《人工智能導(dǎo)論》教案16-30 教學(xué)設(shè)計(jì) 余明輝

課程教案（ — 學(xué)年第1學(xué)期）課程名稱 人工智能導(dǎo)論 使用班級(jí) 使用教師 編制教師 教研室 平臺(tái)教研室 學(xué) 院 信息工程學(xué)院 編制日期 PAGEPAGE92《人工智能導(dǎo)論》教案16課程名稱人工智能導(dǎo)論授課對(duì)象教學(xué)單元名稱物體識(shí)別教學(xué)場(chǎng)所機(jī)房6519授課形式理實(shí)一體授課學(xué)時(shí)2教材人工智能導(dǎo)論課程標(biāo)準(zhǔn)《人工智能導(dǎo)論》課程標(biāo)準(zhǔn)單元及內(nèi)容分析通過這一單元的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生理解物體識(shí)別的流程、原理，完成任務(wù)1數(shù)字識(shí)別、任務(wù)2目標(biāo)檢測(cè)。學(xué)情分析知識(shí)與技能基礎(chǔ)具備較好的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)；較好的計(jì)算機(jī)操作能力。認(rèn)知與實(shí)踐能力大部分學(xué)生沒有編程基礎(chǔ)，但對(duì)人工智能技術(shù)應(yīng)用感興趣，同時(shí)具備較好的邏輯思維、科學(xué)計(jì)算能力。學(xué)習(xí)特點(diǎn)對(duì)動(dòng)手實(shí)踐類課程感興趣，自學(xué)能力強(qiáng)。教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)理解物體識(shí)別基本流程能力目標(biāo)能夠完成手寫數(shù)字識(shí)別任務(wù)；能夠完成目標(biāo)檢測(cè)任務(wù)；素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)良好的編程素養(yǎng)；培養(yǎng)人工智能思維；教學(xué)內(nèi)容任務(wù)一數(shù)字識(shí)別手寫數(shù)字識(shí)別是常見的圖像識(shí)別任務(wù)。不同人的手寫體風(fēng)格迥異，大小不一，造成了計(jì)算機(jī)對(duì)手寫數(shù)字識(shí)別任務(wù)的一些困難。任務(wù)1實(shí)踐的主要目的是了解數(shù)字識(shí)別的基本原理與過程。首先通過查看數(shù)字圖像的像素表達(dá)，了解圖像到數(shù)字的轉(zhuǎn)化過程，再通過手寫數(shù)字的識(shí)別了解手寫體識(shí)別的功能。任務(wù)2：目標(biāo)檢測(cè)目標(biāo)檢測(cè)是一個(gè)典型的計(jì)算機(jī)視覺任務(wù)，主要是完成圖像中的物體的識(shí)別。與圖像分類不同的是，圖像分類是預(yù)測(cè)圖像屬于哪一種類別，而目標(biāo)檢測(cè)則是對(duì)圖像中的一個(gè)或多個(gè)對(duì)象進(jìn)行定位和分類。如果是視頻，則通過不斷的讀取視頻中的每一幀作為一幅幅圖像來進(jìn)行檢測(cè)。任務(wù)2實(shí)踐的主要目的是了解目標(biāo)檢測(cè)的基本原理與過程，通過上傳圖片來驗(yàn)證和實(shí)踐目標(biāo)檢測(cè)中的圖像預(yù)處理、目標(biāo)定位與分類的各個(gè)步驟。 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)任務(wù)1手寫數(shù)字識(shí)別、任務(wù)2物體檢測(cè)處理方法依托在線課程，結(jié)合課前預(yù)習(xí)和課后測(cè)驗(yàn)，導(dǎo)入、鞏固課程重點(diǎn)和檢測(cè)教學(xué)效果，并有效利用學(xué)科課程及知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移，建立專業(yè)的知識(shí)體系教學(xué)難點(diǎn)無處理方法無設(shè)計(jì)理念終身學(xué)習(xí)的教育觀：教師從傳授者變?yōu)橐龑?dǎo)者，通過幾個(gè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)小測(cè)試，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論知識(shí)。建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)觀：靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法，提供豐富的學(xué)習(xí)資源，使學(xué)生能主動(dòng)地建構(gòu)他們自己的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。能力本位的質(zhì)量觀：通過工作過程系統(tǒng)化的課程學(xué)習(xí)，學(xué)生在個(gè)人實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建構(gòu)專業(yè)系統(tǒng)化知識(shí)。過程導(dǎo)向的課程觀：課程以理論和實(shí)踐一體化的工作過程為導(dǎo)向，構(gòu)建“工作過程完整”而不是“學(xué)科完整”的學(xué)習(xí)過程。教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：盡量采用啟發(fā)式、討論式教學(xué)，在課堂上多提問題，安排一些自學(xué)內(nèi)容，鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。結(jié)合實(shí)際問題，更新教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，通過實(shí)踐練習(xí)，加深對(duì)知識(shí)的理解和掌握。通過分組實(shí)踐項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作完成工作任務(wù)的能力。教學(xué)手段：多媒體設(shè)備、視頻資料、網(wǎng)站平臺(tái)、其他教具等，采用電子教案、課堂演示程序的運(yùn)行效果等，以提高課堂信息量，增加教學(xué)的直觀性。教學(xué)資源1.積極開發(fā)和利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源：課程標(biāo)準(zhǔn)、授課計(jì)劃等教學(xué)文件，課件、習(xí)題、案例庫；2.課程推薦如下網(wǎng)絡(luò)資源：開設(shè)超星平臺(tái)人工智能導(dǎo)論課程學(xué)習(xí)并進(jìn)行習(xí)題練習(xí)：/course/218954124.html采用多元化、過程化的評(píng)價(jià)方式。過程性評(píng)價(jià)應(yīng)注重任務(wù)實(shí)踐環(huán)節(jié)分析問題和解決問題的能力的考核，應(yīng)包含職業(yè)素養(yǎng)考核，結(jié)合學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)?？己藘?nèi)容包括微課視頻觀看、章節(jié)測(cè)驗(yàn)、平臺(tái)考勤。PAGEPAGE100課前預(yù)學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖物體識(shí)別的基本流程教師提前在超星平臺(tái)發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，發(fā)布習(xí)題測(cè)試。批改課前測(cè)試作業(yè)學(xué)生通過超星平臺(tái)完成教師發(fā)布任務(wù)，完成習(xí)題測(cè)試物體識(shí)別的基本流程，為完成圖像識(shí)別做好準(zhǔn)備。重的同學(xué)進(jìn)行提高。課中內(nèi)化教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容（標(biāo)注時(shí)長(zhǎng)）教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖新課導(dǎo)入：數(shù)字圖像識(shí)別的引入（5分鐘）設(shè)計(jì)提問環(huán)節(jié)，引出數(shù)字圖像識(shí)別的概念學(xué)生回答問題，說說對(duì)數(shù)字圖像識(shí)別的理解引導(dǎo)學(xué)生理解數(shù)字圖像識(shí)別，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。講授新課及練習(xí)：任務(wù)一、任務(wù)二（80分鐘）利用教學(xué)ppt講解任務(wù)一、任務(wù)二，并操作演示。聽課，動(dòng)手完成任務(wù)一、任務(wù)二課堂實(shí)踐較為深入地理解物體識(shí)別的原理；了解學(xué)生知識(shí)基礎(chǔ)，適時(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)引導(dǎo)課堂小結(jié)（5分鐘）結(jié)合課件引導(dǎo)學(xué)生一起梳理課堂內(nèi)容跟著老師的思路一起梳理所學(xué)內(nèi)容，明確重點(diǎn)可以加深學(xué)生的印象，理解課堂內(nèi)容內(nèi)在邏輯課后提升教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖布置作業(yè)在超星平臺(tái)上發(fā)布作業(yè)完成超星平臺(tái)上的作業(yè)通過習(xí)題練習(xí)，加強(qiáng)對(duì)知識(shí)難點(diǎn)的理解。不足部分學(xué)生理論基礎(chǔ)比較差，難以理解改進(jìn)設(shè)想設(shè)計(jì)不同難度等級(jí)的題目，供不同基礎(chǔ)的同學(xué)選擇練習(xí)。《人工智能導(dǎo)論》教案17課程名稱人工智能導(dǎo)論授課對(duì)象22市政工程技術(shù)1-2班，22建筑工程技術(shù)2班教學(xué)單元名稱人臉識(shí)別--計(jì)算機(jī)視覺的應(yīng)用教學(xué)場(chǎng)所機(jī)房6519授課形式理實(shí)一體授課學(xué)時(shí)2教材人工智能導(dǎo)論課程標(biāo)準(zhǔn)《人工智能導(dǎo)論》課程標(biāo)準(zhǔn)單元及內(nèi)容分析通過這一單元的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生理解人臉識(shí)別的流程、常用方法、特征提取方法。學(xué)情分析知識(shí)與技能基礎(chǔ)具備較好的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)；較好的計(jì)算機(jī)操作能力。認(rèn)知與實(shí)踐能力大部分學(xué)生沒有編程基礎(chǔ)，但對(duì)人工智能技術(shù)應(yīng)用感興趣，同時(shí)具備較好的邏輯思維、科學(xué)計(jì)算能力。學(xué)習(xí)特點(diǎn)對(duì)動(dòng)手實(shí)踐類課程感興趣，自學(xué)能力強(qiáng)。教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)掌握人臉識(shí)別原理、技術(shù)；掌握人臉識(shí)別常用方法能力目標(biāo)能說出人臉識(shí)別的流程；能說出人臉識(shí)別常用的幾種方法；素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)良好的編程素養(yǎng)；培養(yǎng)人工智能思維；教學(xué)內(nèi)容人臉識(shí)別應(yīng)用人臉識(shí)別系統(tǒng)在很多領(lǐng)域都發(fā)揮了很多的作用，越來越多的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景開始采用人臉識(shí)別門禁系統(tǒng)來確保進(jìn)出人員的安全，國內(nèi)大部分的辦公場(chǎng)所應(yīng)用非常廣泛，甚至在國內(nèi)一些小區(qū)，開始鼓勵(lì)小區(qū)應(yīng)用人臉識(shí)別系統(tǒng)來進(jìn)行身份識(shí)別，所以相信未來，隨處都可以看到人工智能管理應(yīng)用。啟用人臉識(shí)別測(cè)溫系統(tǒng)，兼具人臉識(shí)別門禁考勤和測(cè)溫檢測(cè)兩大功能，不僅快速準(zhǔn)確識(shí)別人員身份，還能檢測(cè)播報(bào)人體溫度，自動(dòng)記錄提交進(jìn)出記錄、測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，報(bào)表形式輸出方便查看和監(jiān)控，發(fā)信異常情況也能追溯分析。、人臉識(shí)別流程、人臉識(shí)別常用方法、人臉特征提取方法（1）基于人臉特征點(diǎn)的識(shí)別算法通過對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行局部特征紋理征提取，然后結(jié)合各部分的相對(duì)位置關(guān)系得到要優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)并構(gòu)造迭代的方法，在給定的人臉圖片上首先定位到眼睛等部位的位置，然后提取各特征點(diǎn)之間的分布形狀特征和特征點(diǎn)自身具有的紋理、輪廓等特征，計(jì)算不同人臉的特征的“距離”從而對(duì)人臉進(jìn)行識(shí)別。（2）基于整幅人臉圖像的識(shí)別算法通過信息理論中對(duì)人臉圖像進(jìn)行分析，尋找對(duì)信息最高效的編碼，具體化來說，將圖像作為一個(gè)高維的數(shù)據(jù)輸入，通過子空間的劃分（子空間劃分可以借助傅立葉變換來理解，用一組基底的線性組合表示當(dāng)前的信號(hào)，達(dá)到既降維又好分類的目的）得到對(duì)人臉圖像最有效的表達(dá)，并由此來對(duì)人臉進(jìn)行識(shí)別，也稱子空間方法或特征臉方法。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)人臉識(shí)別的基本流程、技術(shù)方法、特征提取方法處理方法依托在線課程，結(jié)合課前預(yù)習(xí)和課后測(cè)驗(yàn)，導(dǎo)入、鞏固課程重點(diǎn)和檢測(cè)教學(xué)效果，并有效利用學(xué)科課程及知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移，建立專業(yè)的知識(shí)體系教學(xué)難點(diǎn)無處理方法無設(shè)計(jì)理念終身學(xué)習(xí)的教育觀：教師從傳授者變?yōu)橐龑?dǎo)者，通過幾個(gè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)小測(cè)試，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論知識(shí)。建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)觀：靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法，提供豐富的學(xué)習(xí)資源，使學(xué)生能主動(dòng)地建構(gòu)他們自己的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。能力本位的質(zhì)量觀：通過工作過程系統(tǒng)化的課程學(xué)習(xí)，學(xué)生在個(gè)人實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建構(gòu)專業(yè)系統(tǒng)化知識(shí)。過程導(dǎo)向的課程觀：課程以理論和實(shí)踐一體化的工作過程為導(dǎo)向，構(gòu)建“工作過程完整”而不是“學(xué)科完整”的學(xué)習(xí)過程。教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：盡量采用啟發(fā)式、討論式教學(xué)，在課堂上多提問題，安排一些自學(xué)內(nèi)容，鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。結(jié)合實(shí)際問題，更新教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，通過實(shí)踐練習(xí)，加深對(duì)知識(shí)的理解和掌握。通過分組實(shí)踐項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作完成工作任務(wù)的能力。教學(xué)手段：多媒體設(shè)備、視頻資料、網(wǎng)站平臺(tái)、其他教具等，采用電子教案、課堂演示程序的運(yùn)行效果等，以提高課堂信息量，增加教學(xué)的直觀性。教學(xué)資源1.積極開發(fā)和利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源：課程標(biāo)準(zhǔn)、授課計(jì)劃等教學(xué)文件，課件、習(xí)題、案例庫；2.課程推薦如下網(wǎng)絡(luò)資源：開設(shè)超星平臺(tái)人工智能導(dǎo)論課程學(xué)習(xí)并進(jìn)行習(xí)題練習(xí)：/course/218954124.html采用多元化、過程化的評(píng)價(jià)方式。過程性評(píng)價(jià)應(yīng)注重任務(wù)實(shí)踐環(huán)節(jié)分析問題和解決問題的能力的考核，應(yīng)包含職業(yè)素養(yǎng)考核，結(jié)合學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)?？己藘?nèi)容包括微課視頻觀看、章節(jié)測(cè)驗(yàn)、平臺(tái)考勤。課前預(yù)學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖人臉識(shí)別的基本流程教師提前在超星平臺(tái)發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，發(fā)布習(xí)題測(cè)試。批改課前測(cè)試作業(yè)學(xué)生通過超星平臺(tái)完成教師發(fā)布任務(wù)，完成習(xí)題測(cè)試讓學(xué)生提前熟悉人臉識(shí)別的基本流程，為完成人臉識(shí)別任務(wù)做好準(zhǔn)備。重點(diǎn)關(guān)注基礎(chǔ)薄弱的同學(xué)進(jìn)行提高。課中內(nèi)化教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容（標(biāo)注時(shí)長(zhǎng)）教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖新課導(dǎo)入：人臉識(shí)別的引入（5分鐘）設(shè)計(jì)提問環(huán)節(jié)，引出人臉識(shí)別的概念學(xué)生回答問題，說說對(duì)人臉識(shí)別的理解引導(dǎo)學(xué)生理解人臉識(shí)別，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。講授新課及練習(xí)：人臉識(shí)別的基本流程、常用方法、特征提取方法（80分鐘）利用教學(xué)ppt講解新課內(nèi)容，并操作演示。聽課較為深入地理解人臉識(shí)別的原理；了解學(xué)生知識(shí)基礎(chǔ)，適時(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)引導(dǎo)課堂小結(jié)（5分鐘）結(jié)合課件引導(dǎo)學(xué)生一起梳理課堂內(nèi)容跟著老師的思路一起梳理所學(xué)內(nèi)容，明確重點(diǎn)可以加深學(xué)生的印象，理解課堂內(nèi)容內(nèi)在邏輯課后提升教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖布置作業(yè)在超星平臺(tái)上發(fā)布作業(yè)完成超星平臺(tái)上的作業(yè)通過習(xí)題練習(xí)，加強(qiáng)對(duì)知識(shí)難點(diǎn)的理解。不足部分學(xué)生理論基礎(chǔ)比較差，難以理解改進(jìn)設(shè)想設(shè)計(jì)不同難度等級(jí)的題目，供不同基礎(chǔ)的同學(xué)選擇練習(xí)?！度斯ぶ悄軐?dǎo)論》教案18課程名稱人工智能導(dǎo)論授課對(duì)象22市政工程技術(shù)1-2班，22建筑工程技術(shù)2班教學(xué)單元名稱人臉識(shí)別--任務(wù)1人臉身份識(shí)別教學(xué)場(chǎng)所機(jī)房6519授課形式理實(shí)一體授課學(xué)時(shí)2教材人工智能導(dǎo)論課程標(biāo)準(zhǔn)《人工智能導(dǎo)論》課程標(biāo)準(zhǔn)單元及內(nèi)容分析通過這一單元的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生理解人臉識(shí)別的流程、常用方法、特征提取方法，并完成任務(wù)1，提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。學(xué)情分析知識(shí)與技能基礎(chǔ)具備較好的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)；較好的計(jì)算機(jī)操作能力。認(rèn)知與實(shí)踐能力大部分學(xué)生沒有編程基礎(chǔ)，但對(duì)人工智能技術(shù)應(yīng)用感興趣，同時(shí)具備較好的邏輯思維、科學(xué)計(jì)算能力。學(xué)習(xí)特點(diǎn)對(duì)動(dòng)手實(shí)踐類課程感興趣，自學(xué)能力強(qiáng)。教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)掌握人臉識(shí)別原理、技術(shù)；掌握人臉識(shí)別常用方法能力目標(biāo)能說出人臉識(shí)別的流程；能說出人臉識(shí)別常用的幾種方法；素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)良好的編程素養(yǎng)；培養(yǎng)人工智能思維；教學(xué)內(nèi)容任務(wù)一人臉身份識(shí)別1.人臉檢測(cè)人臉檢測(cè)是將上傳的人臉圖像，采用上文講述的人臉預(yù)處理方法將人臉圖片轉(zhuǎn)化為灰度圖，進(jìn)行搜索以確定其中是否含有人臉，如果是有人臉則返回臉的位置、大小和姿態(tài)。人臉檢測(cè)處理流程如下圖所示：人臉驗(yàn)證人臉驗(yàn)證是將上傳的兩張人臉圖像，首先是運(yùn)用任務(wù)1中的人臉檢測(cè)法得到圖片中人臉位置的xy坐標(biāo)人臉框之后，對(duì)人臉框內(nèi)的人臉進(jìn)行人臉關(guān)鍵點(diǎn)定位，得到面部關(guān)鍵點(diǎn)所在的x,y坐標(biāo)，得到面部關(guān)鍵點(diǎn)之后可運(yùn)用坐標(biāo)軸變換得到扭正后的人臉，接下來通過運(yùn)用訓(xùn)練好的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將輸入的人臉圖像轉(zhuǎn)換成一個(gè)特征向量表示并進(jìn)行比較，得到相似度值后判斷兩張人臉圖像是否同一個(gè)人。人臉驗(yàn)證處理流程如下圖所示：教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)任務(wù)1人臉身份識(shí)別處理方法依托在線課程，結(jié)合課前預(yù)習(xí)和課后測(cè)驗(yàn)，導(dǎo)入、鞏固課程重點(diǎn)和檢測(cè)教學(xué)效果，并有效利用學(xué)科課程及知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移，建立專業(yè)的知識(shí)體系教學(xué)難點(diǎn)無處理方法無設(shè)計(jì)理念終身學(xué)習(xí)的教育觀：教師從傳授者變?yōu)橐龑?dǎo)者，通過幾個(gè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)小測(cè)試，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論知識(shí)。建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)觀：靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法，提供豐富的學(xué)習(xí)資源，使學(xué)生能主動(dòng)地建構(gòu)他們自己的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。能力本位的質(zhì)量觀：通過工作過程系統(tǒng)化的課程學(xué)習(xí)，學(xué)生在個(gè)人實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建構(gòu)專業(yè)系統(tǒng)化知識(shí)。過程導(dǎo)向的課程觀：課程以理論和實(shí)踐一體化的工作過程為導(dǎo)向，構(gòu)建“工作過程完整”而不是“學(xué)科完整”的學(xué)習(xí)過程。教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：盡量采用啟發(fā)式、討論式教學(xué)，在課堂上多提問題，安排一些自學(xué)內(nèi)容，鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。結(jié)合實(shí)際問題，更新教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，通過實(shí)踐練習(xí)，加深對(duì)知識(shí)的理解和掌握。通過分組實(shí)踐項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作完成工作任務(wù)的能力。教學(xué)手段：多媒體設(shè)備、視頻資料、網(wǎng)站平臺(tái)、其他教具等，采用電子教案、課堂演示程序的運(yùn)行效果等，以提高課堂信息量，增加教學(xué)的直觀性。教學(xué)資源1.積極開發(fā)和利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源：課程標(biāo)準(zhǔn)、授課計(jì)劃等教學(xué)文件，課件、習(xí)題、案例庫；2.課程推薦如下網(wǎng)絡(luò)資源：開設(shè)超星平臺(tái)人工智能導(dǎo)論課程學(xué)習(xí)并進(jìn)行習(xí)題練習(xí)：/course/218954124.html采用多元化、過程化的評(píng)價(jià)方式。過程性評(píng)價(jià)應(yīng)注重任務(wù)實(shí)踐環(huán)節(jié)分析問題和解決問題的能力的考核，應(yīng)包含職業(yè)素養(yǎng)考核，結(jié)合學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)?？己藘?nèi)容包括微課視頻觀看、章節(jié)測(cè)驗(yàn)、平臺(tái)考勤。PAGEPAGE110課前預(yù)學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖人臉識(shí)別任務(wù)要求教師提前在超星平臺(tái)發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，發(fā)布習(xí)題測(cè)試。批改課前測(cè)試作業(yè)學(xué)生通過超星平臺(tái)完成教師發(fā)布任務(wù)，完成習(xí)題測(cè)試人臉識(shí)別的基本流程，為完成人臉識(shí)別做好準(zhǔn)備。重的同學(xué)進(jìn)行提高。課中內(nèi)化教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容（標(biāo)注時(shí)長(zhǎng)）教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖新課導(dǎo)入：任務(wù)1的引入（5分鐘）設(shè)計(jì)提問環(huán)節(jié)，引出任務(wù)1學(xué)生回答問題，說說對(duì)任務(wù)1的理解引導(dǎo)學(xué)生理解人臉識(shí)別，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。講授新課及練習(xí)：任務(wù)一（80分鐘）利用教學(xué)ppt講解任務(wù)一，并操作演示。聽課，動(dòng)手完成任務(wù)一課堂實(shí)踐較為深入地理解人臉識(shí)別的原理；了解學(xué)生知識(shí)基礎(chǔ)，適時(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)引導(dǎo)課堂小結(jié)（5分鐘）結(jié)合課件引導(dǎo)學(xué)生一起梳理課堂內(nèi)容跟著老師的思路一起梳理所學(xué)內(nèi)容，明確重點(diǎn)可以加深學(xué)生的印象，理解課堂內(nèi)容內(nèi)在邏輯課后提升教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖布置作業(yè)在超星平臺(tái)上發(fā)布作業(yè)完成超星平臺(tái)上的作業(yè)通過習(xí)題練習(xí)，加強(qiáng)對(duì)知識(shí)難點(diǎn)的理解。不足部分學(xué)生理論基礎(chǔ)比較差，難以理解改進(jìn)設(shè)想設(shè)計(jì)不同難度等級(jí)的題目，供不同基礎(chǔ)的同學(xué)選擇練習(xí)?！度斯ぶ悄軐?dǎo)論》教案19課程名稱人工智能導(dǎo)論授課對(duì)象22市政工程技術(shù)1-2班，22建筑工程技術(shù)2班教學(xué)單元名稱人臉識(shí)別--任務(wù)2AI人臉融合技術(shù)教學(xué)場(chǎng)所機(jī)房6519授課形式理實(shí)一體授課學(xué)時(shí)2教材人工智能導(dǎo)論課程標(biāo)準(zhǔn)《人工智能導(dǎo)論》課程標(biāo)準(zhǔn)單元及內(nèi)容分析通過這一單元的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生理解人臉識(shí)別的流程、常用方法、特征提取方法，并完成任務(wù)2，提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。學(xué)情分析知識(shí)與技能基礎(chǔ)具備較好的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)；較好的計(jì)算機(jī)操作能力。認(rèn)知與實(shí)踐能力大部分學(xué)生沒有編程基礎(chǔ)，但對(duì)人工智能技術(shù)應(yīng)用感興趣，同時(shí)具備較好的邏輯思維、科學(xué)計(jì)算能力。學(xué)習(xí)特點(diǎn)對(duì)動(dòng)手實(shí)踐類課程感興趣，自學(xué)能力強(qiáng)。教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)掌握人臉識(shí)別原理、技術(shù)；掌握人臉識(shí)別常用方法能力目標(biāo)能說出人臉識(shí)別的流程；能說出人臉識(shí)別常用的幾種方法；素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)良好的編程素養(yǎng)；培養(yǎng)人工智能思維；教學(xué)內(nèi)容任務(wù)2AI人臉融合技術(shù)任務(wù)描述：AI人臉融合技術(shù)是將上傳的兩張人臉圖像，獲得人臉的關(guān)鍵坐標(biāo)，后臺(tái)運(yùn)用算法計(jì)算合成人臉關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)，再通過三角剖分對(duì)兩張人臉進(jìn)行融合處理，生成的新人臉同時(shí)具備兩張人臉的外貌特征。技術(shù)分析：本任務(wù)為指定人臉融合，首先檢測(cè)到兩張人臉圖片，獲取到人臉的關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)，后臺(tái)運(yùn)用算法計(jì)算出合成的人臉關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)，再通過三角剖分算法將人臉劃分多個(gè)三角形，然后返回三角剖分結(jié)果，并描點(diǎn)連線繪制出來最終得到兩張人臉融合圖，生成最終的兩張人臉圖像的合成圖像。AI人臉融合處理流程如下圖所示：教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)任務(wù)2 AI人臉融合技術(shù)處理方法依托在線課程，結(jié)合課前預(yù)習(xí)和課后測(cè)驗(yàn)，導(dǎo)入、鞏固課程重點(diǎn)和檢測(cè)教學(xué)效果，并有效利用學(xué)科課程及知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移，建立專業(yè)的知識(shí)體系教學(xué)難點(diǎn)無處理方法無設(shè)計(jì)理念終身學(xué)習(xí)的教育觀：教師從傳授者變?yōu)橐龑?dǎo)者，通過幾個(gè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)小測(cè)試，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論知識(shí)。建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)觀：靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法，提供豐富的學(xué)習(xí)資源，使學(xué)生能主動(dòng)地建構(gòu)他們自己的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。能力本位的質(zhì)量觀：通過工作過程系統(tǒng)化的課程學(xué)習(xí)，學(xué)生在個(gè)人實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建構(gòu)專業(yè)系統(tǒng)化知識(shí)。過程導(dǎo)向的課程觀：課程以理論和實(shí)踐一體化的工作過程為導(dǎo)向，構(gòu)建“工作過程完整”而不是“學(xué)科完整”的學(xué)習(xí)過程。教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：盡量采用啟發(fā)式、討論式教學(xué)，在課堂上多提問題，安排一些自學(xué)內(nèi)容，鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。結(jié)合實(shí)際問題，更新教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，通過實(shí)踐練習(xí)，加深對(duì)知識(shí)的理解和掌握。通過分組實(shí)踐項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作完成工作任務(wù)的能力。教學(xué)手段：多媒體設(shè)備、視頻資料、網(wǎng)站平臺(tái)、其他教具等，采用電子教案、課堂演示程序的運(yùn)行效果等，以提高課堂信息量，增加教學(xué)的直觀性。教學(xué)資源1.積極開發(fā)和利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源：課程標(biāo)準(zhǔn)、授課計(jì)劃等教學(xué)文件，課件、習(xí)題、案例庫；2.課程推薦如下網(wǎng)絡(luò)資源：開設(shè)超星平臺(tái)人工智能導(dǎo)論課程學(xué)習(xí)并進(jìn)行習(xí)題練習(xí)：/course/218954124.html采用多元化、過程化的評(píng)價(jià)方式。過程性評(píng)價(jià)應(yīng)注重任務(wù)實(shí)踐環(huán)節(jié)分析問題和解決問題的能力的考核，應(yīng)包含職業(yè)素養(yǎng)考核，結(jié)合學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)。考核內(nèi)容包括微課視頻觀看、章節(jié)測(cè)驗(yàn)、平臺(tái)考勤。課前預(yù)學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖AI人臉融合技術(shù)任務(wù)要求教師提前在超星平臺(tái)發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，發(fā)布習(xí)題測(cè)試。批改課前測(cè)試作業(yè)學(xué)生通過超星平臺(tái)完成教師發(fā)布任務(wù)，完成習(xí)題測(cè)試人臉識(shí)別的基本流程，為完成人臉識(shí)別做好準(zhǔn)備。重的同學(xué)進(jìn)行提高。課中內(nèi)化教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容（標(biāo)注時(shí)長(zhǎng)）教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖新課導(dǎo)入：任務(wù)2的引入（5分鐘）設(shè)計(jì)提問環(huán)節(jié)，引出任務(wù)2學(xué)生回答問題，說說對(duì)任務(wù)2的理解引導(dǎo)學(xué)生理解人臉識(shí)別，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。講授新課及練習(xí)：任務(wù)2（80分鐘）利用教學(xué)ppt講解任務(wù)2，并操作演示。聽課，動(dòng)手完成任務(wù)2課堂實(shí)踐較為深入地理解人臉識(shí)別的原理；了解學(xué)生知識(shí)基礎(chǔ)，適時(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)引導(dǎo)課堂小結(jié)（5分鐘）結(jié)合課件引導(dǎo)學(xué)生一起梳理課堂內(nèi)容跟著老師的思路一起梳理所學(xué)內(nèi)容，明確重點(diǎn)可以加深學(xué)生的印象，理解課堂內(nèi)容內(nèi)在邏輯課后提升教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖布置作業(yè)在超星平臺(tái)上發(fā)布作業(yè)完成超星平臺(tái)上的作業(yè)通過習(xí)題練習(xí)，加強(qiáng)對(duì)知識(shí)難點(diǎn)的理解。不足部分學(xué)生理論基礎(chǔ)比較差，難以理解改進(jìn)設(shè)想設(shè)計(jì)不同難度等級(jí)的題目，供不同基礎(chǔ)的同學(xué)選擇練習(xí)。《人工智能導(dǎo)論》教案20課程名稱人工智能導(dǎo)論授課對(duì)象22市政工程技術(shù)1-2班，22建筑工程技術(shù)2班教學(xué)單元名稱生物信息識(shí)別教學(xué)場(chǎng)所機(jī)房6519授課形式理實(shí)一體授課學(xué)時(shí)2教材人工智能導(dǎo)論課程標(biāo)準(zhǔn)《人工智能導(dǎo)論》課程標(biāo)準(zhǔn)單元及內(nèi)容分析通過這一單元的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生理解生物信息識(shí)別的概念、原理、常用方法。學(xué)情分析知識(shí)與技能基礎(chǔ)具備較好的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)；較好的計(jì)算機(jī)操作能力。認(rèn)知與實(shí)踐能力大部分學(xué)生沒有編程基礎(chǔ)，但對(duì)人工智能技術(shù)應(yīng)用感興趣，同時(shí)具備較好的邏輯思維、科學(xué)計(jì)算能力。學(xué)習(xí)特點(diǎn)對(duì)動(dòng)手實(shí)踐類課程感興趣，自學(xué)能力強(qiáng)。教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)了解生物信息識(shí)別的概念；理解生物信息識(shí)別的基本原理；了解生物信息識(shí)別常用方法能力目標(biāo)能夠說出生物信息識(shí)別的基本流程；能說出生物信息識(shí)別常用的幾種方法；素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)良好的編程素養(yǎng)；培養(yǎng)人工智能思維；教學(xué)內(nèi)容1、常見的生理信號(hào)人體給出的信號(hào)非常豐富，每一種信號(hào)都攜帶著對(duì)應(yīng)一個(gè)或幾個(gè)器官的生理或病理的信息。這些信號(hào)可大致分為電生理信號(hào)、非電生理信號(hào)、人體生理特征信號(hào)、生化信號(hào)和生物信息。電生理信號(hào)：其中，重要的是心電信號(hào)(ECG)、腦電信號(hào)(EEG)和肌電信號(hào)(EMG)。其次是胃電信號(hào)、眼視網(wǎng)膜信號(hào)和眼電信號(hào)。心電信號(hào)心電信號(hào)是反映人體心臟情況的信號(hào)。心電信號(hào)的應(yīng)用已經(jīng)走進(jìn)了我們的日常生活。除了醫(yī)院使用的專業(yè)儀器，市場(chǎng)上也有很多穿戴式設(shè)備可以用于日常的ECG信號(hào)檢測(cè)，如AppleWatch,華為手表,和Fitbit等。下圖展示了AppleWatch.腦電信號(hào)：腦電圖(EEG)是腦神經(jīng)細(xì)胞電生理活動(dòng)在大腦皮層或頭皮表面的總體反映。腦電信號(hào)中包含了大量的生理與疾病信息,在臨床醫(yī)學(xué)方面,腦電信號(hào)處理不僅可為某些腦疾病提供診斷依據(jù),而且還為某些腦疾病提供了有效的治療手段。在工程應(yīng)用方面,人們也嘗試?yán)媚X電信號(hào)實(shí)現(xiàn)腦-計(jì)算機(jī)接口(BCI)。腦電（Electroencephalogram，EEG）是一種使用電生理指標(biāo)記錄大腦活動(dòng)的方法，大腦在活動(dòng)時(shí)，大量神經(jīng)元同步發(fā)生的突觸后電位經(jīng)總和后形成的。它記錄大腦活動(dòng)時(shí)的電波變化，是腦神經(jīng)細(xì)胞的電生理活動(dòng)在大腦皮層或頭皮表面的總體反映。腦電信號(hào)的電壓很小，需要高精度的儀器才能探測(cè)到。常用于腦電分析的頻域特征有α、βδθ和γ等。α頻率于8-13Hz之間，大多發(fā)生在成人時(shí)期中，是節(jié)律性腦電波中最明顯的波，通常出現(xiàn)在頭的后部，在頭兩側(cè)都會(huì)有，主導(dǎo)側(cè)的振幅會(huì)比較高。當(dāng)清醒的人處于放松或者閉眼狀態(tài)時(shí)，可以在枕葉區(qū)探測(cè)的EEG中檢測(cè)到alpha波。α代表放松的狀態(tài)，是學(xué)習(xí)與思考的最佳腦波狀態(tài)。β波頻率于13-30Hz之間，通常振幅小于30uV，會(huì)出現(xiàn)于所有年齡層的警戒狀態(tài)以及被個(gè)人期望所引發(fā)的焦慮情緒中。β波涉及有意識(shí)的思想，邏輯思維，適量的β波幫助我們集中精力完成任務(wù)，有利于學(xué)習(xí)等認(rèn)知行為，但是當(dāng)β波過多的時(shí)候身體處于緊張的狀態(tài)，容易引發(fā)焦慮和壓力。γ波頻率位于30-70Hz之間，與情緒穩(wěn)定、正面思考有關(guān)。近年研究發(fā)現(xiàn)，此波和選擇性注意力有關(guān)。當(dāng)此波形出現(xiàn)大幅波動(dòng)時(shí)，表示受試者喜歡被測(cè)試的對(duì)象。出現(xiàn)該頻段時(shí)人通常處于十分激動(dòng)、亢奮的狀態(tài)，或是受到了強(qiáng)烈的刺激。肌電信號(hào)：肌電信號(hào)（EMG）是眾多肌纖維中運(yùn)動(dòng)單元?jiǎng)幼麟娢唬∕UAP）在時(shí)間和空間上的疊加。表面肌電信號(hào)（SEMG）是淺層肌肉EMG和神經(jīng)干上電活動(dòng)在皮膚表面的綜合效應(yīng)，能在一定程度上反映神經(jīng)肌肉的活動(dòng)。SEMG在臨床醫(yī)學(xué)、人機(jī)功效學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)以及體育科學(xué)等方面均有重要的實(shí)用價(jià)值。2、情緒識(shí)別情感是人類在適應(yīng)社會(huì)環(huán)境的過程中所逐漸形成的一種機(jī)制。情緒本身具有非常高的復(fù)雜性和抽象性，通常將情緒分為離散型模型和連續(xù)型模型兩種。離散型情緒包括生氣、討厭、害怕、高興、悲傷和驚訝等6種基本情緒類別，連續(xù)型情緒模型可以從維度觀的角度進(jìn)行理解，情緒的維度空間模型又可以分為二維、三維等不同類型。二維連續(xù)型模型如圖所示。情緒識(shí)別：腦電信號(hào)可以用于情緒的識(shí)別。在基于腦電信號(hào)的情緒識(shí)別任務(wù)中，需要對(duì)腦電信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理以提高信號(hào)的質(zhì)量，預(yù)處理一般包括降采樣、濾波、去除偽跡以及特征提取等環(huán)節(jié)。對(duì)情緒的識(shí)別主要包含以下步驟：（1）誘導(dǎo)情緒（2）數(shù)據(jù)預(yù)處理（3）特征提取和特征選擇（4）訓(xùn)練模型如果采用離散情緒模型，那么情緒識(shí)別任務(wù)將是一個(gè)分類任務(wù)。對(duì)于分類任務(wù)，有許多的分類模型可以選擇。傳統(tǒng)的有監(jiān)督和無監(jiān)督等機(jī)器學(xué)習(xí)模型包括KNN、SVM、NaiveBayes、決策樹、GBDT、K-means等模型。本任務(wù)中，我們選擇支持向量機(jī)（supportvectormachines，SVM）作為分類器。支持向量機(jī)是一種二分類模型，本質(zhì)上是尋找一個(gè)最佳的超平面將數(shù)據(jù)點(diǎn)區(qū)分。下圖為支持向量機(jī)的示意圖。3、專注力分析腦電波含有豐富的特征。我們可以使用δ、θ、α、β和γ這5個(gè)基本特征來構(gòu)建一個(gè)或多個(gè)特征，然后使用這些特征來代表注意力的程度。θ與β的比率是一個(gè)常用的用來觀察注意力的特征。當(dāng)β增加，θ減少時(shí)，θ/β的比值將下降，代表注意力程度上升。專注力分析是一個(gè)活躍的研究領(lǐng)域，基于腦電圖的研究可以幫助我們?cè)u(píng)估和增強(qiáng)注意力等認(rèn)知功能。通過繪制腦電波指標(biāo)的曲線可以觀察到一個(gè)人的注意力是如何變化的。4、壓力分析傳統(tǒng)的壓力評(píng)估方法依賴于評(píng)估者的主觀經(jīng)驗(yàn)，并且受測(cè)者可能會(huì)試圖隱藏自己的真實(shí)心理狀態(tài)。利用生理信號(hào)來測(cè)試壓力更為客觀。自主神經(jīng)系統(tǒng)(ANS)會(huì)影響心臟的活動(dòng)，因此可以通過ECG信號(hào)進(jìn)行心理壓力的檢測(cè)。心率變異性是近年來比較受關(guān)注的無創(chuàng)心電檢測(cè)指標(biāo)之一，基于心電圖(ECG)的時(shí)域和頻域信息可以分別計(jì)算心率(HR)和心率變異性(HRV),利用這些信息可以計(jì)算個(gè)人的心理壓力狀況。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)心電信號(hào)、情緒識(shí)別、壓力分析處理方法依托在線課程，結(jié)合課前預(yù)習(xí)和課后測(cè)驗(yàn)，導(dǎo)入、鞏固課程重點(diǎn)和檢測(cè)教學(xué)效果，并有效利用學(xué)科課程及知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移，建立專業(yè)的知識(shí)體系教學(xué)難點(diǎn)心電信號(hào)處理方法練習(xí)設(shè)計(jì)理念終身學(xué)習(xí)的教育觀：教師從傳授者變?yōu)橐龑?dǎo)者，通過幾個(gè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)小測(cè)試，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論知識(shí)。建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)觀：靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法，提供豐富的學(xué)習(xí)資源，使學(xué)生能主動(dòng)地建構(gòu)他們自己的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。能力本位的質(zhì)量觀：通過工作過程系統(tǒng)化的課程學(xué)習(xí)，學(xué)生在個(gè)人實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建構(gòu)專業(yè)系統(tǒng)化知識(shí)。過程導(dǎo)向的課程觀：課程以理論和實(shí)踐一體化的工作過程為導(dǎo)向，構(gòu)建“工作過程完整”而不是“學(xué)科完整”的學(xué)習(xí)過程。教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：盡量采用啟發(fā)式、討論式教學(xué)，在課堂上多提問題，安排一些自學(xué)內(nèi)容，鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。結(jié)合實(shí)際問題，更新教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，通過實(shí)踐練習(xí)，加深對(duì)知識(shí)的理解和掌握。通過分組實(shí)踐項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作完成工作任務(wù)的能力。教學(xué)手段：多媒體設(shè)備、視頻資料、網(wǎng)站平臺(tái)、其他教具等，采用電子教案、課堂演示程序的運(yùn)行效果等，以提高課堂信息量，增加教學(xué)的直觀性。教學(xué)資源PAGEPAGE1201.積極開發(fā)和利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源：課程標(biāo)準(zhǔn)、授課計(jì)劃等教學(xué)文件，課件、習(xí)題、案例庫；2.課程推薦如下網(wǎng)絡(luò)資源：開設(shè)超星平臺(tái)人工智能導(dǎo)論課程學(xué)習(xí)并進(jìn)行習(xí)題練習(xí)：/course/218954124.html采用多元化、過程化的評(píng)價(jià)方式。過程性評(píng)價(jià)應(yīng)注重任務(wù)實(shí)踐環(huán)節(jié)分析問題和解決問題的能力的考核，應(yīng)包含職業(yè)素養(yǎng)考核，結(jié)合學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)。考核內(nèi)容包括微課視頻觀看、章節(jié)測(cè)驗(yàn)、平臺(tái)考勤。課前預(yù)學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖生物信息識(shí)別的概念教師提前在超星平臺(tái)發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，發(fā)布習(xí)題測(cè)試。批改課前測(cè)試作業(yè)學(xué)生通過超星平臺(tái)完成教師發(fā)布任務(wù)，完成習(xí)題測(cè)試讓學(xué)生提前了解生物信息識(shí)別的概念。重點(diǎn)關(guān)注基礎(chǔ)薄弱的同學(xué)進(jìn)行提高。課中內(nèi)化教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容（標(biāo)注時(shí)長(zhǎng)）教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖新課導(dǎo)入：生物信息識(shí)別的引入（5分鐘）設(shè)計(jì)提問環(huán)節(jié)，引出生物信息識(shí)別的概念學(xué)生回答問題，說說對(duì)生物信息識(shí)別的理解引導(dǎo)學(xué)生理解生物信息識(shí)別，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。講授新課及練習(xí)：生物信息識(shí)別概念、原理、常用方法（80分鐘）利用教學(xué)ppt講解單元內(nèi)容，并操作演示。聽課較為深入地理解生理；了解學(xué)生知識(shí)基礎(chǔ)，適時(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)引導(dǎo)課堂小結(jié)（5分鐘）結(jié)合課件引導(dǎo)學(xué)生一起梳理課堂內(nèi)容跟著老師的思路一起梳理所學(xué)內(nèi)容，明確重點(diǎn)可以加深學(xué)生的印象，理解課堂內(nèi)容內(nèi)在邏輯課后提升教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖布置作業(yè)在超星平臺(tái)上發(fā)布作業(yè)完成超星平臺(tái)上的作業(yè)通過習(xí)題練習(xí)，加強(qiáng)對(duì)知識(shí)難點(diǎn)的理解。不足部分學(xué)生理論基礎(chǔ)比較差，難以理解改進(jìn)設(shè)想設(shè)計(jì)不同難度等級(jí)的題目，供不同基礎(chǔ)的同學(xué)選擇練習(xí)?！度斯ぶ悄軐?dǎo)論》教案21課程名稱人工智能導(dǎo)論授課對(duì)象22市政工程技術(shù)1-2班，22建筑工程技術(shù)2班教學(xué)單元名稱生物信息識(shí)別教學(xué)場(chǎng)所授課形式理實(shí)一體授課學(xué)時(shí)2教材人工智能導(dǎo)論課程標(biāo)準(zhǔn)《人工智能導(dǎo)論》課程標(biāo)準(zhǔn)單元及內(nèi)容分析通過這一單元的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生理解生物信息識(shí)別的概念、原理、常用方法。學(xué)情分析知識(shí)與技能基礎(chǔ)具備較好的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)；較好的計(jì)算機(jī)操作能力。認(rèn)知與實(shí)踐能力大部分學(xué)生沒有編程基礎(chǔ)，但對(duì)人工智能技術(shù)應(yīng)用感興趣，同時(shí)具備較好的邏輯思維、科學(xué)計(jì)算能力。學(xué)習(xí)特點(diǎn)對(duì)動(dòng)手實(shí)踐類課程感興趣，自學(xué)能力強(qiáng)。教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)了解生物信息識(shí)別的概念；理解生物信息識(shí)別的基本原理；了解生物信息識(shí)別常用方法能力目標(biāo)能夠說出生物信息識(shí)別的基本流程；能說出生物信息識(shí)別常用的幾種方法；素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)良好的編程素養(yǎng)；培養(yǎng)人工智能思維；教學(xué)內(nèi)容剩余理論部分講授：應(yīng)用領(lǐng)域生物信息識(shí)別在許多領(lǐng)域都有應(yīng)用。在醫(yī)療領(lǐng)域，它可以幫助診斷疾病、預(yù)測(cè)疾病進(jìn)展和制定治療方案。在安全領(lǐng)域，指紋、人臉和聲音識(shí)別被用于身份驗(yàn)證和監(jiān)控。此外，生物信息識(shí)別還在科研、農(nóng)業(yè)和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。未來趨勢(shì)隨著技術(shù)的發(fā)展，我們預(yù)期生物信息識(shí)別的應(yīng)用將進(jìn)一步擴(kuò)大。隨著更多高質(zhì)量生物數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，以及機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)的進(jìn)步，未來的生物信息識(shí)別將更加精確、快速和便宜。實(shí)踐部分：任務(wù)11：情緒識(shí)別任務(wù)描述在進(jìn)行情緒識(shí)別任務(wù)時(shí)，既可以使用一種生理信號(hào)，也可以將多種生理信號(hào)融合為了識(shí)別情緒。多種信號(hào)融合被認(rèn)為有助于提高識(shí)別的精度，但這需要更多的傳感器和更大的計(jì)算量。任務(wù)1只使用腦電信號(hào)進(jìn)行情緒識(shí)別。技術(shù)分析情緒識(shí)別處理流程如下圖(1)獲取原始腦電信號(hào)由腦電傳感器采集的頻域的腦電信號(hào)。（2）腦電信號(hào)預(yù)處理獲取腦電信號(hào)后，接下來就是進(jìn)行對(duì)腦電信號(hào)預(yù)處理。大多數(shù)腦電設(shè)備以時(shí)域形式采集EEG信號(hào)，在情緒識(shí)別領(lǐng)域,由于需要頻率信息,因此可以對(duì)提取到的腦電信號(hào)進(jìn)行頻域變換，將時(shí)域換至頻域獲得頻譜,之后將頻段分解到與人的心理活動(dòng)聯(lián)系密切的五個(gè)子頻段δ、θ、α、β、γ,再計(jì)算特征。)提取腦電信號(hào)特征α波多出現(xiàn)于較為放松的有意識(shí)狀態(tài),額葉上α波的不對(duì)稱性可反映情緒的不同效價(jià);β波與活躍的意識(shí)狀態(tài)例如注意力集中的活動(dòng)有關(guān),在額葉區(qū)域較為顯著,可反映情緒的效價(jià);γ波則與大腦的過度活躍現(xiàn)象、特定的認(rèn)知或運(yùn)動(dòng)有關(guān)；中性情緒和消極情緒在β和γ波段有相似的振蕩模式,尤其其在α波段的振蕩能量更高。)特征選擇特征并不是越多越好，如果將所有特征都丟進(jìn)去分類器，可能只會(huì)得到一個(gè)并不理想的分類器。因此，我們可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選擇與情緒關(guān)聯(lián)性高的特征，因此選取α和β波段作為主要識(shí)別特征。((55))訓(xùn)練分類器選擇完特征，可以進(jìn)行分類器的訓(xùn)練了。利用scikitlearn庫，在提取特征向量以后，接下來就是訓(xùn)練模型。對(duì)于不同的應(yīng)用需求，我們使用不同的模型，傳統(tǒng)的有監(jiān)督和無監(jiān)督等機(jī)器學(xué)習(xí)模型，如KNN、SVM、NaiveBayes、決策樹、GBDT、Kmeans等模型。（66）輸出結(jié)果輸入待分析的獲取原始腦電信號(hào)，調(diào)用訓(xùn)練好的算法模型處理，提取關(guān)鍵信息，采用二維模型來表示情緒，訓(xùn)練一個(gè)SVM分類器，輸出是一個(gè)連續(xù)的變量的分析報(bào)告。步驟11：導(dǎo)入模塊掃碼打開代碼編輯頁面，打開后點(diǎn)擊開始按鈕Run加載所需的模塊,如下面的代碼所示。步驟22：加載數(shù)據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)加載代碼?？梢钥吹接?xùn)練集和標(biāo)簽的內(nèi)容,如下面的代碼所示。步驟33：訓(xùn)練模型（1）運(yùn)行訓(xùn)練模型的代碼。這里我們使用支持向量機(jī)作為我們的模型。fit方法用于啟動(dòng)模型的訓(xùn)練，它有兩個(gè)參數(shù)，第一個(gè)是訓(xùn)練集，第二個(gè)是對(duì)于的標(biāo)簽。需要注意的是，我們這里只針對(duì)喚醒度數(shù)據(jù)進(jìn)行了訓(xùn)練。如下面的代碼所示。（2）再創(chuàng)建一個(gè)支持向量機(jī)模型，用于愉悅度數(shù)據(jù)的訓(xùn)練。步驟44：情緒預(yù)測(cè)訓(xùn)練完成后，可以進(jìn)行預(yù)測(cè)了。預(yù)測(cè)只需要輸入待預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)，不需要輸入標(biāo)簽。如下面的代碼所示。步驟55：計(jì)算喚醒度和愉悅度情緒是人對(duì)客觀事物的態(tài)度體驗(yàn)及相應(yīng)的行為反應(yīng),對(duì)于人類的行為和心理健康有著重要影響。如何計(jì)算愉悅度和準(zhǔn)確識(shí)別情緒,在人機(jī)交互研究中占據(jù)重要位置,且有極高的應(yīng)用價(jià)值。腦電反饋技術(shù)是利用現(xiàn)代生理科學(xué)儀器，通過人工智能的深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練后，進(jìn)行喚醒度和愉悅度分類的情緒識(shí)別。情緒喚醒度和愉悅度結(jié)果如下圖6-7。圖6-7情緒喚醒度和愉悅度結(jié)果步驟66：輸出數(shù)值為了更加直觀地觀察數(shù)據(jù)，可以使用二維的情緒圖把數(shù)據(jù)顯示出來。至此，情緒識(shí)別任務(wù)完成。任務(wù)22：專注力分析任務(wù)描述專注力分析是一個(gè)活躍的研究領(lǐng)域，基于腦電圖的研究可以幫助我們?cè)u(píng)估和增強(qiáng)注意力等認(rèn)知功能。通過繪制腦電波指標(biāo)的曲線可以觀察到一個(gè)人的注意力是如何變化的。技術(shù)分析腦電波含有豐富各波段的特征。不同波段可以用做不的應(yīng)用的特征識(shí)別，根據(jù)過去的文獻(xiàn)，我們使用θ波與β波的比率來觀察注意力的特征。當(dāng)β波增加，特征來代表注意力的程度。θ波減少時(shí)，θ/β的比值將下降，代表注意力程度上升。本任務(wù)中我們將繪制θ/β的曲線，觀察注意力的變化。為了獲得注意力數(shù)據(jù)，可以對(duì)被測(cè)試者試進(jìn)行斯特魯色詞測(cè)驗(yàn)（StroopColorWordTest）。務(wù)實(shí)現(xiàn)步驟11：加載模塊掃碼打開代碼編輯頁面，點(diǎn)擊Run運(yùn)行代碼，如下面的代碼所示。步驟22：獲取分類標(biāo)簽定義一個(gè)用來獲取標(biāo)簽的函數(shù)。將連續(xù)的壓力數(shù)據(jù)離散化，為后續(xù)的分類任務(wù)準(zhǔn)備好標(biāo)簽。如下面的代碼所示。步驟33：加載數(shù)據(jù)分別加載數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)標(biāo)簽，如下面的代碼所示。步驟44：數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化在數(shù)據(jù)輸入到模型之前需要先進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化操作，這有利于提高模型的精度。如下面的代碼所示。步驟55：訓(xùn)練模型訓(xùn)練模型并輸出分類的準(zhǔn)確率，如下面的代碼所示。步驟66：數(shù)據(jù)可視化使用t-SNE算法可視化數(shù)據(jù),如下面的代碼所示。項(xiàng)目小結(jié)與展望：在本項(xiàng)目中，我們學(xué)習(xí)了腦電和心電信號(hào)的基礎(chǔ)知識(shí)，并通過三個(gè)簡(jiǎn)單的任務(wù)初步認(rèn)識(shí)了機(jī)器學(xué)習(xí)算法在生物醫(yī)學(xué)信號(hào)方面的應(yīng)用。現(xiàn)在人工智能的概念已經(jīng)越來越深入到生活中。融合人工智能與腦科技，將腦與機(jī)器（外部設(shè)備）結(jié)合起來，已成為下一個(gè)時(shí)代的必然進(jìn)程，也將開啟全新的時(shí)代。在人工智能與腦的交叉領(lǐng)域，有兩個(gè)重要路徑：一是仿腦，通過計(jì)算模擬生物腦來獲取智能能力；二是聯(lián)腦，通過腦與機(jī)器的信息連接與融合來實(shí)現(xiàn)智能能力。心電作為廣泛應(yīng)用于臨床的醫(yī)學(xué)檢測(cè)技術(shù)，能夠幫助醫(yī)生了解患者的狀況并做出有效而準(zhǔn)確的診斷。傳統(tǒng)的心電信號(hào)分析面臨著復(fù)雜性和非心臟因素干擾等問題，而人工智能技術(shù)與心電技術(shù)的結(jié)合，將為解決這些問題帶來新的解決方案。將人工智能應(yīng)用于傳統(tǒng)心電產(chǎn)品中，將顯著提升產(chǎn)品性能，提高醫(yī)生的工作效率，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)診斷并降低誤診率。特別是通過深度學(xué)習(xí)等方法，人工智能技術(shù)在心電診斷方面有著巨大的潛力。隨著可穿戴設(shè)備的普及，越來越多的設(shè)備配備了生物傳感器，能夠長(zhǎng)時(shí)間地采集人體生理參數(shù)，實(shí)現(xiàn)持續(xù)監(jiān)測(cè)，為居家監(jiān)護(hù)、個(gè)性化醫(yī)療和遠(yuǎn)程醫(yī)療提供支持。雖然這些設(shè)備在精度上可能不及專業(yè)的臨床設(shè)備，但它們?nèi)匀痪邆渲匾膮⒖純r(jià)值。在未來，隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，腦機(jī)深度融合將成為可能。光、電、磁、聲等觀測(cè)與調(diào)控技術(shù)將為理解大腦提供革命性的新途徑。目前，通過人工智能技術(shù)的結(jié)合，已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)中取得了令人矚目的成果。例如，利用光遺傳學(xué)方法激活小鼠的神經(jīng)元，使其變得勇敢，展現(xiàn)出與平常不同的行為。此外，還有猴子意念控制機(jī)械臂等領(lǐng)域的研究。各國科學(xué)家正在積極研究和探索腦機(jī)混合領(lǐng)域的可能性。在人工智能技術(shù)的推動(dòng)下，人工智能心電技術(shù)將繼續(xù)在心電產(chǎn)品領(lǐng)域創(chuàng)新。未來的研究將從單一病種擴(kuò)展到多病種融合發(fā)展。相信新一代人工智能技術(shù)將會(huì)對(duì)人類生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，為醫(yī)療健康領(lǐng)域帶來革命性的變革。這些努力不僅將加速研究成果從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)應(yīng)用，還將推動(dòng)人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用取得更大的進(jìn)展。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)生物信息的種類及其重要性。機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能在生物信息識(shí)別中的應(yīng)用。處理方法依托在線課程，結(jié)合課前預(yù)習(xí)和課后測(cè)驗(yàn)，導(dǎo)入、鞏固課程重點(diǎn)和檢測(cè)教學(xué)效果，并有效利用學(xué)科課程及知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移，建立專業(yè)的知識(shí)體系教學(xué)難點(diǎn)深度學(xué)習(xí)技術(shù)的原理和應(yīng)用。大數(shù)據(jù)在生物信息識(shí)別中的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。處理方法使用圖表和動(dòng)畫來解釋復(fù)雜的概念。通過實(shí)際案例幫助學(xué)生理解生物信息識(shí)別的應(yīng)用。設(shè)計(jì)理念終身學(xué)習(xí)的教育觀：教師從傳授者變?yōu)橐龑?dǎo)者，通過幾個(gè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)小測(cè)試，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論知識(shí)。建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)觀：靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法，提供豐富的學(xué)習(xí)資源，使學(xué)生能主動(dòng)地建構(gòu)他們自己的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。能力本位的質(zhì)量觀：通過工作過程系統(tǒng)化的課程學(xué)習(xí)，學(xué)生在個(gè)人實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建構(gòu)專業(yè)系統(tǒng)化知識(shí)。過程導(dǎo)向的課程觀：課程以理論和實(shí)踐一體化的工作過程為導(dǎo)向，構(gòu)建“工作過程完整”而不是“學(xué)科完整”的學(xué)習(xí)過程。教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：盡量采用啟發(fā)式、討論式教學(xué)，在課堂上多提問題，安排一些自學(xué)內(nèi)容，鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。結(jié)合實(shí)際問題，更新教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，通過實(shí)踐練習(xí)，加深對(duì)知識(shí)的理解和掌握。通過分組實(shí)踐項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作完成工作任務(wù)的能力。教學(xué)手段：多媒體設(shè)備、視頻資料、網(wǎng)站平臺(tái)、其他教具等，采用電子教案、課堂演示程序的運(yùn)行效果等，以提高課堂信息量，增加教學(xué)的直觀性。教學(xué)資源1.積極開發(fā)和利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源：課程標(biāo)準(zhǔn)、授課計(jì)劃等教學(xué)文件，課件、習(xí)題、案例庫；2.課程推薦如下網(wǎng)絡(luò)資源：開設(shè)超星平臺(tái)人工智能導(dǎo)論課程學(xué)習(xí)并進(jìn)行習(xí)題練習(xí)：/course/218954124.html采用多元化、過程化的評(píng)價(jià)方式。過程性評(píng)價(jià)應(yīng)注重任務(wù)實(shí)踐環(huán)節(jié)分析問題和解決問題的能力的考核，應(yīng)包含職業(yè)素養(yǎng)考核，結(jié)合學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)。考核內(nèi)容包括微課視頻觀看、章節(jié)測(cè)驗(yàn)、平臺(tái)考勤。七、課前預(yù)學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖生物信息識(shí)別簡(jiǎn)介分發(fā)預(yù)讀資料閱讀資料為學(xué)生建立基本概念課中內(nèi)化教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容（標(biāo)注時(shí)長(zhǎng)）教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖應(yīng)用領(lǐng)域介紹展示PPT、講解案例聽講，參與討論幫助學(xué)生理解生物信息識(shí)別的重要性深度學(xué)習(xí)工具演示深度學(xué)習(xí)模型觀看演示，提問讓學(xué)生了解技術(shù)應(yīng)用PAGEPAGE131課堂小結(jié)結(jié)合課件引導(dǎo)學(xué)生一起梳理課堂內(nèi)容跟著老師的思路一起梳理所學(xué)內(nèi)容，明確重點(diǎn)可以加深學(xué)生的印象，理解課堂內(nèi)容內(nèi)在邏輯課后提升教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖布置作業(yè)在超星平臺(tái)上發(fā)布作業(yè)完成超星平臺(tái)上的作業(yè)通過習(xí)題練習(xí)，加強(qiáng)對(duì)知識(shí)難點(diǎn)的理解。不足部分學(xué)生編程基礎(chǔ)較弱，知識(shí)掌握相對(duì)差改進(jìn)設(shè)想設(shè)計(jì)不同難度等級(jí)的題目，供不同基礎(chǔ)的同學(xué)選擇練習(xí)?！度斯ぶ悄軐?dǎo)論》教案22課程名稱人工智能導(dǎo)論授課對(duì)象教學(xué)單元名稱生物信息識(shí)別教學(xué)場(chǎng)所授課形式理實(shí)一體授課學(xué)時(shí)2教材人工智能導(dǎo)論課程標(biāo)準(zhǔn)《人工智能導(dǎo)論》課程標(biāo)準(zhǔn)單元及內(nèi)容分析通過這一單元的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生理解生物信息識(shí)別的概念、原理、常用方法。學(xué)情分析知識(shí)與技能基礎(chǔ)具備較好的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)；較好的計(jì)算機(jī)操作能力。認(rèn)知與實(shí)踐能力大部分學(xué)生沒有編程基礎(chǔ)，但對(duì)人工智能技術(shù)應(yīng)用感興趣，同時(shí)具備較好的邏輯思維、科學(xué)計(jì)算能力。學(xué)習(xí)特點(diǎn)對(duì)動(dòng)手實(shí)踐類課程感興趣，自學(xué)能力強(qiáng)。教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)了解生物信息識(shí)別的概念；理解生物信息識(shí)別的基本原理；了解生物信息識(shí)別常用方法能力目標(biāo)能夠說出生物信息識(shí)別的基本流程；能說出生物信息識(shí)別常用的幾種方法；素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)良好的編程素養(yǎng)；培養(yǎng)人工智能思維；教學(xué)內(nèi)容任務(wù)2：專注力分析任務(wù)描述：基于腦電圖進(jìn)行專注力分析，幫助評(píng)估和增強(qiáng)注意力認(rèn)知功能。技術(shù)分析：腦電波含有豐富各波段的特征。不同波段可以用做不的應(yīng)用的特征識(shí)別，根據(jù)過去的文獻(xiàn)，我們使用θ波與β波的比率來觀察注意力的特征。當(dāng)β波增加，特征來代表注意力的程度。θ波減少時(shí)，θ/β的比值將下降，代表注意力程度上升。本任務(wù)中我們將繪制θ/β的曲線，觀察注意力的變化。為了獲得注意力數(shù)據(jù)，可以對(duì)被測(cè)試者試進(jìn)行斯特魯色詞測(cè)驗(yàn)（StroopColor-WordTest）。步驟1：加載模塊和獲取標(biāo)簽，運(yùn)行代碼加載所需模塊和數(shù)據(jù)標(biāo)簽。步驟2：加載數(shù)據(jù)，分別加載數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)標(biāo)簽。步驟3：數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。步驟4：訓(xùn)練模型，訓(xùn)練模型并輸出分類準(zhǔn)確率。步驟5：數(shù)據(jù)可視化，使用t-SNE算法進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化。項(xiàng)目小結(jié)與展望：在本項(xiàng)目中，我們學(xué)習(xí)了腦電和心電信號(hào)的基礎(chǔ)知識(shí)，并通過三個(gè)簡(jiǎn)單的任務(wù)初步認(rèn)識(shí)了機(jī)器學(xué)習(xí)算法在生物醫(yī)學(xué)信號(hào)方面的應(yīng)用?，F(xiàn)在人工智能的概念已經(jīng)越來越深入到生活中。融合人工智能與腦科技，將腦與機(jī)器（外部設(shè)備）結(jié)合起來，已成為下一個(gè)時(shí)代的必然進(jìn)程，也將開啟全新的時(shí)代。在人工智能與腦的交叉領(lǐng)域，有兩個(gè)重要路徑：一是仿腦，通過計(jì)算模擬生物腦來獲取智能能力；二是聯(lián)腦，通過腦與機(jī)器的信息連接與融合來實(shí)現(xiàn)智能能力。心電作為廣泛應(yīng)用于臨床的醫(yī)學(xué)檢測(cè)技術(shù)，能夠幫助醫(yī)生了解患者的狀況并做出有效而準(zhǔn)確的診斷。傳統(tǒng)的心電信號(hào)分析面臨著復(fù)雜性和非心臟因素干擾等問題，而人工智能技術(shù)與心電技術(shù)的結(jié)合，將為解決這些問題帶來新的解決方案。將人工智能應(yīng)用于傳統(tǒng)心隨著可穿戴設(shè)備的普及，越來越多的設(shè)備配備了生物傳感器，能夠長(zhǎng)時(shí)間地采集人體生理參數(shù)，實(shí)現(xiàn)持續(xù)監(jiān)測(cè)，為居家監(jiān)護(hù)、個(gè)性化醫(yī)療和遠(yuǎn)程醫(yī)療提供支持。雖然這些設(shè)備在精度上可能不及專業(yè)的臨床設(shè)備，但它們?nèi)匀痪邆渲匾膮⒖純r(jià)值。在未來，隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，腦機(jī)深度融合將成為可能。光、電、磁、聲等觀測(cè)與調(diào)控技術(shù)將為理解大腦提供革命性的新途徑。目前，通過人工智能技術(shù)的結(jié)合，已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)中取得了令人矚目的成果。例如，利用光遺傳學(xué)方法激活小鼠的神經(jīng)元，使其變得勇敢，展現(xiàn)出與平常不同的行為。此外，還有猴子意念控制機(jī)械臂等領(lǐng)域的研究。各國科學(xué)家正在積極研究和探索腦機(jī)混合領(lǐng)域的可能性。在人工智能技術(shù)的推動(dòng)下，人工智能心電技術(shù)將繼續(xù)在心電產(chǎn)品領(lǐng)域創(chuàng)新。未來的研究將從單一病種擴(kuò)展到多病種融合發(fā)展。相信新一代人工智能技術(shù)將會(huì)對(duì)人類生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，為醫(yī)療健康領(lǐng)域帶來革命性的變革。這些努力不僅將加速研究成果從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)應(yīng)用，還將推動(dòng)人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用取得更大的進(jìn)展。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)生物信息的種類及其重要性。機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能在生物信息識(shí)別中的應(yīng)用。處理方法依托在線課程，結(jié)合課前預(yù)習(xí)和課后測(cè)驗(yàn)，導(dǎo)入、鞏固課程重點(diǎn)和檢測(cè)教學(xué)效果，并有效利用學(xué)科課程及知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移，建立專業(yè)的知識(shí)體系教學(xué)難點(diǎn)深度學(xué)習(xí)技術(shù)的原理和應(yīng)用。大數(shù)據(jù)在生物信息識(shí)別中的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。處理方法使用圖表和動(dòng)畫來解釋復(fù)雜的概念。通過實(shí)際案例幫助學(xué)生理解生物信息識(shí)別的應(yīng)用。設(shè)計(jì)理念終身學(xué)習(xí)的教育觀：教師從傳授者變?yōu)橐龑?dǎo)者，通過幾個(gè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)小測(cè)試，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論知識(shí)。建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)觀：靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法，提供豐富的學(xué)習(xí)資源，使學(xué)生能主動(dòng)地建構(gòu)他們自己的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。能力本位的質(zhì)量觀：通過工作過程系統(tǒng)化的課程學(xué)習(xí)，學(xué)生在個(gè)人實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建構(gòu)專業(yè)系統(tǒng)化知識(shí)。過程導(dǎo)向的課程觀：課程以理論和實(shí)踐一體化的工作過程為導(dǎo)向，構(gòu)建“工作過程完整”而不是“學(xué)科完整”的學(xué)習(xí)過程。教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：盡量采用啟發(fā)式、討論式教學(xué)，在課堂上多提問題，安排一些自學(xué)內(nèi)容，鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。結(jié)合實(shí)際問題，更新教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，通過實(shí)踐練習(xí)，加深對(duì)知識(shí)的理解和掌握。通過分組實(shí)踐項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作完成工作任務(wù)的能力。教學(xué)手段：多媒體設(shè)備、視頻資料、網(wǎng)站平臺(tái)、其他教具等，采用電子教案、課堂演示程序的運(yùn)行效果等，以提高課堂信息量，增加教學(xué)的直觀性。教學(xué)資源1.積極開發(fā)和利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源：課程標(biāo)準(zhǔn)、授課計(jì)劃等教學(xué)文件，課件、習(xí)題、案例庫；2.課程推薦如下網(wǎng)絡(luò)資源：開設(shè)超星平臺(tái)人工智能導(dǎo)論課程學(xué)習(xí)并進(jìn)行習(xí)題練習(xí)：/course/218954124.html采用多元化、過程化的評(píng)價(jià)方式。過程性評(píng)價(jià)應(yīng)注重任務(wù)實(shí)踐環(huán)節(jié)分析問題和解決問題的能力的考核，應(yīng)包含職業(yè)素養(yǎng)考核，結(jié)合學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)?？己藘?nèi)容包括微課視頻觀看、章節(jié)測(cè)驗(yàn)、平臺(tái)考勤。四、課前預(yù)學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖生物信息識(shí)別簡(jiǎn)介提供預(yù)讀材料閱讀材料建立基本概念，引發(fā)興趣課中內(nèi)化教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容（標(biāo)注時(shí)長(zhǎng)）教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖機(jī)器學(xué)習(xí)與生物信息識(shí)別展示PPT、解析案例聽講，參與討論深化對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)在生物信息識(shí)別中的理解實(shí)例分析演示深度學(xué)習(xí)模型觀察，提出問題進(jìn)一步理解深度學(xué)習(xí)技術(shù)的應(yīng)用課堂小結(jié)（5分鐘）結(jié)合課件引導(dǎo)學(xué)生一起梳理課堂內(nèi)容跟著老師的思路一起梳理所學(xué)內(nèi)容，明確重點(diǎn)可以加深學(xué)生的印象，理解課堂內(nèi)容內(nèi)在邏輯課后提升教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖未來的技術(shù)趨勢(shì)與挑戰(zhàn)提供延伸閱讀材料閱讀，寫下自己的觀點(diǎn)激發(fā)學(xué)生對(duì)未來技術(shù)發(fā)展的思考不足部分學(xué)生編程基礎(chǔ)較弱，知識(shí)掌握相對(duì)差改進(jìn)設(shè)想設(shè)計(jì)不同難度等級(jí)的題目，供不同基礎(chǔ)的同學(xué)選擇練習(xí)。《人工智能導(dǎo)論》教案23課程名稱人工智能導(dǎo)論授課對(duì)象教學(xué)單元名稱自然語言處理教學(xué)場(chǎng)所授課形式理實(shí)一體授課學(xué)時(shí)2教材人工智能導(dǎo)論課程標(biāo)準(zhǔn)《人工智能導(dǎo)論》課程標(biāo)準(zhǔn)單元及內(nèi)容分析生物信息識(shí)別不僅是人工智能的一個(gè)重要分支，還是連接生物學(xué)和信息技術(shù)的重要橋梁。通過本單元的學(xué)習(xí)，我們將探索生物信息的核心概念、其在人工智能領(lǐng)域中的重要性，以及當(dāng)前和未來的技術(shù)趨勢(shì)。學(xué)情分析知識(shí)與技能基礎(chǔ)具備較好的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)；較好的計(jì)算機(jī)操作能力。認(rèn)知與實(shí)踐能力大部分學(xué)生沒有編程基礎(chǔ)，但對(duì)人工智能技術(shù)應(yīng)用感興趣，同時(shí)具備較好的邏輯思維、科學(xué)計(jì)算能力。學(xué)習(xí)特點(diǎn)對(duì)動(dòng)手實(shí)踐類課程感興趣，自學(xué)能力強(qiáng)。教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)了解生物信息識(shí)別的概念；理解生物信息識(shí)別的基本原理；了解生物信息識(shí)別常用方法能力目標(biāo)能夠說出生物信息識(shí)別的基本流程；能說出生物信息識(shí)別常用的幾種方法；素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)良好的編程素養(yǎng)；培養(yǎng)人工智能思維；教學(xué)內(nèi)容項(xiàng)目任務(wù)：智能文本分析任務(wù)描述：智能文本分析是一項(xiàng)技術(shù)，通過對(duì)待分析的文本進(jìn)行處理，包括分句、分詞、命名實(shí)體識(shí)別等步驟，從中提取關(guān)鍵信息如時(shí)間、地點(diǎn)、人物、事件等，進(jìn)而生成文本摘要、分類和情感分析，最終生成文本分析報(bào)告。技術(shù)分析：以下是智能文本分析的主要技術(shù)流程：獲取原始文本：可通過資料整理或網(wǎng)絡(luò)抓取等方式獲取原始文本數(shù)據(jù)。文本預(yù)處理：包括數(shù)據(jù)清洗、分句、分詞和詞性標(biāo)注等步驟。數(shù)據(jù)清洗：去除無意義或錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，如非規(guī)則字符。分詞：將句子切分成逐個(gè)單詞或字。特征提?。簩⒎衷~后的詞語表示成計(jì)算機(jī)可處理的形式，常用的表示模型包括詞袋模型和詞向量。詞袋模型：統(tǒng)計(jì)每個(gè)詞語的出現(xiàn)次數(shù)或使用TF-IDF方法評(píng)估詞語重要性。詞向量：將詞語表示為向量，如Word2Vec和GloVe。模型訓(xùn)練：選擇合適的機(jī)器學(xué)習(xí)模型或深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行訓(xùn)練，以完成文本分類、情感分析等任務(wù)。傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)模型：如KNNSVM、NaiveBayes深度學(xué)習(xí)模型：如CNN、RNN、LSTMTextCNN等。輸出結(jié)果：將待分析文本輸入訓(xùn)練好的模型，進(jìn)行關(guān)鍵信息提取、文本分類、情感分析等，最終生成智能文本分析報(bào)告。能文本分析在信息提取、文本分類、情感分析等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，能夠幫助自動(dòng)化處理大量文本數(shù)據(jù)，從中挖掘出有價(jià)值的信息和洞察，為決策和應(yīng)用提供支持。步驟一：實(shí)現(xiàn)文本關(guān)鍵信息提取1. 掃描二維碼（圖710）（圖711）。2.3.在圖7-11的文本輸入框中輸入待分析文本內(nèi)容（圖7-12）。點(diǎn)擊開始按鈕，對(duì)文本進(jìn)行分句，得到文本分句結(jié)果（圖713）。點(diǎn)擊下一步，將每句話切割成逐個(gè)單詞，得到文本分詞結(jié)果（圖714）。點(diǎn)擊下一步，對(duì)文本單詞進(jìn)行命名實(shí)體識(shí)別，得到命名實(shí)體識(shí)別結(jié)果（圖715）。點(diǎn)擊下一步，手動(dòng)選擇4個(gè)關(guān)鍵詞，得到關(guān)鍵詞提取結(jié)果（圖716）。PAGEPAGE142步驟二：形成文本摘要1.點(diǎn)擊圖7-16的下一步。2.手動(dòng)選擇1-3個(gè)語句作為關(guān)鍵句，形成文本摘要（圖7-17）。步驟三：對(duì)文本進(jìn)行情感分析點(diǎn)擊圖717的下一步。進(jìn)行分析處理，得到正向的情感結(jié)果（圖718）。步驟四：對(duì)文本進(jìn)行分類點(diǎn)擊圖718的下一步。對(duì)文本內(nèi)容進(jìn)行分類，得到分類結(jié)果。步驟五：形成智能文本分析報(bào)告點(diǎn)擊圖719的下一步。最終形成智能文本分析報(bào)告（圖720）。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)流程、編程處理方法依托在線課程，結(jié)合課前預(yù)習(xí)和課后測(cè)驗(yàn)，導(dǎo)入、鞏固課程重點(diǎn)和檢測(cè)教學(xué)效果，并有效利用學(xué)科課程及知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移，建立專業(yè)的知識(shí)體系教學(xué)難點(diǎn)編程實(shí)現(xiàn)處理方法練習(xí)實(shí)踐設(shè)計(jì)理念終身學(xué)習(xí)的教育觀：教師從傳授者變?yōu)橐龑?dǎo)者，通過幾個(gè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)小測(cè)試，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論知識(shí)。建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)觀：靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法，提供豐富的學(xué)習(xí)資源，使學(xué)生能主動(dòng)地建構(gòu)他們自己的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。能力本位的質(zhì)量觀：通過工作過程系統(tǒng)化的課程學(xué)習(xí)，學(xué)生在個(gè)人實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建構(gòu)專業(yè)系統(tǒng)化知識(shí)。過程導(dǎo)向的課程觀：課程以理論和實(shí)踐一體化的工作過程為導(dǎo)向，構(gòu)建“工作過程完整”而不是“學(xué)科完整”的學(xué)習(xí)過程。教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：盡量采用啟發(fā)式、討論式教學(xué)，在課堂上多提問題，安排一些自學(xué)內(nèi)容，鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。結(jié)合實(shí)際問題，更新教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，通過實(shí)踐練習(xí)，加深對(duì)知識(shí)的理解和掌握。通過分組實(shí)踐項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作完成工作任務(wù)的能力。教學(xué)手段：多媒體設(shè)備、視頻資料、網(wǎng)站平臺(tái)、其他教具等，采用電子教案、課堂演示程序的運(yùn)行效果等，以提高課堂信息量，增加教學(xué)的直觀性。教學(xué)資源1.積極開發(fā)和利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源：課程標(biāo)準(zhǔn)、授課計(jì)劃等教學(xué)文件，課件、習(xí)題、案例庫；2.課程推薦如下網(wǎng)絡(luò)資源：開設(shè)超星平臺(tái)人工智能導(dǎo)論課程學(xué)習(xí)并進(jìn)行習(xí)題練習(xí)：/course/218954124.html采用多元化、過程化的評(píng)價(jià)方式。過程性評(píng)價(jià)應(yīng)注重任務(wù)實(shí)踐環(huán)節(jié)分析問題和解決問題的能力的考核，應(yīng)包含職業(yè)素養(yǎng)考核，結(jié)合學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)。考核內(nèi)容包括微課視頻觀看、章節(jié)測(cè)驗(yàn)、平臺(tái)考勤。四、課前預(yù)學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖生物信息識(shí)別簡(jiǎn)介提供預(yù)讀材料閱讀材料建立基本概念，引發(fā)興趣課中內(nèi)化教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容（標(biāo)注時(shí)長(zhǎng)）教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖機(jī)器學(xué)習(xí)與生物信息識(shí)別展示PPT、解析案例聽講，參與討論深化對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)在生物信息識(shí)別中的理解實(shí)例分析演示深度學(xué)習(xí)模型觀察，提出問題進(jìn)一步理解深度學(xué)習(xí)技術(shù)的應(yīng)用課堂小結(jié)（5分鐘）結(jié)合課件引導(dǎo)學(xué)生一起梳理課堂內(nèi)容跟著老師的思路一起梳理所學(xué)內(nèi)容，明確重點(diǎn)可以加深學(xué)生的印象，理解課堂內(nèi)容內(nèi)在邏輯課后提升教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖未來的技術(shù)趨勢(shì)與挑戰(zhàn)提供延伸閱讀材料閱讀，寫下自己的觀點(diǎn)激發(fā)學(xué)生對(duì)未來技術(shù)發(fā)展的思考課前預(yù)學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖Python心形打印編程實(shí)現(xiàn)教師提前在超星平臺(tái)發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，發(fā)布習(xí)題測(cè)試。批改課前測(cè)試作業(yè)學(xué)生通過超星平臺(tái)完成教師發(fā)布任務(wù)，完成習(xí)題測(cè)試圖形打印編程的基本流程，為完成任務(wù)二做好準(zhǔn)備。重點(diǎn)關(guān)注基礎(chǔ)薄弱的同學(xué)進(jìn)行提高。課中內(nèi)化教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容（標(biāo)注時(shí)長(zhǎng)）教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖新課導(dǎo)入：詞云圖的引入（5分鐘）設(shè)計(jì)提問環(huán)節(jié)，引出詞云圖學(xué)生回答問題，說說對(duì)詞云圖的理解引導(dǎo)學(xué)生理解詞云圖，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。講授新課及練習(xí)：完成任務(wù)二的思路、編程實(shí)踐（80分鐘）利用教學(xué)ppt講解詞云圖的特征、編程思路，并操作演示。聽課，動(dòng)手完成任務(wù)二課堂實(shí)踐較為深入地理解詞云圖的特征及編程實(shí)現(xiàn)過程；了解學(xué)生知識(shí)基礎(chǔ)，適時(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)引導(dǎo)課堂小結(jié)（5分鐘）結(jié)合課件引導(dǎo)學(xué)生一起梳理課堂內(nèi)容跟著老師的思路一起梳理所學(xué)內(nèi)容，明確重點(diǎn)可以加深學(xué)生的印象，理解課堂內(nèi)容內(nèi)在邏輯課后提升教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖布置作業(yè)在超星平臺(tái)上發(fā)布作業(yè)完成超星平臺(tái)上的作業(yè)通過習(xí)題練習(xí)，加強(qiáng)對(duì)知識(shí)難點(diǎn)的理解。不足部分學(xué)生編程基礎(chǔ)較弱，知識(shí)掌握相對(duì)差改進(jìn)設(shè)想設(shè)計(jì)不同難度等級(jí)的題目，供不同基礎(chǔ)的同學(xué)選擇練習(xí)。《人工智能導(dǎo)論》教案24課程名稱人工智能導(dǎo)論授課對(duì)象22市政工程技術(shù)1-2班，22建筑工程技術(shù)2班教學(xué)單元名稱自然語言處理教學(xué)場(chǎng)所機(jī)房6519授課形式理實(shí)一體授課學(xué)時(shí)2教材人工智能導(dǎo)論課程標(biāo)準(zhǔn)《人工智能導(dǎo)論》課程標(biāo)準(zhǔn)單元及內(nèi)容分析生物信息識(shí)別不僅是人工智能的一個(gè)重要分支，還是連接生物學(xué)和信息技術(shù)的重要橋梁。通過本單元的學(xué)習(xí)，我們將探索生物信息的核心概念、其在人工智能領(lǐng)域中的重要性，以及當(dāng)前和未來的技術(shù)趨勢(shì)。學(xué)情分析知識(shí)與技能基礎(chǔ)具備較好的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)；較好的計(jì)算機(jī)操作能力。認(rèn)知與實(shí)踐能力大部分學(xué)生沒有編程基礎(chǔ)，但對(duì)人工智能技術(shù)應(yīng)用感興趣，同時(shí)具備較好的邏輯思維、科學(xué)計(jì)算能力。學(xué)習(xí)特點(diǎn)對(duì)動(dòng)手實(shí)踐類課程感興趣，自學(xué)能力強(qiáng)。教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)了解生物信息識(shí)別的概念；理解生物信息識(shí)別的基本原理；了解生物信息識(shí)別常用方法能力目標(biāo)能夠說出生物信息識(shí)別的基本流程；能說出生物信息識(shí)別常用的幾種方法；素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)良好的編程素養(yǎng)；培養(yǎng)人工智能思維；教學(xué)內(nèi)容任務(wù)2:機(jī)器人寫詩任務(wù)描述:機(jī)器人寫詩是一項(xiàng)涉及輸入詩的標(biāo)題和類型，通過模型訓(xùn)練，自動(dòng)生成符合格式要求的詩詞的任務(wù)。這涉及到學(xué)習(xí)不同風(fēng)格或主題的詩歌，并根據(jù)這些知識(shí)生成詩歌。當(dāng)前主要采用基于深度學(xué)習(xí)的方法，其中長(zhǎng)短時(shí)記憶網(wǎng)絡(luò)（LSTM）是常用的深度學(xué)習(xí)技術(shù)之一。LSTM在詩歌生成中的應(yīng)用過程如下：首先需要獲得足夠多的訓(xùn)練詩歌數(shù)據(jù)集。數(shù)據(jù)集越大，生成詩歌的多樣性越大。獲得訓(xùn)練數(shù)據(jù)后，需要對(duì)詩歌數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化，確保數(shù)據(jù)集僅包含特定格式的詩，例如每行都是五言絕句。在獲得足夠的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集后，開始構(gòu)建長(zhǎng)短時(shí)記憶網(wǎng)絡(luò)模型。這可以使用Python的開源人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)庫KerasLSTM網(wǎng)絡(luò)。LSTM網(wǎng)絡(luò)包括輸入層、LSTM層、全連接層和輸出層。定義網(wǎng)絡(luò)層數(shù)，設(shè)置輸出維度、激活函數(shù)等參數(shù)。進(jìn)行模型訓(xùn)練，生成相應(yīng)LSTM模型，并將其保存。利用訓(xùn)練好的模型，可以自動(dòng)生成符合特定格式要求的詩歌，如五言律詩、五言絕句等。任務(wù)實(shí)現(xiàn):步驟一：確定詩的標(biāo)題類型1.掃描圖7-21中的二維碼，進(jìn)入機(jī)器人寫詩服務(wù)界面（圖7-22）。2.在圖7-22的輸入框中手動(dòng)輸入詩的標(biāo)題，例如輸入“春天”（圖7-23）。步驟二：選擇詩的類型1. 點(diǎn)擊圖723頁面下一步按鈕。2.在接下來的頁面中，選擇詩的類型，如五言絕句、七言絕句、五言律詩、七言律詩（圖724）。步驟三：生成詩詞在圖7-24中選擇五言絕句類型點(diǎn)擊下一步，系統(tǒng)根據(jù)輸入的詩詞標(biāo)題和所選擇的詩的類型，生成符合格式要求的詩歌（圖7-25）。PAGEPAGE151步驟四：生成報(bào)告點(diǎn)擊圖725頁面下一步按鈕最終生成包含生成詩歌信息的智能文本分析報(bào)告（圖726）。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)任務(wù)三的實(shí)現(xiàn)流程、編程處理方法依托在線課程，結(jié)合課前預(yù)習(xí)和課后測(cè)驗(yàn)，導(dǎo)入、鞏固課程重點(diǎn)和檢測(cè)教學(xué)效果，并有效利用學(xué)科課程及知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移，建立專業(yè)的知識(shí)體系教學(xué)難點(diǎn)for循環(huán)、函數(shù)編程實(shí)現(xiàn)處理方法練習(xí)實(shí)踐設(shè)計(jì)理念終身學(xué)習(xí)的教育觀：教師從傳授者變?yōu)橐龑?dǎo)者，通過幾個(gè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)小測(cè)試，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論知識(shí)。建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)觀：靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法，提供豐富的學(xué)習(xí)資源，使學(xué)生能主動(dòng)地建構(gòu)他們自己的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。能力本位的質(zhì)量觀：通過工作過程系統(tǒng)化的課程學(xué)習(xí)，學(xué)生在個(gè)人實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建構(gòu)專業(yè)系統(tǒng)化知識(shí)。過程導(dǎo)向的課程觀：課程以理論和實(shí)踐一體化的工作過程為導(dǎo)向，構(gòu)建“工作過程完整”而不是“學(xué)科完整”的學(xué)習(xí)過程。教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：盡量采用啟發(fā)式、討論式教學(xué)，在課堂上多提問題，安排一些自學(xué)內(nèi)容，鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。結(jié)合實(shí)際問題，更新教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，通過實(shí)踐練習(xí)，加深對(duì)知識(shí)的理解和掌握。通過分組實(shí)踐項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作完成工作任務(wù)的能力。教學(xué)手段：多媒體設(shè)備、視頻資料、網(wǎng)站平臺(tái)、其他教具等，采用電子教案、課堂演示程序的運(yùn)行效果等，以提高課堂信息量，增加教學(xué)的直觀性。教學(xué)資源1.積極開發(fā)和利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源：課程標(biāo)準(zhǔn)、授課計(jì)劃等教學(xué)文件，課件、習(xí)題、案例庫；2.課程推薦如下網(wǎng)絡(luò)資源：開設(shè)超星平臺(tái)人工智能導(dǎo)論課程學(xué)習(xí)并進(jìn)行習(xí)題練習(xí)：/course/218954124.html采用多元化、過程化的評(píng)價(jià)方式。過程性評(píng)價(jià)應(yīng)注重任務(wù)實(shí)踐環(huán)節(jié)分析問題和解決問題的能力的考核，應(yīng)包含職業(yè)素養(yǎng)考核，結(jié)合學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn)?？己藘?nèi)容包括微課視頻觀看、章節(jié)測(cè)驗(yàn)、平臺(tái)考勤。課前預(yù)學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖Python海龜庫實(shí)現(xiàn)教師提前在超星平臺(tái)發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，發(fā)布習(xí)題測(cè)試。批改課前測(cè)試作業(yè)學(xué)生通過超星平臺(tái)完成教師發(fā)布任務(wù)，完成習(xí)題測(cè)試圖形打印編程的基本流程，為完成任務(wù)二做好準(zhǔn)備。重點(diǎn)關(guān)注基礎(chǔ)薄弱的同學(xué)進(jìn)行提高。課中內(nèi)化教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容（標(biāo)注時(shí)長(zhǎng)）教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖新課導(dǎo)入：象棋棋盤的引入（5分鐘）設(shè)計(jì)提問環(huán)節(jié)，引出象棋棋盤學(xué)生回答問題，說說對(duì)象棋棋盤的理解引導(dǎo)學(xué)生理解象棋棋盤，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。講授新課及練習(xí)：完成任務(wù)三的思路、編程實(shí)踐（80分鐘）利用教學(xué)ppt講解象棋棋盤的特征、編程思路，并操作演示。聽課，動(dòng)手完成任務(wù)三課堂實(shí)踐較為深入地理解象棋棋盤的特征及編程實(shí)現(xiàn)過程；了解學(xué)生知識(shí)基礎(chǔ)，適時(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)引導(dǎo)課堂小結(jié)（5分鐘）結(jié)合課件引導(dǎo)學(xué)生一起梳理課堂內(nèi)容跟著老師的思路一起梳理所學(xué)內(nèi)容，明確重點(diǎn)可以加深學(xué)生的印象，理解課堂內(nèi)容內(nèi)在邏輯課后提升教學(xué)環(huán)節(jié)與內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖不足部分學(xué)生編程基礎(chǔ)較弱，知識(shí)掌握相對(duì)差改進(jìn)設(shè)想設(shè)計(jì)不同難度等級(jí)的題目，供不同基礎(chǔ)的同學(xué)選擇練習(xí)?！度斯ぶ悄軐?dǎo)論》教案25課程名稱人工智能導(dǎo)論授課對(duì)象教學(xué)單元名稱語音識(shí)別教學(xué)場(chǎng)所授課形式理實(shí)一體授課學(xué)時(shí)2教材人工智能導(dǎo)論課程標(biāo)準(zhǔn)《人工智能導(dǎo)論》課程標(biāo)準(zhǔn)單元及內(nèi)容分析語音識(shí)別已經(jīng)成為當(dāng)今世界的一個(gè)重要技術(shù)，從智能助手到自動(dòng)翻譯，它的應(yīng)用無處不在。在本課程中，我們將探索這一技術(shù)背后的原理，如何通過人工智能實(shí)現(xiàn)，以及其在現(xiàn)實(shí)世界中的應(yīng)用。學(xué)情分析知識(shí)與技能基礎(chǔ)具備較好的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)；較好的計(jì)算機(jī)操作能力。認(rèn)知與實(shí)踐能力大部分學(xué)生沒有編程基礎(chǔ)，但對(duì)人工智能技術(shù)應(yīng)用感興趣，同時(shí)具備較好的邏輯思維、科學(xué)計(jì)算能力。學(xué)習(xí)特點(diǎn)對(duì)動(dòng)手實(shí)踐類課程感興趣，自學(xué)能力強(qiáng)。教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)了解語音信號(hào)的基本特性和處理技術(shù)。掌握深度學(xué)習(xí)在語音識(shí)別中的應(yīng)用。能力目標(biāo)能夠分析和解釋語音數(shù)據(jù)的特點(diǎn)。能夠應(yīng)用深度學(xué)習(xí)模型對(duì)語音數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)創(chuàng)新思維和跨學(xué)科協(xié)作的能力。關(guān)注技術(shù)的倫理和社會(huì)影響。教學(xué)內(nèi)容智能語音是人工智能技術(shù)的重要組成部分，能夠?qū)崿F(xiàn)人與機(jī)器之間的語言交流。它包括語音識(shí)別（ASR）和語音合成（TTS）兩大主要技術(shù)。語音識(shí)別使機(jī)器能夠“聽懂”周圍的聲音，實(shí)現(xiàn)語音轉(zhuǎn)文字；而語音合成則使機(jī)器能夠模仿人類的聲音，將文字內(nèi)容轉(zhuǎn)化為語音。整個(gè)智能語音交互的流程涉及多個(gè)步驟，包括智能終端、語音識(shí)別、自然語言理解、對(duì)話管理、自然語言生成和語音合成六個(gè)部分，如圖8-3所示。在這其中，語音識(shí)別和語音合成是智能語音技術(shù)的兩個(gè)核心關(guān)鍵點(diǎn)。：智能終端：用戶使用智能設(shè)備（如手機(jī)、智能音響等）進(jìn)行語音輸入和輸出。語音識(shí)別（ASR）：將用戶的語音信息轉(zhuǎn)換成可處理的文本信息。這個(gè)過程需要用到聲音信號(hào)處理、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，將聲音轉(zhuǎn)化為文字。自然語言理解：將識(shí)別出的文本進(jìn)行語義分析，理解用戶的意圖和需求。對(duì)話管理：根據(jù)用戶的意圖，決定系統(tǒng)如何應(yīng)答，進(jìn)一步引導(dǎo)對(duì)話的發(fā)展。自然語言生成：將機(jī)器生成的回答文本轉(zhuǎn)化為可被語音合成的形式。語音合成（TTS）：將文本信息轉(zhuǎn)化為聲音信號(hào)，生成可聽的人工語音。術(shù)智能語音交互技術(shù)的核心在于語音識(shí)別和語音合成。語音識(shí)別（ASR）：這項(xiàng)技術(shù)使機(jī)器能夠?qū)⑷说恼Z音轉(zhuǎn)換為文本。它涉及聲音信號(hào)處理、模型訓(xùn)練和語音特征提取等。常用的方法包括基于深度學(xué)習(xí)的端到端模型，如循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RNN）、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）和轉(zhuǎn)錄記憶網(wǎng)絡(luò)（Transformer）等。語音合成（TTS）：這項(xiàng)技術(shù)將文本轉(zhuǎn)換為人工語音。它涉及到文本到語音的轉(zhuǎn)換，需要模擬人類語音的聲調(diào)、語速、語氣等特征。傳統(tǒng)的方法包括聯(lián)合概率模型（HMM）和基頻、噪聲和聲道模型（F0-Noise-Excitation）等，而近年來，深度學(xué)習(xí)技術(shù)，尤其是循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和變換器模型，也在語音合成領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展。在智能語音交互領(lǐng)域，隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，語音識(shí)別和語音合成技術(shù)不斷優(yōu)化，為用戶提供更加自然、便捷的交互體驗(yàn)?！?.1語音識(shí)別】語音識(shí)別的概述語音識(shí)別的目標(biāo)是讓機(jī)器理解人說的話，模擬人類聽覺系統(tǒng)的過程。它將語音信號(hào)轉(zhuǎn)換為文本和指令。主要包含特征提取、模式匹配和模型訓(xùn)練三個(gè)方面。語音識(shí)別涵蓋信號(hào)處理、模式識(shí)別、概率論、信息論、發(fā)聲機(jī)理、聽覺機(jī)理、人工智能等多個(gè)領(lǐng)域。語音識(shí)別技術(shù)在多領(lǐng)域取得突破，應(yīng)用于語音識(shí)別聽寫器、智能客服等。語音識(shí)別的歷史語音識(shí)別早于計(jì)算機(jī)，聲碼器是其雛形。1920年代出現(xiàn)了“RadioRex”玩具狗，可能是最早的語音識(shí)別機(jī)。自動(dòng)語音識(shí)別起源于1950年代，貝爾實(shí)驗(yàn)室、普林斯頓RCA實(shí)驗(yàn)室等提出了一些識(shí)別系統(tǒng)。隨后，日本東京大學(xué)、NEC實(shí)驗(yàn)室、卡內(nèi)基梅隆大學(xué)等進(jìn)行了大量研究。1980年代，美國、俄國、日本科學(xué)家取得了多項(xiàng)成就，IBM實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫語音查詢系統(tǒng)、辦公語音助手系統(tǒng)等。1980年代末，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于語音識(shí)別。1990年代，語音識(shí)別從朗讀式逐漸轉(zhuǎn)向生活對(duì)話。本世紀(jì)，隨著互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，語音識(shí)別從“單機(jī)模式”進(jìn)化至“云模式”。1.1.3語音識(shí)別相關(guān)技術(shù)語音識(shí)別是讓機(jī)器理解人說話的技術(shù)，通過語音信號(hào)處理和模式識(shí)別技術(shù)將語音轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可讀的字符序列。過程包括語音輸入、信號(hào)預(yù)處理、特征提取、模式匹配、語言處理等環(huán)節(jié)。以中文語音識(shí)別為例，流程包括語音輸入、信號(hào)預(yù)處理、特征提取、模式匹配、語言處理。語音輸入：硬件設(shè)備如手機(jī)、智能音箱等。信號(hào)預(yù)處理：消除噪聲、回音、信道增強(qiáng)等。特征提?。簭囊纛l數(shù)據(jù)提取特征向量，如聲音的頻域特征。模式匹配：將特征向量轉(zhuǎn)為語言標(biāo)注，使用聲學(xué)模型進(jìn)行匹配。語言處理：通過語言模型將拼音輸入轉(zhuǎn)為最終文字。1.1.4語音識(shí)別面臨的挑戰(zhàn)語音識(shí)別涉及多學(xué)科，如聲學(xué)、語言學(xué)、信息理論、模式識(shí)別、心理學(xué)等。應(yīng)用廣泛，如語音檢索、智能助理。個(gè)性化需求增多，帶來困難：語義影響：上下文對(duì)語音信號(hào)的影響?？谝艉土?xí)慣：發(fā)音人的差異導(dǎo)致特征分布不同。心理和生理變化：發(fā)音人因素影響語音信號(hào)變化。-環(huán)境干擾：干擾影響語音信號(hào)質(zhì)量。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)語音信號(hào)的基本特性。深度學(xué)習(xí)在語音識(shí)別中的應(yīng)用。處理方法依托在線課程，結(jié)合課前預(yù)習(xí)和課后測(cè)驗(yàn)，導(dǎo)入、鞏固課程重點(diǎn)和檢測(cè)教學(xué)效果，并有效利用學(xué)科課程及知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移，建立專業(yè)的知識(shí)體系教學(xué)難點(diǎn)深度學(xué)習(xí)模型的工作原理。在復(fù)雜環(huán)境中的語音識(shí)別技術(shù)。處理方法使用實(shí)際錄音示例來幫助學(xué)生理解語音的特點(diǎn)。結(jié)合案例分析深度學(xué)習(xí)在語音識(shí)別中的應(yīng)用。設(shè)計(jì)理念終身學(xué)習(xí)的教育觀：教師從傳授者變?yōu)橐龑?dǎo)者，通過幾個(gè)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)小測(cè)試，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論知識(shí)。建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)觀：靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法，提供豐富的學(xué)習(xí)資源，使學(xué)生能主動(dòng)地建構(gòu)他們自己的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。能力本位的質(zhì)量觀：通過工作過程系統(tǒng)化的課程學(xué)習(xí)，學(xué)生在個(gè)人實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建構(gòu)專業(yè)系統(tǒng)化知識(shí)。過程導(dǎo)向的課程觀：課程以理論和實(shí)踐一體化的工作過程為導(dǎo)向，構(gòu)建“工作過程完整”而不是“學(xué)科完整”的學(xué)習(xí)過程。教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：盡量采用啟發(fā)式、討論式教學(xué)，在課堂上多提問題，安排一些自學(xué)內(nèi)容，鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。結(jié)合實(shí)際問題，更新教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法，通過實(shí)踐練習(xí)，加深對(duì)知識(shí)的理解和掌握。通過分組實(shí)踐項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作完成工作任務(wù)的能力。教學(xué)手段：多媒體設(shè)備、視頻資料、網(wǎng)站平臺(tái)、其他教具等，采用電子教案、課堂演示程序的運(yùn)行效果等，以提高課堂信息量，增加教學(xué)的直觀性。教學(xué)資源1.積極開發(fā)和利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源：課程標(biāo)準(zhǔn)、授課計(jì)劃等教學(xué)文件，課件、習(xí)題、案例庫；2.課程推薦如下網(wǎng)絡(luò)資源：開