不如西门子。 原则5：研华模块在模拟量方面性价比优于PLC 原则6：研华板卡适用于高速数据采集系统 原则7：任何工控产品的最终用途是提高生产
通信协议：在数据格式、同步方式、传送速度、 纠错方式以及控制字符等方面通信双方的约定。
TCP/IP：Transmission Control Protocol/Internet Protocol 传输控制/网际协议
工控产品名词解释
工控产品种类包括以下几方面：
——传感器、变送器 ——现场仪器仪表 ——可编程控制器（PLC） ——分布式I/O ——RTU（远程终端装置） ——嵌入式设备 ——工业控制计算机 （工控机）
——触摸屏 ——组态软件 ——工业网络、通讯设备 ——工业系统（DCS、FCS、PCS、透明工厂等）
工控产品发展史
变频器 控制器 传感器
工控产品概述
机器能做的事就让机器去做 人类应当从事富有创造性的活动
现代的工业控制产品的发展 与大规模集成电路的发展密切相连
工控产品是科技水平的见证 是软件与硬件的完美结合
传感器、变送器、监视器、分析仪 PLC、变频器、软启动器、工控机 等硬件通过现场总线，依靠软件 的支持连成一体形成网络
立World Wide Web 雏形
工控产品发展史
1989年80486 DX 发布。最高时钟频率100MHz、 集成了120 万个晶体管
1989年11月Sound Blaster Card(声卡)发布 1990年5月22日:微软发布Windows 3.0，兼容MS-
DOS 模式 1990年第一代MPC(多媒体个人电脑标准)发布 1991年ISA 标准发布 1992年Windows NT 发布 1993年Internet 开始商业化运行
率，解放人力，使人工作得更轻松
工控产品概述
工控产品常见主要品牌包括：施耐 德、研 华、西门子、GE、欧姆龙、三菱、昆仑通态、 亚控科技 。
应用领域：冶金、石油化工、电力、矿业、 交通、环保、水处理、医药制造、食品加工、 电子、半导体、包装、印刷、电梯、机床、汽 车制造、造纸、烟草、纺织、塑料。
工控产品概述
片是主频高达2.8GHz 的P4 处理器
工控产品名词解释
DCS：是分散控制系统（Distributed Control System），国内一般习惯成为集散控制系统， 它是由过程控制级和过程监控级组成的以通讯 网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机 （Computer）、通讯（Communication）、显示 CRT）、控制（Control）等4C技术； 基本思想是分散控制、集中操作、分级管 理、配置灵活、组态方便。
1981年苹果电脑公司开发出图形用户界面、图 标、菜单和定位设备(如鼠标)
1981 IBM 公司推出了IBM-PC的个人计算机
1981年IBM和微软联合开发DOS系统，由IBM销 售的叫PC-DOS，由Microsoft 销售的叫MS-DOS， 直到DOS7.0止。
工控产品发展史
1982年基于TCP/IP 协议的Internet 初具规模 1982年80286 发布，时钟频率20MHz 、16MB 内