1－高中AI課程：課標(biāo)與教學(xué)資源ppt-知識(shí)工程與中學(xué)人

高中人工智智能課程：：－課標(biāo)與教教學(xué)資源主講：張家家華E-mail:zjnuzjh@浙江師范大大學(xué)教師教教育學(xué)院福建省高中中新課程《信息技術(shù)》學(xué)科骨干教師省省級(jí)培訓(xùn)什么是AI為何要開設(shè)設(shè)AI課程AI課程的基本本內(nèi)容國(guó)內(nèi)外AI教育現(xiàn)狀高中AI課程的教學(xué)學(xué)資源研修班計(jì)劃劃主要內(nèi)容什么是人工工智能智能人們?cè)谔幚砝韽?fù)雜事務(wù)務(wù)、解決困困難問題時(shí)時(shí)所表現(xiàn)出出來的智智慧與能力力人工智能(ArtificialIntelligence，簡(jiǎn)稱AI）用計(jì)算機(jī)來來表示和執(zhí)執(zhí)行人類的的智能活動(dòng)動(dòng)也稱人工智慧AI的特征推理、學(xué)習(xí)習(xí)、聯(lián)想當(dāng)代三大尖尖端技術(shù)：：空間技術(shù);能源技術(shù);人工智能技技術(shù)人工智能處處于信息技技術(shù)發(fā)展的的前沿，反反映了信信息技術(shù)的的發(fā)展方向向。AI的研究領(lǐng)域域與目標(biāo)AI的研究領(lǐng)域域知識(shí)表示、、專家系統(tǒng)統(tǒng)、自然語語言理解、、自動(dòng)定理理證明、自自動(dòng)程序設(shè)設(shè)計(jì)、問題題求解、博博弈、計(jì)算算機(jī)視覺、、模式識(shí)別別、智能機(jī)機(jī)器人、人人工神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、……………AI的研究目標(biāo)標(biāo)近期——實(shí)現(xiàn)機(jī)器智智能部分地或者者在一定程程度上實(shí)現(xiàn)現(xiàn)機(jī)器的智智能，從而而使現(xiàn)有的的計(jì)算機(jī)更更靈活、更更好用和更更有用，成成為人類的的智能化信信息處理工工具。遠(yuǎn)期——制造智能機(jī)機(jī)器要使計(jì)算機(jī)機(jī)具有看、、聽、說、、寫等感知知交互功能能，具有聯(lián)聯(lián)想、推理理、理解、、學(xué)習(xí)等高高級(jí)思維能能力，還要要有分析問問題、解決決問題和發(fā)發(fā)明創(chuàng)造的的能力。為何要開設(shè)設(shè)

人工智智能課程為何要開設(shè)設(shè)AI課程？高中課程改改革強(qiáng)調(diào)要要適應(yīng)時(shí)代代發(fā)展需要要，體現(xiàn)時(shí)代性特征。人工智能是是信息技術(shù)術(shù)的前沿領(lǐng)域，應(yīng)當(dāng)當(dāng)被關(guān)注?。「咧行畔⒓技夹g(shù)課程要要有利于學(xué)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。高中AI課程的背景景與目標(biāo)課程背景:適應(yīng)時(shí)代發(fā)發(fā)展需要，，體現(xiàn)時(shí)代代性特征。。目標(biāo)定位：：了解信息技術(shù)發(fā)發(fā)展的前沿沿，體驗(yàn)若干典型人人工智能技技術(shù)的應(yīng)用用，感受人工智能對(duì)對(duì)學(xué)習(xí)和生生活的影響響，激發(fā)對(duì)信息技術(shù)術(shù)未來的追追求。高中開設(shè)AI課程的意義義1、開設(shè)人工智智能課程的的教育價(jià)值值提高信息素素養(yǎng)培養(yǎng)多種思思維能力和和多樣化問問題解決能能力提高學(xué)生的的邏輯思維維能力促進(jìn)個(gè)性化化學(xué)習(xí)，培培養(yǎng)創(chuàng)新人人才激發(fā)對(duì)信息息技術(shù)未來來的追求2、開設(shè)人工智智能課程的的必要性和和可行性人工智能在在社會(huì)各個(gè)個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)應(yīng)用越來越越廣，越越來越多的的人需要了了解和接觸觸人工智能能目前我國(guó)已已基本具備備了實(shí)施人人工智能基基礎(chǔ)教育的的條件從問題解決決角度看AI教育的必要要性IT教育的最終目的是讓學(xué)生能能夠自如地地應(yīng)用IT解決問題。問題解決是所面對(duì)的的問題得到到解決的認(rèn)認(rèn)知活動(dòng)過過程。問題的分類類:結(jié)構(gòu)化（structured）問題能夠通過形形式化（或或稱公式化化）方法描描述和求解解的問題也稱：定義義完善的問問題、良構(gòu)構(gòu)問題《算法與程序序設(shè)計(jì)》課程要解決決的問題非結(jié)構(gòu)化（unstructured）問題難以用確定定的形式來來描述，主主要根據(jù)經(jīng)經(jīng)驗(yàn)求解也稱：定義義不完善的的問題、劣劣構(gòu)問題《人工智能初初步》課程要解決決的問題半結(jié)構(gòu)化（semi-structured）問題AI課程對(duì)于提提升信息素素養(yǎng)的作用用對(duì)多種思維維方式的培培養(yǎng)和信息息素養(yǎng)的綜綜合鍛煉求解結(jié)構(gòu)化化問題傳統(tǒng)程序＝＝算法＋數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)求解非結(jié)構(gòu)構(gòu)化問題智能程序＝＝知識(shí)＋推推理體驗(yàn)人類專專家解決復(fù)復(fù)雜問題的的思路，提提高學(xué)生的的邏輯思維維能力美國(guó)著名教教育技術(shù)專專家Jonassen認(rèn)為：那些自行設(shè)設(shè)計(jì)專家系系統(tǒng)的學(xué)生生將會(huì)在這這種活動(dòng)中中受益匪淺淺，因?yàn)檫@這是一個(gè)對(duì)對(duì)所學(xué)知識(shí)識(shí)進(jìn)行深度度加工的過過程。了解信息技技術(shù)發(fā)展的的前沿，激激發(fā)對(duì)信息息技術(shù)未來來的追求高中AI課程的基本內(nèi)容高中AI課程的三大主題人工智能初步知識(shí)及其表達(dá)推理與專家系統(tǒng)人工智能語言與問題求解高中AI課程的內(nèi)容體系1、基本概概念能描述人工工智能的概概念與基本本特點(diǎn)2、知識(shí)及及其表達(dá)列舉人工智智能的主要要應(yīng)用領(lǐng)域域掌握知識(shí)的的概念、知知識(shí)表達(dá)的的基本方法法3、推理與與專家系統(tǒng)統(tǒng)演示或使用用簡(jiǎn)單的產(chǎn)產(chǎn)生式專家家系統(tǒng)軟件件知道專家系系統(tǒng)正向、、反向推理理的基本原原理學(xué)會(huì)使用一一個(gè)簡(jiǎn)易的的專家系統(tǒng)統(tǒng)外殼4、人工智智能語言與與問題求解解學(xué)會(huì)使用一一種人工智智能語言求求解簡(jiǎn)單問問題了解狀態(tài)空空間的概念念與方法了解用盲目目搜索技術(shù)術(shù)進(jìn)行搜索索，知道啟啟發(fā)式搜索索AI課程內(nèi)容舉舉例：AI語言AI語言是一類適應(yīng)應(yīng)于AI領(lǐng)域的、具具有符號(hào)處處理和邏輯輯推理能力力的程序設(shè)設(shè)計(jì)語言。。典型的AI語言LISP———表處理語言言Prolog——邏輯型型語言（用用來描述事事物之間的的邏輯關(guān)系系，接近于于人類的自自然語言））AI課程內(nèi)容舉舉例：用智能搜索索求解問題題盲目搜索與啟發(fā)式搜索索計(jì)算機(jī)博弈弈AI課程內(nèi)容舉舉例：專家系統(tǒng)及及其外殼學(xué)習(xí)一個(gè)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單的專家家系統(tǒng)外殼殼Intermodeller它是一個(gè)適合中學(xué)生生使用的軟軟件作者為英國(guó)國(guó)的Dr.TomConlon國(guó)內(nèi)外人工工智能教育育現(xiàn)狀我國(guó)高校的的人工智能能教育高校一直將將AI作為計(jì)算機(jī)專業(yè)業(yè)的必修課課程“智能科學(xué)學(xué)與技術(shù)””本科專業(yè)業(yè)的建立北京大學(xué)（（2004）北京郵電大大學(xué)（2005）南開大學(xué)（（2005）西安電子科科技大學(xué)（（2005）……（2006）……（2007）第一屆全國(guó)國(guó)人工智能能教育學(xué)術(shù)術(shù)研討會(huì)（（2002.北京京）中國(guó)AI學(xué)會(huì)教育工工作委員會(huì)會(huì)主辦首都師范大大學(xué)信息工工程學(xué)院承承辦我國(guó)中學(xué)的的AI教育2004年之前尚未未在中學(xué)設(shè)設(shè)置獨(dú)立的的AI課程。奧林匹克信信息學(xué)競(jìng)賽賽中一直包包含AI的題目。近年開展的的機(jī)器人競(jìng)競(jìng)賽及其相相關(guān)活動(dòng)中中，已經(jīng)在在AI方面進(jìn)行行嘗試。。對(duì)青少年年AI的啟蒙教教育，愈愈來愈受受到重視視。1997年清華華大學(xué)出出版，由由時(shí)任教教育部長(zhǎng)長(zhǎng)陳至立立任名譽(yù)譽(yù)主任、、出版的的計(jì)算機(jī)機(jī)科普教教育叢書書《計(jì)算算機(jī)與信信息科學(xué)學(xué)十萬個(gè)個(gè)為什么么》（全全套共12本））中，包包括了《《人工智智能》一一書。2000年清華華大學(xué)出出版，由由李衍達(dá)達(dá)院士主主編的青青少年科科學(xué)教育育叢書信信息科學(xué)學(xué)與技術(shù)術(shù)系列一一套8本本中，也也包含有有《人類類智慧與與人工智智能》一一書?！?003年頒布的的普通高高中信息息技術(shù)課課標(biāo)中，，將AI作為選修修模塊。。目前已經(jīng)經(jīng)出版5套教材，，并在實(shí)實(shí)驗(yàn)省份份的部分分地區(qū)開開展教學(xué)學(xué)。國(guó)外中學(xué)學(xué)AI課程的發(fā)發(fā)展和現(xiàn)現(xiàn)狀1、英國(guó)中中學(xué)人工工智能課課程的開開設(shè)情況況英國(guó)是較較早開展展人工智智能基礎(chǔ)礎(chǔ)教育的的國(guó)家之之一。不不少中學(xué)學(xué)開設(shè)了了人工智智能課程程，并通通過組織織和開展展相關(guān)教教育競(jìng)賽賽活動(dòng)來來擴(kuò)展和和延伸人人工智能能教育。。2、美國(guó)中中學(xué)人工工智能課課程的開開展情況況在美國(guó)現(xiàn)現(xiàn)行的中中學(xué)信息息技術(shù)課課程中，，部分學(xué)學(xué)校將人人工智能能作為必必修或選選修課程程加以開開設(shè)。美美國(guó)各州州根據(jù)自自身的教教育特點(diǎn)點(diǎn)和目標(biāo)標(biāo)，對(duì)人人工智能能教育的的內(nèi)容有有不同的的要求。。3、澳大利利亞中學(xué)人工工智能課課程的開設(shè)情況況部分中學(xué)學(xué)在信息息處理與與技術(shù)課課程中也也開設(shè)了了人工智智能相關(guān)關(guān)的課程程。國(guó)外中學(xué)學(xué)的AI教育以美國(guó)為為例，在在將信息息技術(shù)作作為獨(dú)立立課程進(jìn)進(jìn)行設(shè)置置與教學(xué)學(xué)的學(xué)區(qū)區(qū)中，信信息技術(shù)術(shù)課程的的內(nèi)容通通常包括括：（1）旨旨在培養(yǎng)養(yǎng)學(xué)生信信息技術(shù)術(shù)技能與與意識(shí)的的內(nèi)容。。信息加工工與應(yīng)用用。信息技術(shù)術(shù)系統(tǒng)概概論。人工智能能概論。。使學(xué)生生認(rèn)識(shí)人人工智能能的意義義及其應(yīng)應(yīng)用，并并介紹自自動(dòng)化系系統(tǒng)、機(jī)機(jī)器人、、虛擬現(xiàn)現(xiàn)實(shí)技術(shù)術(shù)等。使使學(xué)生認(rèn)認(rèn)識(shí)信息息技術(shù)的的大量運(yùn)運(yùn)用以及及人工智智能的產(chǎn)產(chǎn)生與發(fā)發(fā)展可能能對(duì)人類類社會(huì)造造成的各各種影響響。（2）計(jì)計(jì)算機(jī)程程序設(shè)計(jì)計(jì)的內(nèi)容容……美國(guó)Chesterfield縣公立中中學(xué)AI課程設(shè)置置在佛吉尼尼亞州Chesterfield縣公立中中學(xué)的信信息網(wǎng)站站上，列列出了為為該縣十十幾所高高中的在在校學(xué)生生提供的的各類課課程。在在其中的的“職業(yè)業(yè)和技術(shù)術(shù)教育類類”課程程中，人人工智能能是作為為其中““信息系系統(tǒng)技術(shù)術(shù)”選修修課程的的一部分分為優(yōu)等等生特別別開設(shè)的的。人工智能能課程包包括兩個(gè)個(gè)層次：：ARTIFICIALINTELLIGENCE(EXPERTSYSTEMS)和ADVANCEDARTIFICIALINTELLIGENCE(EXPERTSYSTEMS)。英國(guó)的ICT課程與AI教育——以蘇格蘭蘭地區(qū)為為例ICT課程：計(jì)算（Computing）信息系統(tǒng)統(tǒng)（InformationSystems）每門課包包括三個(gè)個(gè)層次：：中級(jí)（Intermediate2）高級(jí)（Higher）高級(jí)提升升（AdvHigher）每個(gè)層次次包括兩兩部分：：必修單元元（Mandatoryunits）選修單元元（Optionalunits）英國(guó)中學(xué)學(xué)ICT課程的基基本構(gòu)成成計(jì)算（Computing）信息系統(tǒng)（InformationSystems）中級(jí)Intermediate2高級(jí)Higher高級(jí)提升AdvHigherInt2HigherAdvHigher起步水平標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)(Generallevel)或計(jì)算（Int1）標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)

(Creditlevel)或計(jì)算（Int2）計(jì)算（Higher）標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)(Generallevel)計(jì)算研究或計(jì)算(Int1)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)(Creditlevel)計(jì)算研究或信息系統(tǒng)（Int2）信息系統(tǒng)（Higher）必修單元計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件開發(fā)

計(jì)算機(jī)項(xiàng)目計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件開發(fā)軟件開發(fā)(20小時(shí))計(jì)算機(jī)項(xiàng)目(60小時(shí))計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件(Int2)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(Int2)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(H)信息組織(H)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(AH)（20小時(shí))信息系統(tǒng)項(xiàng)目(AH)（60小時(shí))選修單元N/A人工智能程序設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)人工智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊IT在社會(huì)中的應(yīng)用(Int2)多媒體(Int2)因特網(wǎng)(Int2)計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件(H)專家系統(tǒng)

(H)

超媒體(H)多媒體(AH)自然語言處理(AH)系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)(AH)單元評(píng)價(jià)11小時(shí)10小時(shí)45分20小時(shí)6小時(shí)45分14小時(shí)30分18小時(shí)40分考核1小時(shí)30分2小時(shí)30分2小時(shí)30分1小時(shí)30分2小時(shí)30分2小時(shí)30分英國(guó)JamesGillespies中學(xué)的AI教學(xué)澳大利亞亞Marsden高中AI課程的設(shè)設(shè)置澳大利亞亞昆士蘭蘭州的Marsden州立高中中在開設(shè)設(shè)的信息息處理與與技術(shù)（（InformationProcessingandTechnology）課程中中，人工工智能、、信息系系統(tǒng)、算算法和程程序設(shè)計(jì)計(jì)、社會(huì)會(huì)和倫理理道德、、計(jì)算機(jī)機(jī)系統(tǒng)作作為5個(gè)主題共共同構(gòu)成成了該課課程的教教學(xué)內(nèi)容容。在該課程程的大綱綱中規(guī)定定，人工工智能部部分的教教學(xué)內(nèi)容容在高中中第三學(xué)學(xué)期為12年級(jí)的學(xué)學(xué)生開設(shè)設(shè)，教學(xué)學(xué)時(shí)間為為10周，課時(shí)時(shí)為35小時(shí)，共共計(jì)60堂課，其其中核心心教學(xué)內(nèi)內(nèi)容的課課時(shí)占2/3，拓展教教學(xué)內(nèi)容容的課時(shí)時(shí)占1/3。另外，在在人工智智能這一一主題下下，又分分為人工工智能I（專家系系統(tǒng)）和和人工智智能II（人工智智能的領(lǐng)領(lǐng)域）兩兩部分內(nèi)內(nèi)容，課課時(shí)安排排分別為為24和36堂課。高中人工工智能課課程的教教學(xué)資源源國(guó)內(nèi)中學(xué)學(xué)AI課程建設(shè)設(shè)的現(xiàn)狀狀1、教材及及相關(guān)讀讀物的編編寫一些相關(guān)關(guān)科普叢叢書先后后出版，，成為中中學(xué)人工工智能教教育的參參考書籍籍多家出版版社組織織編寫了了《人工智能能初步》新教材，，并開發(fā)發(fā)了配套套的教輔輔材料2、人工智智能教育育網(wǎng)絡(luò)資資源的建建設(shè)國(guó)內(nèi)已經(jīng)經(jīng)開發(fā)和和建設(shè)了了一些適適合中學(xué)學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)與體驗(yàn)驗(yàn)的人工工智能軟軟件和網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)資源源3、人工智能能教育活活動(dòng)和賽賽事的舉舉辦部分發(fā)達(dá)達(dá)地區(qū)，，一些部部門、公公司、學(xué)學(xué)校早已已開展了了許多與與人工智智能教育育相關(guān)的的活動(dòng)4、中小學(xué)學(xué)人工智智能教學(xué)學(xué)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)的開展展在我國(guó)比比較發(fā)達(dá)達(dá)的地區(qū)區(qū)，不少少條件較較好的中中小學(xué)都都開展了了機(jī)器人人教育少數(shù)高中中（廣州州、金華華、武漢漢等）在在新課標(biāo)標(biāo)頒布后后開展了了人工智智能教學(xué)學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)前國(guó)內(nèi)內(nèi)的高中中AI教材普通高中中課程標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)教科書書信息息技術(shù)（選修5）《人工智能能初步》教育科學(xué)學(xué)出版社社，張劍平平主編，，2004年第1版中國(guó)地圖圖出版社社，祝智庭庭主編，，2005年第1版上?？萍技冀逃龀霭嫔?，應(yīng)吉康康主編，，2005年第1版廣東教育育出版社社，李冠英英主編，，2005年第1版浙江教育育出版社社，陶增樂樂主編，，2006年第1版教科版《人工智能能初步》第1章初識(shí)識(shí)人工智智能1.1什么是人人工智能能1.2人工智能能可以為為我們做做什么第2章了解解人工智智能語言言2.1了解Prolog2.2使用Prolog2.3人工智能能語言第3章用用計(jì)算機(jī)機(jī)表示知知識(shí)3.1知識(shí)及其其類型3.2知識(shí)表示示入門3.3知識(shí)表示示的常用用方法第4章用計(jì)計(jì)算機(jī)推推理4.1什么是專專家系統(tǒng)統(tǒng)4.2專家系統(tǒng)統(tǒng)如何工工作4.3如何開發(fā)發(fā)專家系系統(tǒng)第5章用智智能搜索索解決問問題5.1可以通過過搜索求求解的