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1、高中信息技术课标教材培训资料,教育科学出版社,人工智能初步（选修）,2009年6月,总论,讲授提纲,关键：如何起步？ 领导重视教师重视顺利实施！ 建议：教与学的联合体！ 回到主题： 培训者培训+研讨 为什么？ 从信息素养和问题角度看该课程的意义 教什么？ 教材/教学内容的选择与组织 有那些资源？ 面向教师、面向学生 本次资料（文本+2套PPT）+已有研究（目录） 如何教？ 实施方法：讲授+协作学习+研究性学习 参考文献： 张剑平、张家华，人工智能课程研究，人民教育出版社，2009,高中人工智能课程标准 及其实施,浙江大学 浙江师范大学,张剑平,教育技术研究所,什么是AI 为何要开设AI课程 A
2、I课程的基本内容 国内外AI教育现状 AI的教学资源 AI教学的实施,课程标准及其实施,什么是人工智能,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 (Artificial Intelligence，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
3、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的研究方法 （从基础理论、方法的角度分类）,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；（心理学派） 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
4、实现学习、联想、识别、推理；（生理学派） 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。（控制论学派）,为何要开设人工智能课程,为何要开设AI课程？,高中课程改革强调要适应时代发展需要，体现时代性特征。,人工智能是信息技术的前沿领域，应当被关注！,高中信息技术课程要有利于学生的个性发展。,AI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。,从问题解决角度看 AI教育的必要性,IT教育
5、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: 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 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
6、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
7、,高中AI课程的基本内容,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,人工智能初步,信息技术基础,高中信息技术 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,1 2 3 4 5,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、反向推理的基本原理 学会使用一个简易的专家系统外壳 4.人工智能语言与问题求解 学会使用一种人工智能语言求解简单问题 了解状态空
8、间的概念与方法 了解用盲目搜索技术进行搜索，知道启发式搜索,课标文本,高中教材: 人工智能初步,第1章 初识人工智能 1.1 什么是人工智能 1.2 人工智能可以为我们做什么 第2章 了解人工智能语言 2.1 了解Prolog 2.2 使用Prolog 2.3 人工智能语言 第3章 用计算机表示知识 3.1 知识及其类型 3.2 知识表示入门 3.3 知识表示的常用方法 第4章 用计算机推理 4.1 什么是专家系统 4.2 专家系统如何工作 4.3 如何开发专家系统 第5章 用智能搜索解决问题 5.1 可以通过搜索求解的问题 5.2 穷举式搜索 5.3 启发式搜索与博弈 第六章 人工智能的发展
9、与未来 6.1 人工智能的发展 6.2 人工智能的未来,张剑平主编 教育科学出版社 2004,当前国内的高中AI教材,普通高中课程标准实验教科书 信息技术 （选修5）人工智能初步 教育科学出版社，李艺、董玉琦 主编，2004年第1版 中国地图出版社，祝智庭主编，2005年第1版 上海科技教育出版社，应吉康主编，2005年第1版 广东教育出版社，李冠英主编，2005年第1版 浙江教育出版社，陶增乐主编，2006年第1版,当前国内的高中AI教材,国内外人工智能教育现状,我国中学的AI教育,2004年之前尚未在中学设置独立的AI课程。 奥林匹克信息学竞赛中一直包含AI的题目。 近年开展的机器人竞赛及
10、其相关活动中，已经在AI方面进行尝试。 对青少年AI的启蒙教育，愈来愈受到重视。 1997年清华大学出版，由时任教育部长陈至立任名誉主任、出版的计算机科普教育丛书计算机与信息科学十万个为什么（全套共12本）中，包括了人工智能一书。 2000年清华大学出版，由李衍达院士主编的青少年科学教育丛书信息科学与技术系列一套8本中，也包含有人类智慧与人工智能一书。 2003年颁布的普通高中信息技术课标中，将AI作为选修模块。 目前已经出版5套教材，并在实验省份的部分地区开展教学。,国外中学的AI教育,包括人工智能教育在内的中学信息技术教育呈现多样化发展的格局。 以美国为例，在将信息技术作为独立课程进行设置
11、与教学的学区中，信息技术课程的内容通常包括： （1）旨在培养学生信息技术技能与意识的内容。 信息加工与应用。 信息技术系统概论。 人工智能概论。使学生认识人工智能的意义及其应用，并介绍自动化系统、机器人、虚拟现实技术等。使学生认识信息技术的大量运用以及人工智能的产生与发展可能对人类社会造成的各种影响。 （2）计算机程序设计的内容。,英国的ICT课程与AI教育 以苏格兰地区为例,ICT课程： 计算（Computing） 信息系统（Information Systems） 每门课包括三个层次： 中级（Intermediate2） 高级（Higher） 高级提升（Adv Higher） 每个层次包括
12、两部分： 强制单元（Mandatory units） 可选单元（Optional units）,英国中学ICT课程的基本构成,人工智能课程的教学资源,AI的教学资源,人工智能 国家精品课程 中南大学 蔡自兴主持 http:/ 现代教育技术 国家精品课程 浙江师大 张剑平主持 http:/ http:/ 信息技术课程网： http:/ 人工智能教育知识库： http:/www.cs.cofc.edu/manaris/ai-education-repository 因特网上的AI教育资源： 中小学信息技术教育，2003（10）,高中AI课程的实施,实施策略,充分考虑高中生的认知特点，选择那些与他们
13、学习、生活关系密切的，看得见、摸的着的AI应用问题作为案例展开教学。 将课程目标定位在了解和体验。 根据中学生的特点进行AI语言教学，只介绍其主要特征和最为简单的应用方法。 例如了解 Prolog，能用递归方法编写简单程序。 充分发挥网上信息资源和网上软件资源的作用。 例如，在线进行专家系统、符号运算、机器翻译等内容的教学与实验。,几点建议,注意教学对象的选择：兴趣+基础，努力激发和保持学生的学习兴趣。 合理组织“讲授课”和“探究性、自主性学习”。 要及时了解学习效果。 考虑将本课程与其他相关课程进行整合。例如，作为“通用技术”中简易机器人模块的软件基础或加以整合；可以尝试作为校本选修。 根据学生情况适当安排大的“课程设计”任务。,谢 谢,