资源简介

第 4 章 走进智能时代
4.3 人工智能的应用与影响
教学设计
教学背景
信息科技是现代科学技术领域的重要部分，主要研究以数字形式表达的信息及其应用中的科学原理、思维方法、处理过程和工程实现。当代高速发展的信息科技对全球经济、社会和文化发展起着越来越重要的作用。
义务教育信息科技课程具有基础性、实践性和综合性，为高中阶段信息技术课程的学习奠定基础。信息科技课程旨在培养科学精神和科技伦理，提升自主可控意识，培育社会主义核心价值观，树立总体国家安全观，提升数字素养与技能。
教材分析
本节课的教学内容选自人教/地图出版社第 4 章 走进智能时代　4.3 人工智能的应用与影响，信息技术的发展与普及为我们创造了一个全新的数字化生活环境。它们在给我们带来生活便利的同时，也在逐渐地改变着我们的生活方式。
在 2018 年的上海科技博览会上，有一位声音甜美、行动自如的机器人“小 i”，受到了人们的关注。“你会唱歌吗？”“可不可以给我讲个笑话？”“明天的天气怎么样？”人们争抢着和这个可爱的机器人对话。小 i 不仅逐一回答了它所“听”到的每一个问题，还不时地用一个个笑话、萌劲十足的表情，以及语气逗乐了现场的观众。其实，它是我国一家智能科技公司开发的一款具有自我学习能力的实体机器人。该科技公司在自然语言处理、语义分析和理解、知识工程和智能大数据等方面走在了世界前列，它研发的相关智能技术已经在我国的金融、医疗、交通等领域得到广泛应用。
同学们，想想还有哪些人工智能技术就在我们的生活中？它有哪些奇妙之处？又如何影响着我们的生活？现在，就让我们一起走进这神奇的人工智能artificial intelligence，简称 AI）世界吧！
本章我们将以“智能交互益拓展”为主题开展项目活动，体验人工智能对日常生活的影响，了解人工智能的关键技术，认识人工智能在信息社会中的重要作用。
学情分析
此节课针对的对象是高一年级的学生。学生已经具备了一定的逻辑思维能力，能够对问题进行客观的分析和评价。同时，学生在近个学期的学习中已经对人工智能技术有了初步的认识。但是，学生对人工智能技术的应用和影响尚缺之系统的了解，对人工智能技术发展带来的负面影响也不清楚。因此，将通过实际案例的分析和拓展项目的实施，帮助学生全面了解人工智能的应用与影响。
教学目标
1.了解人工智能技术在不同领域的应用。
2.感受人工智能技术对人类的影响，思考人工智能广泛使用可能会引发的社会问题及应对策略。
教学重点与难点
重点:体验常见的人工智能技术，体会其背后的人工智能原理，感受人工智能的魅力。
难点:理解典型案例中人工智能技术实现的原理。
教学方法与教学手段
案例分析法、讲授法、任务驱动法。
教学过程
问题导入
提出问题，引发思考：
体验探索
诚信点亮人生
人工智能技术可以用于基础研究、技术研发、产业发展和行业应用。
通过采集用户的日常行为信息，结合大数据分析，利用人工智能技术进行用户数据画像、信用评估并产生信用报告（图 4.3.1）。信用报告在找工作、买房、买车、办信用卡等过程中都起着重要的作用。我国正逐步建立和完善社会信用体系，个人诚信信息也会记录到个人信用体系中。自觉遵守信息社会的行为规范和道德准则，是每个公民需要承担的信息社会责任。“诚信点亮人生”，诚信是幸福生活的基础！
思考：
查阅相关资料，从数据收集、数据分析及信息应用等方面讨论人工智能技术在形成个人信用报告中所起的作用。
人工智能的应用
人工智能不仅影响着个人生活，对社会其他领域也有重要影响。人工智能与行业领域的深度融合改变和重塑了传统行业，其应用主要包括工业、农业、医疗及安全保卫等行业。
人工智能在工业中的应用
人工智能引发了工业的巨大变革。如今，工业机器人在工业生产中已经可以代替人做某些单调、重复的长时间作业，或从事危险、恶劣环境下的作业。通过整合来自物联网传感器、维护日志和其他外部资源的数据，使用图像识别技术进行目视检查和故障检测，人工智能可以更好地预测和避免机器故障，从而提高生产力，降低废料率和测试成本。
例如，上海洋山深水港是我国运用物联网、自动化、大数据、云计算和人工智能等技术自主建造的规模大、技术先进的智慧型港口。全自动化码头智能生产管理控制系统是洋山深水港的“大脑”，它与上海港各大数据信息平台衔接，提供智能的生产计划模块、实时作业调度系统及自动监控调整等功能。智能控制系统是洋山深水港的“神经”，它把自动导引车变成一个个智能车队，把一台台场桥起重机变成一个个智能化的堆场，把一座座岸桥起重机变成能自主作业的巨型机器人。
操作员只需坐在计算机前，用智能控制系统协调这些智能化设备和系统，自动高效地完成码头操作系统下达的装卸任务，就可以实现码头装卸、水平运输、堆场装卸环节的全过程智能化。其中，自动导引车借助无线通信、自动调度和精密定位系统，在地面敷设的 6 万多个磁钉的引导下，能准确无误地将集装箱运送到指定位置，如图 4.3.2 所示。
人工智能在农业中的应用
智能化农业指利用信息技术结合设施、设备来指导农业预测、实施生产。基于物联网的智能化农业可用于大中型农业种植基地、设施园艺、畜禽水产养殖和农产品物流。智能化农业机器人能够自动识别农作物，确定幼苗间距是否合适，杂草是否该除，什么时候除等，以帮助农民减少购买农药的支出和人力的投入。例如，基于机器视觉的病虫害自动监测平台，可以帮助农民科学判断病虫害的状况。实际使用时，农民为农作物拍照，将照片上传到病虫害自动监测与预警系统，系统通过图像识别，识别出破坏农作物的病虫害，找出对应的措施和方法，帮助农民进行相应的处理，如图 4.3.3 所示。
人工智能在医疗卫生中的应用
人工智能的快速发展为医疗卫生领域向更高的智能化方向发展提供了技术条件。智能医疗在辅助诊疗、疾病预测、医疗影像辅助诊断、药物开发等方面发挥了重要作用。在辅助诊疗方面，通过人工智能可以有效提高医护人员工作效率，提升一线全科医生的诊断治疗水平。在疾病预测方面，人工智能借助大数据技术可以进行疫情监测，及时有效地预测并防止疫情的进一步扩散和发展。在医疗影像辅助诊断方面，通过智能化的影像判读系统对特征进行提取和分析，为患者预前和预后的诊断和治疗提供评估方法和精准诊疗决策，节约了人力成本。
一位经过训练的医疗专家每天诊治患者的数量是有限的。如今，利用人工智能技术可以辅助医疗专家提高对患者的诊治效率。例如，智能机器人使用数量庞大的患者诊疗电子档案数据，可以在极短的时间内找出患者的病理依据，辅助医疗专家迅速、准确地对患者的病情作出判断，如图 4.3.4 所示。
人工智能在安全保卫行业中的应用
随着智能安防系统在全国各地普及，“天网”已初具规模。2017 年，英国广播公司的一名记者在贵阳经过当地警方的许可做了一次模拟测试。警方用手机拍下他的面部照片，将其录入“嫌疑人”名单。随后，这名记者开始了他的“潜逃之旅”。然而仅用了几分钟，他就被警察“抓获”了。图 4.3.5 是人工智能在警务工作中的应用。
人工智能的发展给社会建设带来了新的机遇，在教育、养老、环境保护、城市运行等领域的广泛应用，极大地提高了公共服务精准化水平，全面提升了人们的生活品质。
人工智能的影响
人工智能技术给人类社会带来的影响是全方位的。人工智能机器可以替代人类做一些危险、繁重的工作；人工智能机器可以持续工作，大大地提升工作效率，节约大量的社会成本；人工智能机器可以代替人类做家务，帮助人类学习，实时监护人类的健康，并能为人做精准诊断和治疗；人工智能技术还可以拓展人类的感知，帮助人类探索新的未知领域，让人们的生活越来越美好。
但是，任何事物都具有两面性，人工智能技术也不例外。它在隐私、安全和伦理方面给人类带来了新挑战，值得我们深思。例如，国外一个“打击犯罪的机器人”曾因误判而导致一名 16 岁的少年受伤。
早在 1950 年，就有人提出了机器人三定律。
第一定律：机器人不得伤害人类个体，或者目睹人类个体将遭受危险而袖手旁观。
第二定律：机器人必须服从人类给予它的命令，当该命令与第一定律冲突时例外。
第三定律：机器人在不违反第一、第二定律的情况下要尽可能保护自己的生存。
我国《人工智能标准化白皮书（2018 版）》提出了应当遵循的原则：一是人类利益原则，即人工智能技术应以实现人类利益为终极目标；二是责任原则，即在技术开发和应用两方面都建立明确的责任体系，以便在技术层面可以对人工智能技术开发人员或部门问责，在应用层面可以建立合理的责任和赔偿体系。
人工智能技术的不断发展和完善，为人类社会的发展提供了新的工具和动力。如何面对人工智能对人类社会的影响，如何更好地利用它为人类社会服务，是我们所有人应该思考的问题。
项目实施
“智能班级交互系统”的应用拓展
一、项目活动
在与“智能班级交互系统”对话的过程中产生了大量数据，这些数据被保存在智能平台上，处理这些数据，可以帮助我们拓展“智能班级交互系统”的应用。
1. 在使用“智能班级交互系统”对话过程中会产生诸如对话时间、学生问题、机器人回复解答等数据，对这些数据进行归类。
2. 对“智能班级交互系统”数据进行分析。利用前面章节学习的知识，找出同学们最关心的问题。
3. 对“智能班级交互系统”进行个性化设置。观察：哪些问题有答案，哪些问题无答案，正确答案是什么等，然后根据问题结果不断充实完善知识库。
4. 完善项目成果，并进行交流。
二、项目检查
导出“智能班级交互系统”的数据并丰富其知识库，撰写支持学习改进、提升的方案。
总结 评价
1. 教材P151的图展示了本章的核心概念与关键能力，请同学们对照图中的内容进行总结。
2. 根据自己的掌握情况填写下表。
学习内容 掌握程度
人工智能概念 □不了解 □了解 □理解
人工智能技术 □不了解 □了解 □理解
人工智能平台 □不了解 □了解 □理解
人工智能工具 □不了解 □了解 □理解
人工智能应用 □不了解 □了解 □理解
项目评价
在完成项目活动后，请各组对项目完成情况进行评价。评价实施围绕项目主题、实施过程、分工合作、项目成果和展示交流五方面进行。根据项目评价中的评分参考，结合项目实际完成情况，确定各项评分结果，给出评分理由。同时，对项目活动进行全面梳理，指出需要进一步改进的地方。将评价内容如实填写到项目评价表中。
评价项 评分参考 评分（1 ～ 5 分） 评分理由 待改进之处
项目主题 项目主题能反映出学科核心素养的要求（信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任）；主题任务与学习目标保持一致
实施过程 项目研究计划详细，准备充分；实施过程完整，过程记录翔实，资料丰富；研究数据来源渠道多，出处明确，收集方式多样，质量高；研究方法得当，技术手段适宜
分工合作 小组成员分工明确，态度积极，参与度高;善于提出问题，分析问题，解决问题能力强；踊跃分享观点，交流充分；能在完成自己任务的前提下，乐意帮助他组完成任务
项目成果 项目活动成果丰富，内容具体，符合项目目标要求；研究结论清晰准确，有价值，有创新，具有指导及建设意义；项目报告或作品内容完整，论述充分，表述清楚，整齐美观
展示交流 项目展示形式新颖，综合运用多种技术呈现成果，表现力强；语言表达清晰准确，逻辑性好
项目总分
课后作业
练习提升
1. 查阅资料，了解人工智能在不同领域应用的典型案例，完成表 4.3.1。
表 4.3.1 人工智能的应用领域及典型案例
序号 应用领域 典型案例
1 智能工业
2 智能农业
3 智能医疗
4 智能教育
5 智能安防
6 智能交通
7 智能家居
8 智能服务
2. 讨论人与人工智能的关系，思考人工智能发展的未来。作为一名信息社会的公民，应如何信守社会道德与伦理准则？应担负起怎样的社会责任？
板书设计
第 4 章 走进智能时代
4.3 人工智能的应用与影响
1.人工智能的应用
2.人工智能的影响
项目实施
普通高中教科书
信息技术　必 修 1　数据与计算
编著
人民教育出版衬课程教材研究所信息技术课程教材研究开发中心
中国地图出版社教材出版分社
总 主 编 ：祝智庭 樊 磊
副总主编 ：高淑印 郭 芳 李 锋
本册主编 ：李 锋 高淑印
编写人员 ：程建娜 刘姝弘 夏燕萍 王 岚 史弘文

展开更多......

收起↑