資源簡介

(共15張PPT)
情境導入：
本單元主題：智能技術初體驗
數據、算法和算力是人工智能的三大技術基礎，其中，算法是人工智能的核心，算法的發展將直接推動人工智能的發展。
人工智能客服有時會答非所問，這是為什么呢
導航系統為什么能給出多條規劃路徑
《第8課 人工智能中的算法》
2023年浙教版 八年級下冊
-第2單元 智能技術初體驗 -
珠珠老師
信息科技 課件
2022新版課標內容
1
活動1：搜索
2
活動2：推理
《目錄》
信息科技
3
活動3：預測
01
搜索
活動1
01.知識點講解
搜索是人工智能解決問題的基本方法之一，搜索策略的優劣將直接影響智能系統的性能與效率。
搜索一般可分為盲目搜索和啟發式搜索。盲目搜索是按預定的搜索策略進行搜索，需要窮舉解決問題的所有可能的方法，從中得到最優解。啟發式搜索是在搜索過程中加入與問題有關的啟發式信息，用以指導搜索朝著最有希望的方向前進，加速問題的求解過程。
在九宮格棋盤中，放置了編碼為1～8的8個棋子，剩下少個空格，只能通過向空格移動棋子來改變棋盤的布局。如何移動棋子，才能將如圖8-1所示的初始布局變為如圖8-2所示的目標布局，且移動次數最少。
活動1：搜索
01
01.知識點講解
活動1：搜索
01
在初始狀態下,能直接移動到空格的棋子只有4個，分別是:1號、8號、4號和6號。
育目搜索會對每一種可能進行嘗試，并在前一步嘗試的基礎上，繼續進行下一步所有可能的嘗試，窮舉所有可以達到與目標布局相符的走步序列。
啟發式搜索會對初始布局和目標布局進行比對，發現3～7號棋與目標布局一致，移動8號棋后的布局比移動1號棋更接近目標布局，所以選擇移動8號棋，從而得到如圖8-3所示的狀態。接著以圖8-3為初始布局，繼續比對目標布局，進行搜索走步，直至與目標布局完全匹配，則搜索結束，并給出最合理的走步序列。
01.知識點講解
活動1：搜索
01
人工智能中的經典搜索算法還有:盲目搜索中的一致代價搜索、深度受限搜索等;啟發式搜索中的有貪婪最佳優先算法、A*搜索等，還有超越經典算法的其他搜索方法，如爬山法、模擬退火搜索等。
助力知識
02
推理
活動2
01.知識點講解
活動2：推理
02
邏輯推理是人類思維活動的一個重要功能,通過演繹和歸納等手段對已有觀測現象進行分析，并加以判斷。使用計算機模擬人類的思維活動，是人工智能研究方向之一。
專家系統是邏輯推理在人工智能領域的一個重要應用。簡單地說，所謂專家系統，就是具備面向特定領域的專家知識，并能夠基于這些領域知識，以類似專家的思維進行推理，完成某一特定專家任務的計算機系統。
專家系統一般包括人—機交互界面、知識庫和推理機三個主要組成部分。推理機也稱為推理引擎或推理機制，是專家系統的核心，是專家系統處理知識和使用知識獲得結論的機制。推理機會根據用戶提供的信息，結合知識庫中專業領域知識，應用推理規劃來獲取問題的解決方案。如圖8-4所示，災害性天氣預報專家系統可根據當時實際氣象資料，推算出短時內冰雹的落區及概率的大小。
03
預測
活動3
01.知識點講解
活動3：預測
03
人工智能技術在預測學領域發揮出越來越重要的作用，通過預測未來發展趨勢,幫助人們做出科學合理的決策。
回歸分析是人工智能預測的重要技術手段。回歸分析用來了解兩個或者多個變量之間是否相關、相關方向及強度，通過研究分析不同變量之間存在的關系，幫助人們了解在自變量變化時因變量的變化量，建立回歸模型，利用回歸模型進行預測分析。
回歸分析是氣象統計分析中常用的一種方法，尤其在氣象預報中為國內外氣象臺站所常用。例如，要預報某地某月份的平均氣溫(習慣上稱為預報量，用y表示)，需要收集各種與之有關的氣象要素(稱為預報因子，用x、g……表示)，利用回歸分析方法分析預報因子x與y之間的相互關系，根據如圖8-5所示的散點圖確定擬合的函數形式，求出關于x、y的方程式，最后就可以利用方程式對未來的平均氣溫作出預報估計。
01.知識點講解
活動3：預測
03
助力知識
貝葉斯分析是一種根據概率統計知識對數據進行分析的方法。該方法認為，某個事件發生的概率不僅與先前這個事件發生的概率（(稱為先驗概率）有關，而且也與后期計算該事件概率時所觀測到的“新近”信息有關，這些“新近”信息對先驗概率產生影響，從而得到了既考慮了歷史事實、又重視了當前事實的后驗概率。
1.常常有這樣的現象，兩個用戶用手機登錄同一個購物網站，網站推薦給他們的商品完全不一樣。結合所學的知識，試著分析一下原因。
2．現代天氣預報的準確度越來越高，是否也與人工智能中的算法有關呢 請查找資料后和同學一起探討一下吧!
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鞏固練習
1
活動1：搜索
2
活動2：推理
《總結》
信息科技
3
活動3：預測
《感謝觀看》
- Thank for Viewing -
珠珠老師
2023年浙教版 八年級下冊《第8課 人工智能中的算法》教學設計
教學內容分析
本節課是2023年浙教版出版的八年級下冊第二單元第4課。本節課分為四個活動：“搜索”“推理”“預測”三部分內容組成。學生通過小組合作探究學習逐步掌握本節課的知識點，具備一定的小組合作能力、探究能力、創新能力等，提升信息社會責任，綜合提升信息素養。
教學目標及核心素養指向
1、通過對棋局分析、天氣預報專家系統、平均氣溫預測等案例的分析，初步了解搜索、推理和預測在人工智能中的應用（信息意識、計算思維） 2、通過與比傳統方法處理同類問題效果的對比,體會人工智能的高效便捷。（信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任）
教學重難點
教學重點： 1、通過對棋局分析、天氣預報專家系統、平均氣溫預測等案例的分析，初步了解搜索、推理和預測在人工智能中的應用 設計原因：搜索、推理和預測是本節課的主要內容，知識點的滲透需要作為重點內容。 教學難點： 通過與比傳統方法處理同類問題效果的對比,體會人工智能的高效便捷 設計原因：傳統方法處理同類問題效果的對比此部分對學生來說難度較高，應作為難點內容。
教學過程
1、情境導入（3分鐘）
教師活動 學生活動
情境引入：數據、算法和算力是人工智能的三大技術基礎，其中，算法是人工智能的核心，算法的發展將直接推動人工智能的發展。 人工智能客服有時會答非所問，這是為什么呢 導航系統為什么能給出多條規劃路徑 學生聽教師引導生活中的案例,學生討論，回答提問
設計意圖： 激發學生對算法的學習興趣并快速進入學習狀態。
2、新知講授（35分鐘）
教師活動 學生活動
活動1：搜索 知識講解 搜索是人工智能解決問題的基本方法之一，搜索策略的優劣將直接影響智能系統的性能與效率。 搜索一般可分為盲目搜索和啟發式搜索。盲目搜索是按預定的搜索策略進行搜索，需要窮舉解決問題的所有可能的方法，從中得到最優解。啟發式搜索是在搜索過程中加入與問題有關的啟發式信息，用以指導搜索朝著最有希望的方向前進，加速問題的求解過程。 在九宮格棋盤中，放置了編碼為1～8的8個棋子，剩下少個空格，只能通過向空格移動棋子來改變棋盤的布局。如何移動棋子，才能將如圖8-1所示的初始布局變為如圖8-2所示的目標布局，且移動次數最少。 在初始狀態下,能直接移動到空格的棋子只有4個，分別是:1號、8號、4號和6號。 育目搜索會對每一種可能進行嘗試，并在前一步嘗試的基礎上，繼續進行下一步所有可能的嘗試，窮舉所有可以達到與目標布局相符的走步序列。 啟發式搜索會對初始布局和目標布局進行比對，發現3～7號棋與目標布局一致，移動8號棋后的布局比移動1號棋更接近目標布局，所以選擇移動8號棋，從而得到如圖8-3所示的狀態。接著以圖8-3為初始布局，繼續比對目標布局，進行搜索走步，直至與目標布局完全匹配，則搜索結束，并給出最合理的走步序列。 重點知識 人工智能中的經典搜索算法還有:盲目搜索中的一致代價搜索、深度受限搜索等;啟發式搜索中的有貪婪最佳優先算法、A*搜索等，還有超越經典算法的其他搜索方法，如爬山法、模擬退火搜索等。 活動2：推理 知識講解 邏輯推理是人類思維活動的一個重要功能,通過演繹和歸納等手段對已有觀測現象進行分析，并加以判斷。使用計算機模擬人類的思維活動，是人工智能研究方向之一。 專家系統是邏輯推理在人工智能領域的一個重要應用。簡單地說，所謂專家系統，就是具備面向特定領域的專家知識，并能夠基于這些領域知識，以類似專家的思維進行推理，完成某一特定專家任務的計算機系統。 專家系統一般包括人—機交互界面、知識庫和推理機三個主要組成部分。推理機也稱為推理引擎或推理機制，是專家系統的核心，是專家系統處理知識和使用知識獲得結論的機制。推理機會根據用戶提供的信息，結合知識庫中專業領域知識，應用推理規劃來獲取問題的解決方案。如圖8-4所示，災害性天氣預報專家系統可根據當時實際氣象資料，推算出短時內冰雹的落區及概率的大小。 活動3：預測 知識講解 人工智能技術在預測學領域發揮出越來越重要的作用，通過預測未來發展趨勢,幫助人們做出科學合理的決策。 回歸分析是人工智能預測的重要技術手段。回歸分析用來了解兩個或者多個變量之間是否相關、相關方向及強度，通過研究分析不同變量之間存在的關系，幫助人們了解在自變量變化時因變量的變化量，建立回歸模型，利用回歸模型進行預測分析。 回歸分析是氣象統計分析中常用的一種方法，尤其在氣象預報中為國內外氣象臺站所常用。例如，要預報某地某月份的平均氣溫(習慣上稱為預報量，用y表示)，需要收集各種與之有關的氣象要素(稱為預報因子，用x、g……表示)，利用回歸分析方法分析預報因子x與y之間的相互關系，根據如圖8-5所示的散點圖確定擬合的函數形式，求出關于x、y的方程式，最后就可以利用方程式對未來的平均氣溫作出預報估計。 重點知識 貝葉斯分析是一種根據概率統計知識對數據進行分析的方法。該方法認為，某個事件發生的概率不僅與先前這個事件發生的概率（(稱為先驗概率）有關，而且也與后期計算該事件概率時所觀測到的“新近”信息有關，這些“新近”信息對先驗概率產生影響，從而得到了既考慮了歷史事實、又重視了當前事實的后驗概率。 學生通過教師的講解，以小組合作的方式，開展探討交流，完成任務 活動1：搜索 小組合作探究 1.用棋局分析案例，簡要說明盲目搜索和啟發式搜索。 活動2：推理 小組合作探究 用天氣預報專家系統案例，理解推理在人工智能中的應用。 活動3：預測 小組合作探究 1.用平均氣溫預測案例，理解預測在人工智能中的應用。
設計意圖: 培養學生獨立思考的能力，提高核心素養。
3、課堂小結（7分鐘）
教師活動 學生活動
總結本課內容： 活動1：搜索 活動2：推理 活動3：預測 學生一同回答并梳理知識
設計意圖： 幫助學生梳理本節課知識，加深學生對知識的理解。(共1張PPT)
學習單
211
活動1：搜索
用棋局分析案例，簡要說明盲目搜索和啟發式搜索。
思考與討論
班級：8年__班
組別：______
2
活動2：推理
用天氣預報專家系統案例，理解推理在人工智能中的應用。
實踐探究
3
活動3：預測
用平均氣溫預測案例，理解預測在人工智能中的應用。
實踐探究《第8課 人工智能中的算法》作業設計
作業分析
作業類型 基礎型作業 探究型作業 實踐型作業 跨學科綜合作業
作業類別 課時作業 單元作業 學期作業
應用場景 課前預習 課中練習 課后作業
作業對象 全體學生作業 學生根據情況可選作業
設計思路 本作業設計旨在通過填空題、選擇題和實踐題三種題型，全面考查學生對算法基本概念、特性及應用的掌握情況。通過不同題型的組合，既檢驗學生的理論知識，又鍛煉其實際操作能力，促進學生對算法在人工智能中重要性的理解。
作業內容
一、填空題【難度等級：★★★★】
1. 算法是解決問題的一系列明確、有限的步驟，它通常包括輸入、______和輸出三個基本部分。
2. 在人工智能中，算法用于模擬人類的思維過程，以實現______的功能，如語音識別、圖像識別等。
3. 常見的算法類型有搜索算法、排序算法、______算法等，它們在不同的應用場景中發揮著重要作用。
4. 算法的效率通常通過時間復雜度和______復雜度來衡量，它們分別反映了算法執行所需的時間和空間資源。
5. 在編寫算法時，我們需要考慮算法的______性，即算法能否在有限步驟內得到正確結果，并且每一步都是明確的。
二、選擇題【難度等級：★★★】
1. 算法是解決特定問題的一組（ ）
A. 數據輸入
B. 明確、有限的步驟
C. 編程語言
D. 運算結果
2. 在人工智能領域，算法的主要作用是（ ）
A. 存儲數據
B. 模擬人類智能
C. 傳輸信息
D. 控制硬件設備
3. 下列哪項不屬于算法的基本特性？（ ）
A. 有限性
B. 明確性
C. 無限循環
D. 無二義性
4. 算法的時間復雜度主要衡量的是（ ）
A. 算法占用的存儲空間大小
B. 算法執行所需的時間長短
C. 算法中包含的語句數量
D. 算法處理數據的類型
5. 在人工智能中，通過調整算法參數來優化算法性能的過程稱為（ ）
A. 算法設計
B. 算法實現
C. 算法調試
D. 算法優化
三、實踐題【難度等級：★★★★★】
1. 請編寫一個簡單的排序算法（如冒泡排序），并使用偽代碼或實際編程語言描述其步驟。通過具體例子說明該算法如何對一組數據進行排序。
2. 使用搜索引擎或相關在線資源，查找一種在人工智能領域廣泛應用的算法（如神經網絡算法、決策樹算法等），并簡述其基本原理和應用場景。
3. 設計一個基于算法的小游戲或簡單應用，如猜數字游戲或自動計算器等。說明你在設計過程中如何應用算法來實現特定的功能，并給出實現步驟和結果展示。

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