高中人工智能
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• 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
高中《信息技术 》课程构成
必修
2 学分
选修
2+X 学分
信息技术基础
信息获取 信息加工与表达 信息资源管理 信息技术与社会
1
23
45
算多 网 数人
法媒 络 据工
与体 程技 序术
技 管智 术 理能
设应 应 技初
计 用 用 术步
AI课程的背景与目标
• 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。
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
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
AI的研究方法
• 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
• 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
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。
：
课标解读与教学实施
高中人工智能（AI）：
课标解读与教学实施
• 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
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 (Artificial Intelligence，简称 AI） 用计算机来表示和执行人类的智能活动
• 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 [课标文本]
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
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。
AI 内容举例：用智能搜索求解问题
• 盲目搜索与启发式搜索 • 计算机博弈
AI 内容举例： 专家系统及其外壳
• 张剑平主编 • 教育科学出版社 • 2004
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 人工智能的发展与未来
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、…… ……
（选修5）《人工智能初步》
• 教育科学出版社，李 艺主编，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
高中教材:
《人工智能初步》
– 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
6.1 人工智能的发展 6.2 人工智能的未来
当前国内的高中AI教材
AI 内容举例： AI语言
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱAI语言
是一类适应于AI领 域的、具有符号处理和 逻辑推理能力的程序设 计语言。
典型的AI语言
LISP ——表处理语言 Prolog — — 逻 辑 型 语 言
（用来描述事物之间的 逻辑关系，接近于人类 的自然语言）
高中AI的课程标准
高中《信息技术 》课程构成
必修
2 学分
选修
2+X 学分
信息技术基础
信息获取 信息加工与表达 信息资源管理 信息技术与社会
1
23
45
算多 网 数人
法媒 络 据工
与体 程技 序术
技 管智 术 理能
设应 应 技初
计 用 用 术步
AI课程的背景与目标
• 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。
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
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
AI的研究方法
• 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
• 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
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。
：
课标解读与教学实施
高中人工智能（AI）：
课标解读与教学实施
• 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
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 (Artificial Intelligence，简称 AI） 用计算机来表示和执行人类的智能活动
• 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 [课标文本]
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
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。
AI 内容举例：用智能搜索求解问题
• 盲目搜索与启发式搜索 • 计算机博弈
AI 内容举例： 专家系统及其外壳
• 张剑平主编 • 教育科学出版社 • 2004
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 人工智能的发展与未来
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、…… ……
（选修5）《人工智能初步》
• 教育科学出版社，李 艺主编，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
高中教材:
《人工智能初步》
– 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
6.1 人工智能的发展 6.2 人工智能的未来
当前国内的高中AI教材
AI 内容举例： AI语言
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱAI语言
是一类适应于AI领 域的、具有符号处理和 逻辑推理能力的程序设 计语言。
典型的AI语言
LISP ——表处理语言 Prolog — — 逻 辑 型 语 言
（用来描述事物之间的 逻辑关系，接近于人类 的自然语言）