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(共30张PPT)
第二单元 第8节
人工智能中的算法
（浙教版）八年级
下
1
核心素养目标
3
新知讲解
5
拓展延伸
7
板书设计
2
新知导入
4
课堂练习
6
课堂总结
课后作业
8
01
核心素养目标
信息意识
计算思维
数字化学习与创新
信息社会责任
能够认识到算法在智能推荐、天气预报等领域的价值，理解算法伦理与公平应用的责任。
能够通过 AI 平台实践路径规划、数据分析等算法应用，创新探究算法解决问题的方式。
能够学会分析启发式搜索、专家系统推理、回归分析等算法逻辑，对比传统方法体会 AI 高效性。
能够了解人工智能算法的核心地位，理清搜索、推理、预测等算法的应用场景与发展脉络。
03
新知讲解
第八节：人工智能中的算法
学习目标
通过对棋局分析、天气预报专家系统、平均气温预测等案例的分析，初步了解搜索、推理和预测在人工智能中的应用;通过与比传统方法处理同类问题效果的对比，体会人工智能的高效便捷。
03
新知讲解
第八节：人工智能中的算法
03
新知讲解
人工智能客服有时会答非所问，这是为什么呢
导航系统为什么能给出多条规划路径
03
新知讲解
数据、算法和算力是人工智能的三大技术基础，其中，算法是人工智能的核心，算法的发展将直接推动人工智能的发展。
03
新知讲解
一、搜索
搜索是人工智能解决问题的基本方法之一，搜索策略的优劣将直接影响智能系统的性能与效率。
搜索一般可分为盲目搜索和启发式搜索。盲目搜索是按预定的搜索策略进行搜索，需要穷举解决问题的所有可能的方法，从中得到最优解。启发式搜索是在搜索过程中加入与问题有关的启发式信息，用以指导搜索利着最有希望的方向前进，加速问题的求解过程。
03
新知讲解
在九宫格棋盘中，放置了编码为1~8的8个拱子，剩下一个空格，只能通过向空格移动棋子来改变棋盘的布局。如何移动棋子，才能将如图8-1所示的初始布局变为如图8-2所示的目标布局，且移动式数最少。
03
新知讲解
在初始状态下，能直接移动到空格的棋子只有4个，分别是:1号、8号、4号和6号。
盲目搜索会对每一种可能进行尝试，并在前一步尝试的基础上，继续进行下一步所有能的的尝试，穷举所有可以达到与目标布局相符的走步序列。
03
新知讲解
启发式搜索会对初始布局和目标布局进行比对，发现3~7号棋与目标布局一致，移动8号棋后的布局比移动1号棋更接近目标布局，所以选择移动8号棋，从而得到如图8-3所示的状态。接着以图8-3为初始布局，继续比对目标布局，进行搜索走步，直至与目标布局完全匹配，则搜索结束，并给出最合理的走步序列。
03
新知讲解
日积月累
人工智能中的经典搜索算法还有:育日搜索中的一致代价搜索、深度受限搜索等;启发式搜索中的有贪婪最佳优先算法、A搜索等，还有超越经典算法的其他搜索方法，如爬山法、楼拟退火搜索等。
03
新知讲解
二、推理
逻辑推理是人类思维活动的一个重要功能，通过演绎和归纳等手段对已有观测现象进行分析，并加以判断。使用计算机模拟人类的思维活动，是人工智能研究方向之一。
03
新知讲解
专家系统是逻辑推理在人工智能领域的一个重要应用。简单地说，所谓专家系统、就是具备面向特定领域的专家知识，并能够基于这些领域知识，以类似专家的思维进行推理，完成某一特定专家任务的计算机系统。
03
新知讲解
专家系统一般包括人一机交互界面，如识库和推理机三个主要组成部分。推理机也称为推理引擎或推理机制，是专家系统的核心，是专家系统处理知识和使用知识获得结论的机制。推理机会根据用户提供的信息，结合知识库中专业领域知识，应用推理规划来获取问题的解决方案。如图8-4所示，灾害性天气预报专家系统可根据当时实际气象资料，推算出短时内冰雹的落区及概率的大小。
03
新知讲解
三、预测
人工智能技术在预测学领域发挥出越来越重要的作用，通过预测未来发展趋势，帮助人们做出科学合理的决策。
回归分析是人工智能预测的重要技术手段。回归分析用来了解两个或者多个变量之间是否相关、相关方向及强度，通过研究分析不同变量之间存在的关系，帮助人们了解在自变量变化时因变量的变化量，建立回归模型，利用回归模型进行预测分析。
03
新知讲解
回归分析是气象统计分析中常用的一种方法，尤其在气象预报中为国内外气象台站所常用。例如，要预报某地某月份的平均气温(习惯上称为预报量，用y表示)，需要收集各种与之有关的气象要素(称为预报因子，用x、x....·.表示)，利用回归分析方法分析预报因子x与y之间的相互关系，根据如图8-5所示的散点图确定合的函数形式，求出关于x、y的方程式，最后就可以利用方程式对未来的平均气温作出预报佶计。
03
新知讲解
知识链接
贝叶斯分析
贝叶斯分析是一种根据概率统计知识对数据进行分析的方法。该方法认为，某个事件发生的概率不仅与先前这个事件发生的概率(称为先验概率)有关，而且也与后期计算该事件概率时所观测到的“新近”信息有关，这些“新近”信息对先验概率产生影响，从而得到了既考虑了历文事实、又重现了当前事实的后验概率。
03
新知讲解
随堂练习
1.常常有这样的现象，两个用户用手机登录同一个购物网站，网站推荐给他们的商品完全不一样。结合所学的知识，试着分析一下原因。
这是购物平台的个性化推荐算法在起作用。平台会收集用户的浏览记录、搜索关键词、购买历史、收藏偏好、年龄地域及消费习惯等数据，利用人工智能算法分析生成专属用户画像。
系统根据不同用户的偏好特征，自动匹配并推送贴合需求的商品，因此即便登录同一网站，不同用户的推荐内容也会完全不同，这是 AI 个性化推荐技术的典型应用。
03
新知讲解
随堂练习
2.现代天气预报的准确度越来越高，是否也与人工智能中的算法有关呢 请查找资料后和同学一起探讨一下吧!
现代天气预报准确度提升与人工智能算法密切相关。AI 模型如 “风清”“风雷” 等通过深度学习处理卫星、雷达等多源数据，捕捉大气非线性关系，直接输出预报结果，跳过复杂同化流程中国气象局。其计算速度快（分钟级完成传统小时级任务），能精准预测极端天气与台风路径，有效预报时效延长中国气象局。AI 还可优化传统数值模式，提升短临预报精度至街镇级，同时降低计算成本，成为气象预报的重要技术支撑中国气象局。
04
课堂练习
一、选择题
1、购物平台为不同用户推荐不同商品，主要依靠（ ）
A. 个性化推荐算法 B. 语音识别
C. 图像识别 D. 数据加密
2、现代天气预报准确度大幅提升，关键得益于（ ）
A. 人工智能算法 B. 人工经验判断
C. 传统手工统计 D. 随机猜测
A
A
04
课堂练习
3、算法分析用户浏览、购买等数据后会生成（ ）
A. 用户画像 B. 商品图片
C. 网站广告 D. 操作手册
4、下列不属于 AI 算法应用场景的是（ ）
A. 手写练字 B. 天气预测
C. 路径规划 D. 智能推荐
A
A
04
课堂练习
二、判断题
1、购物网站的个性化推荐是 AI 算法分析用户偏好的结果。（ ）
2、现代精准天气预报和人工智能算法没有关系。（ ）
3、 AI 算法能处理海量数据，提升预测与推荐的准确率。（ ）
4、不同用户推荐不同商品，是因为平台随机推送内容。（ ）
5、人工智能算法已广泛应用在气象、电商、交通等领域。（ ）
√
X
√
X
√
05
拓展延伸
人工智能算法
05
拓展延伸
推荐算法原理
个性化推荐算法会收集用户的浏览、搜索、购买等行为数据，通过分析构建专属用户画像，再利用算法匹配相似商品与偏好内容，实现精准推送。该技术能提升用户体验与平台效率，是人工智能在电商领域的核心应用。
05
拓展延伸
AI 气象预测
人工智能算法可快速处理气象卫星、雷达等海量气象数据，精准分析大气运动规律，大幅提升天气预报的准确度和时效性。它能有效预测台风、暴雨等极端天气，延长有效预报时间，为防灾减灾提供有力技术支撑。
05
拓展延伸
算法伦理规范
人工智能算法在带来便利的同时，需注重伦理与规范。要保护用户数据隐私，避免算法歧视与偏见，保证推荐、预测等结果公平公正。合理约束算法应用，才能让技术在安全、健康的轨道上服务社会。
08
板书设计
人工智能中的算法
一、搜索
二、推理
三、预测
课后作业:
1、对比蓝牙、Wi-Fi、NFC 的技术特点，各举一个生活中的典型应用场景并简述适配原因。
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第2.8课《人工智能中的算法》教学设计
课题 人工智能中的算法 单元 第二单元 学科 信息技术 年级 八年级
核心素养目标 信息意识：能够了解人工智能算法的核心地位，理清搜索、推理、预测等算法的应用场景与发展脉络。计算思维：能够学会分析启发式搜索、专家系统推理、回归分析等算法逻辑，对比传统方法体会 AI 高效性。数字化学习与创新：能够通过 AI 平台实践路径规划、数据分析等算法应用，创新探究算法解决问题的方式。信息社会责任：能够认识到算法在智能推荐、天气预报等领域的价值，理解算法伦理与公平应用的责任。
教学重点 能够了解人工智能算法的核心地位，理清搜索、推理、预测等算法的应用场景与发展脉络。
教学难点 能够认识到算法在智能推荐、天气预报等领域的价值，理解算法伦理与公平应用的责任。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 第2.8课 人工智能中的算法一、新知引入1、学习目标:通过对棋局分析、天气预报专家系统、平均气温预测等案例的分析，初步了解搜索、推理和预测在人工智能中的应用;通过与比传统方法处理同类问题效果的对比，体会人工智能的高效便捷。（播放视频） 人工智能客服有时会答非所问，这是为什么呢 导航系统为什么能给出多条规划路径 观视频思考 AI 客服答非所问、导航路径规划的技术逻辑 引导学生聚焦算法核心作用
讲授新课 新知讲解：数据、算法和算力是人工智能的三大技术基础，其中，算法是人工智能的核心，算法的发展将直接推动人工智能的发展。一、搜索搜索是人工智能解决问题的基本方法之一，搜索策略的优劣将直接影响智能系统的性能与效率。搜索一般可分为盲目搜索和启发式搜索。盲目搜索是按预定的搜索策略进行搜索，需要穷举解决问题的所有可能的方法，从中得到最优解。启发式搜索是在搜索过程中加入与问题有关的启发式信息，用以指导搜索利着最有希望的方向前进，加速问题的求解过程。在九宫格棋盘中，放置了编码为1~8的8个拱子，剩下一个空格，只能通过向空格移动棋子来改变棋盘的布局。如何移动棋子，才能将如图8-1所示的初始布局变为如图8-2所示的目标布局，且移动式数最少。在初始状态下，能直接移动到空格的棋子只有4个，分别是:1号、8号、4号和6号。盲目搜索会对每一种可能进行尝试，并在前一步尝试的基础上，继续进行下一步所有能的的尝试，穷举所有可以达到与目标布局相符的走步序列。启发式搜索会对初始布局和目标布局进行比对，发现3~7号棋与目标布局一致，移动8号棋后的布局比移动1号棋更接近目标布局，所以选择移动8号棋，从而得到如图8-3所示的状态。接着以图8-3为初始布局，继续比对目标布局，进行搜索走步，直至与目标布局完全匹配，则搜索结束，并给出最合理的走步序列。日积月累人工智能中的经典搜索算法还有:育日搜索中的一致代价搜索、深度受限搜索等;启发式搜索中的有贪婪最佳优先算法、A搜索等，还有超越经典算法的其他搜索方法，如爬山法、楼拟退火搜索等。二、推理逻辑推理是人类思维活动的一个重要功能，通过演绎和归纳等手段对已有观测现象进行分析，并加以判断。使用计算机模拟人类的思维活动，是人工智能研究方向之一。专家系统是逻辑推理在人工智能领域的一个重要应用。简单地说，所谓专家系统、就是具备面向特定领域的专家知识，并能够基于这些领域知识，以类似专家的思维进行推理，完成某一特定专家任务的计算机系统。专家系统一般包括人一机交互界面，如识库和推理机三个主要组成部分。推理机也称为推理引擎或推理机制，是专家系统的核心，是专家系统处理知识和使用知识获得结论的机制。推理机会根据用户提供的信息，结合知识库中专业领域知识，应用推理规划来获取问题的解决方案。如图8-4所示，灾害性天气预报专家系统可根据当时实际气象资料，推算出短时内冰雹的落区及概率的大小。三、预测 人工智能技术在预测学领域发挥出越来越重要的作用，通过预测未来发展趋势，帮助人们做出科学合理的决策。回归分析是人工智能预测的重要技术手段。回归分析用来了解两个或者多个变量之间是否相关、相关方向及强度，通过研究分析不同变量之间存在的关系，帮助人们了解在自变量变化时因变量的变化量，建立回归模型，利用回归模型进行预测分析。回归分析是气象统计分析中常用的一种方法，尤其在气象预报中为国内外气象台站所常用。例如，要预报某地某月份的平均气温(习惯上称为预报量，用y表示)，需要收集各种与之有关的气象要素(称为预报因子，用x、x....·.表示)，利用回归分析方法分析预报因子x与y之间的相互关系，根据如图8-5所示的散点图确定合的函数形式，求出关于x、y的方程式，最后就可以利用方程式对未来的平均气温作出预报佶计。知识链接贝叶斯分析 贝叶斯分析是一种根据概率统计知识对数据进行分析的方法。该方法认为，某个事件发生的概率不仅与先前这个事件发生的概率(称为先验概率)有关，而且也与后期计算该事件概率时所观测到的“新近”信息有关，这些“新近”信息对先验概率产生影响，从而得到了既考虑了历文事实、又重现了当前事实的后验概率。四、随堂作业1.常常有这样的现象，两个用户用手机登录同一个购物网站，网站推荐给他们的商品完全不一样。结合所学的知识，试着分析一下原因。答：这是购物平台的个性化推荐算法在起作用。平台会收集用户的浏览记录、搜索关键词、购买历史、收藏偏好、年龄地域及消费习惯等数据，利用人工智能算法分析生成专属用户画像。 系统根据不同用户的偏好特征，自动匹配并推送贴合需求的商品，因此即便登录同一网站，不同用户的推荐内容也会完全不同，这是 AI 个性化推荐技术的典型应用。2.现代天气预报的准确度越来越高，是否也与人工智能中的算法有关呢 请查找资料后和同学一起探讨一下吧!答：现代天气预报准确度提升与人工智能算法密切相关。AI 模型如 “风清”“风雷” 等通过深度学习处理卫星、雷达等多源数据，捕捉大气非线性关系，直接输出预报结果，跳过复杂同化流程中国气象局。其计算速度快（分钟级完成传统小时级任务），能精准预测极端天气与台风路径，有效预报时效延长中国气象局。AI 还可优化传统数值模式，提升短临预报精度至街镇级，同时降低计算成本，成为气象预报的重要技术支撑中国气象局。六、课堂练习完成课堂练习21-23页。七、拓展延伸1、人工智能算法（观看视频）2、推荐算法原理3、 AI 气象预测4、算法伦理规范 分组对比盲目搜索与启发式搜索，动手绘制九宫格棋子移动的走步序列，记录两种算法的步数差异查阅资料列举一致代价搜索、A * 搜索等算法，简要说明其适用场景模拟灾害性天气预报专家系统，根据给定气象数据（如湿度、气压），分组讨论推理冰雹落区的逻辑过程利用简易数据工具，输入某地历史气温与相关气象因子数据，绘制散点图，尝试建立回归模型并预测未来气温举例说明贝叶斯分析在生活中的应用（如疾病诊断、垃圾邮件识别），分析 “先验概率” 与 “新近信息” 的作用分析购物网站个性化推荐的算法逻辑，结合自身浏览、购买经历说明数据与算法的关联完成 21-23 页课堂练习观看视频拓展认知 理解搜索算法的逻辑，体会启发式搜索的高效性拓宽算法视野，强化信息意识理解专家系统的推理机制，落实计算思维理解预测算法的核心逻辑，锻炼数据处理能力深化对预测算法的认知，拓宽应用边界检验对算法应用场景的理解，联系生活实际巩固学生知识掌握程度拓宽学生通信知识边界
课后作业 1、对比蓝牙、Wi-Fi、NFC 的技术特点，各举一个生活中的典型应用场景并简述适配原因。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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