教科版高中信息技术选修5人工智能初步：知识及其类型
粤教版高中信息技术选修5人工智能初步：人工智能的基本内容
模式识别：
2D/3D/ 多 维 识 别 系 统
知识工程：
专家系统，ห้องสมุดไป่ตู้能搜索引 擎等
人机对弈
I. 1996年2月10～17日，Garry Kasparov 以4：2战胜“深蓝”(Deep Blue)。
II. 1997年5月3～11日，Garry Kasparov 以2.5：3.5输于改进后的“深蓝”。
众所周知，计算机语言在历史发展上经历了机器语言、汇编语言 和高级语言，我们把最低级、最原始的计算机语言称为机器语言。机 器语言是用二进制代码表示的计算机能够直接识别的指令集合，它反
映了计算机“思维”的原理，也反映了人工智能的原理。0和1两个 数字能构成世间万物的一切逻辑，却无法创造灵感、拥有直 觉、获得情感。
智能机器人的计算
借助自然界（生物界）规律的启示，根据其规律，设计出 求解问题的算法。物理学、化学、数学、生物学、心理学、生 理学、神经科学和计算机科学等学科的现象与规律都可能成为 计算智能算法的基础和思想来源。
计算智能阶段智能设备特点
“能存会算” ——快速计算与存储
第二阶段 感知智能阶段
什么是感知？
人工智能是对人的意识、思维的信息过 程的模拟。人工智能不是人的智能，但能像 人那样思考、也可能超过人的智能。
人工智能的应用领域
人工智能主要应用在哪？
自然语言处理 图像处理 数据挖掘
未来五年人工智能的发展大势所趋
TWO
第二部分 发展阶段
2
第一阶段 计算阶段
什么是计算？
计算是将各种运算方法与数 据结合并得出结论的行为。这种 行为存在于社会生活的方方面面。
认知智能阶段智能设备
具有自主学习的能力，只需要给 出基本的反射式行为，所有的高级认 知能力都可以通过自主学习得到，不 需重新编程。各模块之间互相依赖并 且可以同时学习,具有实时的学习能力。
(完整)人工智能初步教学计划
人工智能初步教学计划1教学指导思想：人工智能技术是当前信息技术应用发展的热点之一。
与一般的信息处理技术相比，人工智能技术在求解策略和处理手段上具有独到之处。
“人工智能初步”模块介绍了人工智能的基本概念和人工智能领域内容易为高中学生所理解和掌握的部分内容，是选修模块。
本模块教材根据教育部普通高中技术领域课程标准（信息技术部分）编写，教材以知识引领活动、穿插工具支持、评估配合为编写思路，从解决学生日常学习生活中的实际问题入手，运用信息获取、加工、管理、表达与交流的基本方法，在主题活动、探究性学习等形式的学习过程中逐步提升学生的信息素养，从而实现知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面的培养目标。
2教学目标：通过本模块的学习，学生能描述人工智能的基本概念，会使用一种人工智能语言解决简单问题，把握其基本特点；能利用简易的专家系统外壳开发简单的专家系统；知道人工智能对人类学习、生活的影响；通过感受人工智能技术的丰富魅力，增强对信息技术发展前景的向往和对未来生活的追求。
3教材分析：本书内容体现了活动引领、任务驱动主导思想，每个单元的前几节的教学内容都不同程度在为最后一节综合性的活动作准备，前两个单元又是第3单元的铺垫；同时，评价教学效果的方式也与传统的教学评价方式不同，而是请学生们参与评价；因此，学生的积极参与是完成该门课程教学目标的关键因素。
在执行新课程计划中，开发利用校内外的一切课程资源，来丰富教学内容。
4重点难点：通过对人工智能的含义及发展历程的理解、对人工智能诸多应用领域的体验，感受人工智能的无穷魅力以及它服务于人类社会的价值。
教师应将教学重点放在引导学生如何去“体会”、“好奇”、“喜欢”这门科学，了解本学科与其他学科研究问题、解决问题的方法的新、特之处，拓展学生思维。
同时，在教学中教师应注意解决以下几个问题：1、使学生科学理解人工智能的含义。
2、通过对人工智能应用领域的了解，可以发现人工智能在人类发展中更多的应用。
教科版高中信息技术选修5人工智能初步：人工智能的发展
学习目标： 1、了解当前人工智能研究领域中最活跃的部分； 2、知道什么智能机器人； 3、感受智能机器人在人类生活中的广泛运用。
课堂导入：
阿童木是一个纯真、善良、勇敢的日本机器娃娃。 它钢筋铁骨，坚不可摧；它不仅有着人的Байду номын сангаас感，能与人 交流，而且还能够帮助人类排忧解难。
一、智能机器人
二、智能计算机
美国研制的能像人一样思考的计算机
三、智能控制系统
1、智能交通 2、智能家居
四、机器证明 简介
机器证明研究领域的范围很广。在国外一般地叫 做自动推理。我们把几何定理机器证明和非线性代数 方程组作为主攻方向，一方面是因为吴文俊先生在70 年代的突出工作，使中国在此方向上具有了领先的优 势；另一方面，这两个方向有鲜明的应用背景，近年 来在机器证明领域也确是十分活跃的，值得重视。由 于传统的兴趣和多种原因，几何定理的机器证明在自 动推理的研究中占有重要的地位。
1、什么是智能机器人
一、智能机器人
1、含义：
智能机器人是一种具有感知能力、思维能力、行 为能力和协同能力的新一代机器人。这种机器人能够 主动地适应和识别外界环境变化，并能够通过学习来 丰富自己的知识，提高自己的工作能力，制定自己的 行动规划。
一、智能机器人
2、机器人的三大要素：
（1）感知 （2）决策 （3）行动
一、智能机器人
3、智能机器人的“器官”
（1）智能机器人的“手”； （2）智能机器人的“脚”； （3）智能机器人的“眼睛”； （4）智能机器人的“鼻子”； （5）智能机器人的“耳朵”； （6）智能机器人的“嘴巴”。
一、智能机器人
4、各显神通的智能机器人
（1）智能军用机器人； （2）智能工业机器人； （3）服务机器人； （4）娱乐机器人；
教科版高中信息技术选修5人工智能初步：盲目搜索
宽度优先搜索和深度优先搜索的区别
宽度优先搜索使用队列（queue）来实现，整个过程也可以看 做一个倒立的树形： 1、把根节点放到队列的末尾。 2、每次从队列的头部取出一个元素，查看这个元素所有的下 一级元素，把它们放到队列的末尾。并把这个元素记为它下一 级元素的前驱。 3、找到所要找的元素时结束程序。 4、如果遍历整个树还没有找到，结束程序。
一、宽度优先搜索
2、例题：用深度优先搜索策略求解八数码问题
宽度优先搜索和深度优先搜索的区别
深度优先搜索用栈（stack）来实现，整个过程可以想象成 一个倒立的树形： 1、把根节点压入栈中。 2、每次从栈中弹出一个元素，搜索所有在它下一级的元素 ，把这些元素压入栈中。并把这个元素记为它下一级元素 的前驱。 3、找到所要找的元素时结束程序。 4、如果遍历整个树还没有找到，结束程序。
盲目搜索
学习目标： 1、掌握宽度优先搜索法； 2、了解深度优先搜索法。
一、宽度优先搜索
1、含义：
宽度优先搜索算法（又称广度优先搜索）是最简便的图的 搜索算法之一，这一算法也是很多重要的图的算法的原型。 Dijkstra单源最短路径算法和Prim最小生成树算法都采用了和 宽度优先搜索类似的思想。其别名又叫BFS，属于一种盲目搜 寻法，目的是系统地展开并检查图中的所有节点，以找寻结果。 换句话说，它并不考虑结果的可能位置，彻底地搜索整张图， 直到找到结果为止。
谢谢！
一、宽度优先搜索
2、步骤：
一、宽度优先搜索
3、例题：用宽度优先搜索策略求解八数码问题
、深度优先搜索
1、含义：
深度优先搜索是一种在开发爬虫早期使用较多的方法。它 的目的是要达到被搜索结构的叶结点(即那些不包含任何超链 的HTML文件) 。在一个HTML文件中，当一个超链被选择后， 被链接的HTML文件将执行深度优先搜索，即在搜索其余的超 链结果之前必须先完整地搜索单独的一条链。深度优先搜索沿 着HTML文件上的超链走到不能再深入为止，然后返回到某一 个HTML文件，再继续选择该HTML文件中的其他超链。当不 再有其他超链可选择时，说明搜索已经结束。
高中信息技术选修5教案-1.2.4 机器学习1-教科版
Learning）（板书）从神经科学的角度来说，学习（Learning）定义为将经验（Experience）编码进记忆（Memory）的过程。
鱼的记忆只有 7 秒，没有记忆的学习不是智能，鱼永远是只能在水里游的鱼。
记忆指导学习，学习增强记忆。
人类从刀耕火种，婴儿从呱呱落地，“学习→记忆→学习”贯穿着社会与个体。
对于社会，古书典籍让经验得到记忆；对于个体，大脑皮层让知识得到记忆。
2.举例：狗狗学数字（趣味图呈现）提问：是否养过宠物狗，并训练它？狗狗怎样才能学会某种技能（提问有养狗经验的同学），--“信心的激励”。
那我们让机器学习，需要进行鼓励、激励么？回答：陈述人类学习的过程。
陈述训练狗狗的过程。
习的过程，引出“机器是最听话的”，不需要鼓励，让学生对“机器学习”更生亲密之感！三、教机器“学识字”，默默体验1.通过课件给学生呈现（一种类似于人类学习的）机器学习汉字的某种算法。
教师：上图是一个“决策树”的机器学习方法，是根据汉字的特征规律来识字的过程，当我们给计算机“看”了“由、甲、申”这三个新汉字及其特征后，计算机就像小朋友那样，总结并记住了新的规律，“认识”了更多的汉字。
这个过程，就是一种最基本的机器学习。
提问：这种机器学习的方法是不是很简单？你们是不是都能通过这种方法让机器学习任何东西了？——其实，这类似于“编程”的过程，符合一定的判断条件（得到结论）体验“机器学习”的一个过程，思考这是学的什么字？（小组讨论）用“教机器学识字”来模拟一个机器学习的过程，进而让学生对“机器学习”有初步了解；编程中的决策树，再引出机器“自主学习”（建模）。
2.让机器能更好地学习——汉字图像这种基于决策树的学习方法太简单了，很难扩展，也很难适应现实世界的不同情况。
于是，科学家和工程师们陆续发明出了许许多多不同的机器学习方法。
再看下面的例子：提问：这是一个坐标轴形成的空间，这些点有没有规律？教师：这个是把汉字“由”、“甲”、“申”的特征，包括有没有出头，笔画间的位置关系等，映射到某个特定空间里的一个点。
3.5智能机器人-高中教学同步《信息技术-人工智能初步》(教案)(人教-中图版2019)
活动一：
创设情境
生成问题
开始课程以一段视频开始，展示各种智能机器人在现实生活中的应用，如工业机器人在制造业中的使用、医疗机器人进行手术、以及教育机器人在教学中的运用等。
提出问题：“你知道这些机器人是如何工作的吗？它们与传统机器有何不同？”
观看视频并思考老师提出的问题。
与同桌讨论自己对智能机器人的初步理解，分享各自的观点和疑问。
作业布置
复习题：
简述智能机器人的定义及其与传统机器人的区别。
列举三种不同类型的智能机器人，并描述它们的应用场景。
应用题：
选择一个你日常生活中常见的任务，设计一个智能机器人方案来完成这项任务。需包括机器人的类型选择、基本功能描述和至少一个关键技术的应用说明。
研究任务：
调研一种最新的智能机器人技术或产品，撰写一份简短报告，内容包括该技术的工作原理、应用领域以及可能的社会影响。
-感知、规划、动作、协同
-与环境与人相适应、相协调的工作机能
II.智能机器人的分类与典型应用
A.工业机器人
-自动生产线、《中国制造2025》
B.医疗机器人
-手术机器人、诊断机器人
C.迎宾机器人
-观察识别表情、语音系统、推荐产品
D.教育机器人
-吸引青少年、开拓课堂教育新模式
E.扫地机器人
-自动完成清扫任务、避障、充电
课后反馈显示，大部分学生对智能机器人的概念和应用有了更深入的理解，并对机器人技术的未来发展表现出浓厚的兴趣。然而，也有部分学生表示在理解某些技术细节方面存在困难，这提示我在未来的教学中需要更加注重深入浅出的解释，并可能需要增加更多的互动环节来帮助学生巩固知识。
总体来看，本次课程达到了预期的教学效果，但在提升学生理解和应用能力方面仍有改进空间。在未来的教学中，我计划引入更多的实践操作和项目任务，让学生通过动手实践来深化对智能机器人技术的理解，并进一步提升他们的创新能力和实际操作技能。
教科版高中信息技术选修五：人工智能初步全册课件
思考： 1、什么是人工智能？ 2、为什么需要人工智能？ 3、人工智能的目标是什么？
体验人工智能
打开桌面“巧读心机”图标，打开页面后选择简体中 文版、性别、填写年龄。点击开始游戏。通过游戏体验人工 智能。 游戏规则：想象一个对象，人工智能程序将通过询问 简单的问题，猜出您想象的对象。 您所想象的对象必须为 大多数人所熟悉，但是绝不能是特定的人物、地点或事件。
智能手术刀
智能家用电器
车辆导航系统
谢谢！
了解Prolog
学习目标： 1、了解Prolog的基本语句 2、理解Prolog的运行机理
一、谓词逻辑——Prolog的理论基础
1、人们在日常生活中经常会有意无意地用到这种逻 辑推理。那么，如何让计算机也能够推理呢？ 在Prolog语言中使用了谓词逻辑来实现这个目标。 谓词：指用来描述对象的状态、性质及对象之间的关 系的词。 逻辑：指食物的因果关系。
五、智能代理
智能代理技术是当前人工智能领域的一个热门方向。所 谓“代理”，指的是一种具有智能的实体，这种实体具有自主 性、反应性、适应性和社会性等基本特征。它可以在环境中搜 集信息，进行分析推理，并能随环境的变化调整自己，还可以 和其他Agent通信和协调工作。
六、其他应用
1、智能家用电器 2、车辆导航系统 3、智能游戏程序 4、智能手术刀
二、 Prolog的运行机理
1、例化 2、匹配 3、搜索与回顾
玩迷宫游戏
三、 Prolog程序
Prolog程序一般由一组事实、规则和目标组成。 Prolog程序的例子——找朋友
课后作业
实践：阅读以下 Prolog，求程序的输出结果。
谢谢！
使用Prolog
学习目标： 1、了解Prolog的编程环境 2、掌握简单的Prolog程序的编写方法 3、使用Turbo Prolog求解简单的问题
高中信息技术选修5教案-1.2.4 机器学习-教科版
《人工智能和机器学习》教学设计【教材分析】本课是教学科学出版社选修教材《人工智能初步》中第一章1.2.4节《机器学习》，因为该教材编写较早，中间的部分内容已经不适应时代的发展，所以同时参考了华东师范大学出版社《人工智能基础》（高中版）1.4节《初露真容：人工智能与机器学习》。
本节课是在上节课人工智能在各行各业中的应用的基础上，更深一步的学习人工智能的相关概念和机器学习的方式，为下面具体学习人工智能的实现打下基础。
【学情分析】对于高一下学期的学生而言，他们已经学习了人工智能在各行各业中的应用，感受了身边的人工智能，对人工智能怀有巨大的好奇心，他们非常希望知道人工智能是如何实现的，学习动机强烈。
部分学生可能会觉得机器学习的方法有难度，所以需要采用多种手段帮助学生理解。
【教学目的与要求】1. 知识与技能（1）了解图灵测试（2）掌握人工智能的概念（3）了解人工智能的输入及输出（4）掌握机器学习的方式（5）掌握在数据中学习和在行动中学习的过程2. 过程与方法（1）通过上网查找、阅读学案等完成简单部分的自学（2）小组合作发挥部分学优生的作用（3）通过观看视频激发学习兴趣、帮助理解（4）将难点以图表形式呈现并结合相关实例进行突破3. 情感、态度与价值观（1）进一步激发学生探究人工智能的热情和积极态度的形成（2）了解人工智能是一把双刃剑（3）培养小组合作的团队精神4. 行为与创新通过新知的探究学习，培养学生学会学习的能力，帮助学生形成拓展性思维，并激发学习的积极性和创造性。
【教学重点与难点】重点：（1）人工智能的概念（2）机器学习的方式难点：（1）在行动中学习（2）在数据中学习【教学方法与手段】本课采用教师演示法、自主探究学习法、小组讨论法、练习法，并使用多种媒体完成教学。
【课时安排】安排1课时。
【教学准备】相关软件和教学资源。
【教学过程】强化学习强化学习模型一般包含：状态、动作、决策主体和可交互的环境，回报规则完成学案6问答的填写。
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2、分类：
（2）就知识获取方式而言，知识可以分为显性知识 和隐形知识。
显性知识：就是指可以通过文字、语言、图形、 声音等形式编码记录和传播的知识；
隐性知识：通常指人们在长期的实践中积累获 得的知识，它与个人的经验和体验密切相关。
2、分类：
（3）就知识的作用范围而言，知识可以分为常识性知识和领 域性知识。
常识性知识是指人们普遍知道的、适用于所有领域的知识； 领域性知识是指面向具体领域的“专业性强”的知识。
2、分类：
（4）就知识的确定性而言，知识可以分为确定性知识和不确 定性知识。 确定性知识是指可以精确表示的知识； 不确定性知识则指不精确、不完备和模糊的知识。
Hale Waihona Puke 后作业根据所学内容，完成下面表格
知识的分类
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知识及其类型
学习目标： 1、理解什么是知识 2、了解从不同角度实现的对知识的分类。
课堂导入：
法朗西斯·培根，著名哲学家， 他提出 “知识就是力量”。
一、什么是知识
1、概念：知识是人民在改造客观实际的实践中形成的对 客观事物（包括自然的和人造的）及其规律的认识，包括对事 物的现象、本质、状态、关系、联系和运动等的看法。
其他关于知识概念的阐述
根据研究的基础理论和方法不同，人工智能研究者 分为心理学派、生理学派和控制论学派，他们对人工智 能和知识的阐述分别有不同的观点。
2、分类：
（1）就内容而言，知识可以分为以下四种： 知道是什么的知识——有关事实的知识 知道为什么的知识——自然原理和规律的科学理论 知道怎样做的知识——技术和诀窍方面的知识 知道是谁的知识 ——人力资源方面的知识