高中人工智能：与张剑平张剑平浙江师范大学教师教育学院http://teacher.zjnu.cn/zjp?AI及其教育意义?高中AI的课程标准?AI教育的现状?AI的教学资源?AI课程的教学实施?有待探索的问题高中人工智能（AI）：课标解读与教学实施人工智能的基本概念?智能人们在处理复杂事务、解决困难问题时所表现出来的智慧与能力?人工智能(ArtificialIntelligence，简称AI）用计算机来表示和执行人类的智能活动也称人工智慧?AI的特征推理、学习、联想?当代三大尖端技术：空间技术;能源技术;人工智能技术?人工智能处于信息技术发展的前沿，反映了信息技术的发展方向。AI的研究领域与目标?AI的研究领域知识表示、专家系统、自然语言理解、自动定理证明、自动程序设计、问题求解、博弈、计算机视觉、模式识别、智能机器人、人工神经网络、…………?AI的研究目标近期——实现机器智能?部分地或者在一定程度上实现机器的智能，从而使现有的计算机更灵活、更好用和更有用，成为人类的智能化信息处理工具。远期——制造智能机器?要使计算机具有看、听、说、写等感知交互功能，具有联想、推理、理解、学习等高级思维能力，还要有分析问题、解决问题和发明创造的能力。AI?功能模拟–以人脑的心理模型为基础，将问题或知识表示成某种逻辑网络，采用符号推演的方法，来实现搜索、推理和学习，模拟人脑的思维；?结构模拟–以人脑的生理结构和工作机理为基础，对人脑的神经细胞及其构成的神经网络进行研究，采用神经计算的方法来实现学习、联想、识别、推理；?行为模拟–通过模拟人在控制过程中的智能活动和行为特性，如自寻优、自适应、自学习、自组织等，来研究和实现人工智能。从问题解决角度看AI教育的必要性?IT教育的最终目的是让学生能够自如地应用IT解决问题。?问题解决是所面对的问题得到解决的认知活动过程。问题的分类:1.结构化（structured）问题?能够通过形式化（或称公式化）方法描述和求解的问题?也称：定义完善的问题、良构问题?《算法与程序设计》课程要解决的问题2.非结构化（unstructured）问题?难以用确定的形式来描述，主要根据经验求解?也称：定义不完善的问题、劣构问题?《人工智能初步》课程要解决的问题半结构化（semi-structured）问题IT视角下的问题求解策略?算法–《算法与程序设计》内容标准?结合实例，经历分析问题、确定算法、编程求解等用计算机解决问题的基本过程，认识算法和程序设计在其中的地位和作用。例：排序算法?启发式–《人工智能初步》内容标准：通过简单博弈问题的分析，了解用盲目搜索技术进行状态空间搜索的基本过程，知道启发式搜索的基本思想及其优点。例：状态空间的启发式搜索AI课程对于提升信息素养的作用?对多种思维方式的培养和信息素养的综合锻炼–求解结构化问题传统程序＝算法＋数据结构–求解非结构化问题智能程序＝知识＋推理?体验人类专家解决复杂问题的思路，提高学生的逻辑思维能力–美国著名教育技术专家Jonassen认为：那些自行设计专家系统的学生将会在这种活动中受益匪浅，因为这是一个对所学知识进行深度加工的过程。?了解信息技术发展的前沿，激发对信息技术未来的追求高中AI的课程标准多媒体技术应用算法与程序设计数据管理技术网络技术应用人人工工智智能能初初步步信息技术基础高中高中《《信息技术信息技术》》课程构成课程构成必修选修信息获取信息加工与表达信息资源管理信息技术与社会2学分2+X学分1234512345AI课程的背景与目标?课程背景:适应时代发展需要，体现时代性特征。?目标定位：了解信息技术发展的前沿，体验若干典型人工智能技术的应用，感受人工智能对学习和生活的影响，激发对信息技术未来的追求。高中AI的内容体系1、基本概念能描述人工智能的概念与基本特点2、知识及其表达列举人工智能的主要应用领域掌握知识的概念、知识表达的基本方法3、推理与专家系统演示或使用简单的产生式专家系统软件知道专家系统正向、反