《任務1.4抓住新一代人工智能發展的新機遇》第1課時教案課程名稱人工智能應用基礎課題任務1.4抓住新一代人工智能發展的新機遇班級：授課時間2025.3.1授課時數2課時地點：教材分析內容分析本課時將重點介紹新一代人工智能技術的發展背景、核心概念和技術架構，以及其在物聯網、大數據、云計算、區塊鏈和元宇宙等領域的應用。通過這些內容的學習，幫助學生理解新一代人工智能技術的特點、應用場景及潛在影響，探討如何有效抓住這些機遇，為企業或組織帶來創新與發展。課程內容涵蓋了人工智能的歷史背景、技術特點、應用案例、發展趨勢等知識點。通過具體的案例和討論，幫助學生掌握新一代人工智能技術的前沿知識和應用方法。學情分析學生對人工智能的基本概念和歷史有一定了解，但對新一代人工智能技術的具體應用和未來趨勢還不夠熟悉。學生對新技術有較高的興趣，但需要通過更多的互動和討論來鞏固所學知識。本課時將通過豐富的案例分析和小組討論，幫助學生深入理解新一代人工智能技術的特點和應用方法，提高他們的分析和解決問題的能力。課時教學目標知識目標1.了解新一代人工智能技術的歷史背景和發展階段。2.掌握新一代人工智能技術的核心概念和技術架構。3.理解新一代人工智能技術在物聯網、大數據、云計算、區塊鏈和元宇宙等領域的應用。能力目標1.能夠分析新一代人工智能技術在不同領域的應用案例。2.能夠評估新一代人工智能技術的發展趨勢和潛在影響。3.能夠制定一套切實可行的學習方案，以充分利用人工智能技術帶來的機遇。4.能夠在小組討論中表達自己的觀點，積極參與討論。素質目標1.培養學生對新技術的興趣和好奇心。2.提升學生的邏輯思維能力和問題解決能力。思政目標1.培養學生的社會責任感，了解新技術對社會經濟發展的影響。2.引導學生關注科技進步對就業和社會生活的影響。教學重點、難點教學重點1.新一代人工智能技術的歷史背景和發展階段。2.新一代人工智能技術的核心概念和技術架構。3.新一代人工智能技術在物聯網、大數據、云計算、區塊鏈和元宇宙等領域的應用。教學難點1.如何分析新一代人工智能技術在不同領域的應用案例。2.如何評估新一代人工智能技術的發展趨勢和潛在影響。3.如何制定一套切實可行的學習方案，以充分利用人工智能技術帶來的機遇。4.如何在小組討論中表達自己的觀點，積極參與討論。教學策略設計思路1.通過案例分析和互動討論，幫助學生理解新一代人工智能技術的特點和應用方法。2.采用議題式教學法，引導學生探討新一代人工智能技術的發展趨勢和潛在影響。3.利用多媒體教學資源，增強學生的直觀感受和理解。4.通過小組合作學習，培養學生的團隊合作能力和創新思維。5.設計實踐活動，讓學生親身體驗新一代人工智能技術的應用場景。6.通過即時評價反饋，及時調整教學策略，確保教學效果。教學過程設計教學環節教師活動學生活動設計意圖教學與信息化手段課前預習任務1.發布預習資料，包括新一代人工智能技術的背景、核心概念和應用領域。2.布置預習任務，要求學生閱讀相關資料并思考新一代人工智能技術的特點和應用方法。3.提供預習指南，指導學生如何進行有效的預習。1.閱讀預習資料，了解新一代人工智能技術的背景、核心概念和應用領域。2.思考新一代人工智能技術的特點和應用方法。3.完成預習任務，準備課堂討論。幫助學生提前了解課程內容，為課堂學習做好準備。預習資料、在線閱讀平臺課前調查1.設計問卷，調查學生對新一代人工智能技術的了解程度。2.收集問卷數據，分析學生的學習起點。3.根據調查結果調整教學策略。1.完成問卷調查，反饋對新一代人工智能技術的了解情況。2.反饋調查結果，提出自己的疑問。了解學生的學習起點，為課堂教學提供依據。在線問卷調查工具課中導入新課1.通過一段視頻或案例，引出新一代人工智能技術的概念。2.提出問題，引導學生思考新一代人工智能技術的基本邏輯和應用場景。3.簡要介紹本課時的學習目標和內容。1.觀看視頻或案例，初步了解新一代人工智能技術的概念。2.回答教師提出的問題，積極參與討論。3.明確本課時的學習目標和內容。激發學生的學習興趣，明確學習目標。視頻播放設備、PPT講解人工智能背景1.詳細講解新一代人工智能技術的歷史背景和發展階段。2.通過實例，說明新一代人工智能技術的發展歷程和特點。3.引導學生總結新一代人工智能技術的發展趨勢。1.認真聽講，做好筆記。2.觀看實例，加深理解。3.積極參與討論，總結新一代人工智能技術的發展趨勢。幫助學生系統地了解新一代人工智能技術的歷史背景和發展階段。PPT、案例視頻講解核心概念1.詳細講解新一代人工智能技術的核心概念和技術架構。2.通過實例，說明新一代人工智能技術的關鍵技術和應用場景。3.引導學生總結新一代人工智能技術的特點和應用場景。1.認真聽講，做好筆記。2.觀看實例，加深理解。3.積極參與討論，總結新一代人工智能技術的特點和應用場景。幫助學生系統地了解新一代人工智能技術的核心概念和技術架構。PPT、案例視頻講解應用領域1.詳細講解新一代人工智能技術在物聯網、大數據、云計算、區塊鏈和元宇宙等領域的應用。2.通過實例，說明新一代人工智能技術在這些領域的具體應用案例。3.引導學生總結新一代人工智能技術在不同領域的應用效果和潛力。1.認真聽講，做好筆記。2.觀看實例，加深理解。3.積極參與討論，總結新一代人工智能技術在不同領域的應用效果和潛力。幫助學生系統地了解新一代人工智能技術在不同領域的應用。PPT、案例視頻案例分析1.選擇幾個典型的案例，如5G與人工智能的結合、智能城市的應用等。2.引導學生分析這些案例的背景、實現方法和應用效果。3.組織學生進行小組討論，分享各自的觀點。1.認真聽講，做好筆記。2.分析案例，總結背景、實現方法和應用效果。3.積極參與小組討論，分享觀點。通過案例分析，幫助學生鞏固所學知識，提高分析問題的能力。PPT、案例視頻小組討論1.設計討論題目，如“新一代人工智能技術在不同領域的應用前景”、“如何評估新一代人工智能技術的發展趨勢”等。2.組織學生進行小組討論，每組推選一名代表匯報討論結果。3.對各組的討論結果進行點評，引導學生深入思考。1.積極參與小組討論，發表自己的觀點。2.匯報討論結果，分享小組的見解。3.聽取教師和其他同學的意見，反思自己的觀點。通過小組討論，培養學生的團隊合作能力和批判性思維。討論題目、小組討論記錄實踐活動1.設計實踐活動，如編寫一份關于新一代人工智能技術的研究報告。2.提供必要的技術支持和指導，確保活動順利進行。3.組織學生分享實踐活動的體會和收獲。1.積極參與實踐活動，編寫一份關于新一代人工智能技術的研究報告。2.記錄實踐活動的過程和體會。3.分享實踐活動的體會和收獲。通過實踐活動，幫助學生將理論知識應用于實際，提高實踐能力。研究報告模板、參考資料總結與反饋1.匯總本課時的主要內容，強調重點和難點。2.對學生的課堂表現進行評價，指出優點和不足。3.布置課后作業，鞏固所學知識。4.預告下節課的內容，激發學生的學習興趣。1.認真聽講，回顧本課時的主要內容。2.接受教師的評價，反思自己的表現。3.記錄課后作業，準備完成。4.了解下節課的內容，做好預習。通過總結與反饋，幫助學生鞏固所學知識，明確下一步的學習方向。PPT、課后作業課后課后作業1.寫一篇關于新一代人工智能技術的小論文。2.編寫一份關于新一代人工智能技術的研究報告，實現任務1.4的要求。3.完成課后練習題，鞏固所學知識。1.完成課后作業，認真撰寫小論文。2.編寫一份關于新一代人工智能技術的研究報告，實現任務1.4的要求。3.完成課后練習題，鞏固所學知識。通過課后作業，幫助學生鞏固所學知識，提高寫作和研究能力。課后作業資料、研究報告模板復習與預習1.提供復習資料，幫助學生鞏固本課時的知識。2.布置預習任務，要求學生閱讀下節課的預習資料。3.提供預習指南，指導學生如何進行有效的預習。1.認真復習本課時的知識，完成復習資料。2.閱讀下節課的預習資料，做好預習。3.按照預習指南，進行有效的預習。通過復習與預習，幫助學生鞏固所學知識，為下節課的學習做好準備。復習資料、預習資料板書設計一、新一代人工智能技術近70年的發展歷程中，人工智能經歷了灌輸規則、灌輸知識、從數據中學習這三個階段。近年來在全球迅速發展的人工智能大模型技術，其依托的基本模型都基于‘大數據+大算力+強算法’訓練，這是新一代人工智能的典型體現。2023年，中國工程院中國新一代人工智能發展戰略研究院發布了《中國新一代人工智能科技產業發展2023》，報告指出：“人工智能和經濟社會的深度融合發展帶動人工智能技術的體系化、復雜化和專用化。到目前為止，人工智能已經發展為包括大數據和云計算、物聯網、智能機器人、智能推薦、5G、區塊鏈、語音識別、虛擬/增強現實、智能芯片、計算機視覺、自然語言處理、生物識別、空間技術、光電技術、自動駕駛、人機交互和知識圖譜17種技術在內的復雜技術體系。同時，隨著人工智能在19個應用領域的創新應用，技術體系的演化日益表現出專用化趨勢。”二、物聯網1.物聯網概念物聯網是在互聯網基礎上延伸的一種網絡。物聯網（InternetofThings，IOT）就是把所有物品通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描儀等信息傳感設備與互聯網連接起來（見圖1.51），進行信息交換和通訊，實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。圖1.51物聯網示意圖舉個例子，比如某科研室人員經常在實驗室的二樓辦公，但是咖啡機卻放置在一樓，煮咖啡時經常需要到一樓看咖啡是否煮好沒？很不方便。也許一般人會想到把咖啡機搬到二樓不就行了？但是物聯網思維是這樣的，只要在一樓安裝一個攝像頭，并且編寫一套程序，以每秒3幀的速度將視頻圖像傳輸到二樓的電腦上，方便他們可以隨時觀察咖啡是否煮好了沒。2.物聯網技術架構3.物聯網技術1）嵌入式系統技術2）傳感器技術3）網絡連接技術網絡連接技術用于連接外圍設備到計算機、計算機到計算機、計算機到網絡設備、網絡設備到網絡設備等等。常用的網絡傳輸媒介可分為有線和無線兩類。有線傳輸媒介主要有同軸電纜、雙膠線及光纜;無線媒介有微波、無線電、激光和紅外線等。網絡間連接設備就充當“翻譯”的角色，將一種網絡中的“信息包”轉換成另一種網絡的“信息包”。就是我們通常說的協議。物聯網專用的通訊協議包括：Zigbee、NFC、WiFi、GPRS、USB、NB.IoT、RFID、藍牙、Lora等。4）可穿戴設備三、大數據1.大數據產生的歷史必然1）數據產生方式的變革促成大數據時代的來臨數據產生方式經歷了被動產生主動產生自動產生三個階段（見圖1.61）。產生方式自動的。產生方式自動的。2）云計算是大數據誕生的前提和必要條件在云計算出現之前，傳統的計算機是無法處理如此量大的“非結構數據”。以云計算為基礎的信息存儲、分享和挖掘手段，可以便宜、有效地將這些大量、高速、多變化的終端數據存儲下來，并隨時進行分析與計算。基于以上兩點，大數據的出現是歷史的必然。科技發展到今天，正處于大數據時代的前夜，不管你接受與否、承認與否，大數據必將對全人類的生產生活方式來一次深刻的變革。2.大數據的特點和應用場景3.大數據處理3.大數據思維1）整體思維整體思維就是根據全部樣本中得到的結論，即“樣本=總體”。因為大數據是建立在掌握所有數據，至少是盡可能多的數據的基礎上的，所以整體思維可以正確地考察細節并進行新的分析。如果數據足夠多，它會讓人們覺得有足夠的能力把握未來，從而做出自己的決策。結論：從采樣中得到的結論總是有水分的，而根據全部樣本中得到的結論水分就很少，數據越大，真實性也就越大。2）相關思維相關思維要求我們只需要知道是什么，而不需要知道為什么。在這個不確定的時代，等我們找到準確的因果關系，再去辦事的時候，這個事情早已經不值得辦了。所以，社會需要放棄它對因果關系的渴求，而僅需關注相關關系。結論：為了得到即時信息，實時預測，尋找到相關性信息，比尋找因果關系信息更重要。3）容錯思維實踐表明，只有5%的數據是結構化且能適用于傳統數據庫的。如果不接受容錯思維，剩下95%的非結構化數據都無法被利用。對小數據而言，因為收集的信息量比較少，必須確保記下來的數據盡量精確。然而，在大數據時代，放松了容錯的標準，人們可以利用這95%數據做更多更新的事情，當然，數據不可能完全錯誤。結論：容錯思維讓我們可以利用95%的非結構化數據，幫助我們進一步接近事實的真相。4.沒有大數據就沒有人工智能但在大數據時代，識別“貓”的時不不需要人為抽取“貓”的特征，只需要喂給系統足夠多的“貓”圖片，系統會自動抽取特征（如圖1.66）。喂給系統的數據越多，系統的識別率就越高。圖1.66大數據時代“貓”的識別過程如今的人工智能的許多應用都得益于大數據，所以，沒有大數據就沒有人工智能。5、大數據對小數據表1.2，小數據記錄方式姓名類型食物小明早餐陽春面小明中餐牛肉面小明晚餐刀削面表1.3，大數據記錄方式姓名入場時間入場方式坐的位置點餐時間吃飯時間吃飯內容離開時間小明8:23:34自行車A28:28:428:30:18陽春面8:45:10小明12:25:21自行車A312:30:3612:40:51牛肉面12:57:02小明19:02:12步行A219:05:2719:25:04刀削面20:46:44從表1.3可知，早上和中午時間比較緊，騎自行車來吃飯；晚上從點餐到吃飯時間比較長，說明，這段時間客人比較多；晚餐吃飯用時1個多小時，估計是喝酒了；早上上班時間應該是9點；下班時間不好確定，但能說明小明晚餐習慣比較晚……。其實還可以記錄更多的信息，如“吃后表情”，“吃飯的量”，“吃飯工具”，“是否剩余”等等，從中發現小明對吃飯的感受。總之，大數據是全方位、全過程的記錄，大數據承載豐富信息背后隱藏著巨大的價值，這些價值能幫助人們達到“所思即所得”的境界。四、云計算1.云計算特點1）按需自助服務2）無處不在的網絡接入3）與位置無關的資源池4）快速彈性5）按使用付費2.云計算發展歷程3.云計算服務五、區塊鏈1.區塊鏈概念價值比數據重要得多，傳統互聯網傳遞的數據，是否有一種網絡能夠傳遞價值。答案是：區塊鏈=價值互聯網。人們發現比特幣的底層技術——區塊鏈（Blockchain）孕育著很多的機會。區塊鏈是一種網絡上多人記錄的公共記賬，記載所有交易記錄（圖1.67）。也就是說以前你家的賬本都是一個人掌管，現在呢，為了防止記賬人貪污，每個人一個賬本，都來記賬、對賬，作弊的情況就減少。每個人的這個賬本就是區塊，所有的賬本就形成區塊鏈。2.區塊鏈技術特點1）去中心化2）開放性3）自治性4）信息不可篡改5）匿名性3.區塊鏈應用場景六、元宇宙1.元宇宙概念元宇宙，這個超越現實世界的虛擬空間，通過技術手段將現實世界的各種元素進行數字化處理，形成了一個龐大、復雜、高度自由的虛擬世界。人們可以通過虛擬現實設備進入其中，與虛擬角色、物品、環境進行交互，獲得沉浸式的體驗。而人工智能，則是一門研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的新技術科學，它涵蓋了機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統等多個領域。2.元宇宙技術特點身份擁有一個虛擬身份，無論與現實身份有沒有相關，第二人生，自由進入朋友在元宇宙當中擁有朋友，可以跨域、多維社交，無論在現實中是否認識沉浸