《人工智能技术与应用》课程教学大纲.docx

人工智能技术与应用课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：101145123509课:程名称（中/英文）人工智能技术及应用,'Artificia1.inte1.1.igencetechno1.ogyand<pp1.icati>n课程类别：专业选修课程学分；2总学时：32埋论学时：32实脸/实践学时：0适用专业：金属材料工程适用对象：本科先修课程：程序设计班础教学环境：多媒体教室开课学院：材料科学与工程学院二、课程简介1 .课程任务与目的本课程的教学,使学生初步了耨人工智能的基本原理.初步学习和掌握人工智能的基本方法，具有正确使用和维护人工智能的浦本知识，帮助学生形成对人工钟能一般应用的轮梆性认识,运用有关资料设计简单人工智能的能力，使学生具备在面对本专业工程实际向SS时，应用人工智能的思维和方法分析并解决向魄的能力，且具有一定的创新意识，为学生今后在相关领域进行后继专业课程学习和在从事设计工作中应用人工智能方法更定必要的基础.在本课程中,枳极宜讲“中国制造2025”和“国家人工智能产业综合标准化体系建设指南”等国家政策与发展目标,同时引入大成“中国力量”、“中国声音”和“大国工匠”事例,弘扬科学家精神，激发学生勇于创新、崇尚科学等品质,鼓励学生建立四个自信，以及投入经济建设一戌建功立业的热怵，2 .对接培养的岗位能力掌握人工科能组成基本原理，知识表示、确定性和不确定性推埋、搜索策略的概念,能峥使用进化律法、群智能算法,运用计算机进行人工智能系统开发具有综合运用所学知识分析和解决问题的能力.三、课程敦学目标1.课程对毕业要求的支撑I毕业要求指标点4.2）健第基于科学原理，识别对象特征，综合运用C业知识对金属材料相关的工程问题iS行实验设计；毕业要求指标点5.2J能膨选择、开发或创造性地应用现代工程工具和信息技术工具.对金胆材料的虹朵工程向Sfi进行预测与模拟.并能够理解其局限性.工课程数学目标对应事业要求指标点,具体内容如下教学目标1：使学牛.对人工智能的发展概况、基本原理和应用领域有初步了解，对主要技术及应用有一定掌握，启发学生对人工智能的兴趣，培养知识创新和技术创新能力，初步形成利用人工智能知识与技术分析本专业向题和解决向阳的意愿.（支撑毕业要求指标点4.2）教学目标2：具有良好的科学文化、职业道德和技术文化家养.在面对工程同跑时.能畴趋子人工智能的原理、来用科学方法对问题进行研究并设计实验.进行探索和分析讨论.具有应用人工智能的思维和方法解决问题的能力。在实践中,具有团队意识、表达能力、社交能力、文献杳同等索质与能力：具备以能力为导向的知识储备，具有不断学习和推广新技术的创新和进取新神，（支摊毕业要求指标点5.2）四、教学课时安排（-学时分配主题或知识点教学内容总学时学时完成课程教学目标讲课实脸实践主侬或知识点I人工智能基础认知22OO1、2、3主跑或知识点2知识表示、搜索技术22OO1、2、3主题或知识点3推理方法22OO1、2、3主题或知识点4专家系统22OO1、2.3主题或知识点5人工神经网络、机器学习22OO1、2、3主题或知识点6视觉与语音识别22OO1、2、3主题或知识点7自然语言理解及其应用22OOK2、3主题或知识点8AI+制造22OOk2、3主胭或知AI+建筑22OOk2、3识点9主题或知识点IOA1.+交通22001、2、3主题或知识点I1.AI+医疗22001、2、3主题或知识点12AI+教育A1.+商业22001、2、3主跑或知识点13新一代人工智能生态22001、2、3主题或知识点14人工智能对社会的影响2200k2、3主题或知识点15人工智能素养22001.2、3主题或知识点16人工智能前沿22001、2、3合计323200五、教学内容及饯学设计主J或知识点1人工智帼基蠲认知1 .教学内容人工智能的基本概念、人工智能发展商史、人工智能内涵与外延、人工智能主要研究领域。课程思政：以中国人工智能突出贡献科学家吴文俊为例,学习吴文俊院士将中国古代数学史发扬光大的故事，激发学生终生持续学习的意志，树立文化自伯和爱国热情，以求为中国人工智能添添瓦.2 .教学重点人工皆能君本概念、人工智能内涵与外筵、人工智能主要研究缴域。3 .教学观点人工智能的基本概念.4 .教学方案谀计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体投课,授课过程中采用何跑互动式、讨i仑式、案例式、启发式等教学方法,在教与学过程中可以随时提问,展开讨论，教师后发式引导等方式，同时在课程中群加思政内容。主题或知识点2知识表示、搜索技术1 .教学内容知识的概会与表示、阶谓词逻辑知识表示法、产生式表示法、框架表示法、语义网络表示衣示法、知识图谱搜索的概念、盲目的图搜索策略、启发式图搜索策略、与或图搜索.课程思政：讲解“红军知识图谱r解红军发展历史和红军娟制变迁历史.领会红军长征精神.提升学生的政治素养.培养研究求实的科学态度与不畏困雄.刻苦钻研的精神.强化学生的创新精神与团队意识。2 .教学重点知识的概含与表示、阶谓词逻辑知识表示法、产生式表示法、框架表示法、知识图谱盲目的图搜索策略、启发式图搜索策略.3 .教学难点知识图谱、启发式图搜索策略.4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，授课过程中采用问题互动式、讨论式、案例式、启发式等教学方法,在敕与学过程中可以随时提问，展开讨论，教师启发式弓I野等方式，同时在课程中添加思政内容.主愿成知识点3推理方法1 .教学内容推理的册本概念、确定推理方法、不确定推理方法.课程思政：讲解“：十四字”的凝练过程，府助学生深入了解社会主义核心价值观内涵，梃升其思辨和总结归纳能力,引导学生的自我成长.2 .教学里点归结反演、应用打结原理求解问遨'主观BayeS理论.3 .教学难点归结反演、应用归结原理求解问魄、主观BayeS理论,4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段采用课堂多媒体校深，授课过程中采用问Sfi互动式、讨论式、案例式、后发式等教学方法.在教与学过程中可以的时提问,展开讨论.敦I币启发式引导等方式,同时在课程中添加思政内容.5 题或知识点4专家系统1 .教学内容专家系统的产生与发展、专家系统的概念、专家系统的工作原理、知识获取的主要过程与模式、专家系统的建立、专家系统实例、专家系统的开发工具。课程思政：组织学生讨论“专家变病家”的社会附象及其深层次原因，引导学生形成独立思考和思辨能力，以及求直、务实、科学奉献的精神，2 .教学里点专家系统的概念、专家系统的工作原理、知识获取的主要过程与模式、专家系统的建立、专家系统实例.3 .教学难点专家系统的工作原理、知识获取的主要过程与模式、专家系统的建立。4 .教学方案设计（含教学方法、教学平段）采用课堂多媒体校课.授课过程中果用同题互动式、讨论式、案例式、后发式等教学方法.在教与学过程中可以随时提问,展开讨论.教师启发式引导等方式,同时在课程中添加思政内容.主题或知识点5人工相转网络机»学习1 .教学内容神经网络及其学习算法、BP神羟网络的应用、HoPfiC1.d神经网络及其改进、HopfiC1.d神经脚络的应用、HoPfiCId神经网络优化方法求解JSP、卷积神经网络及其应用.机零学习的基本概念、符号学习、知识发现与数据论掘、深度学习.课程思政：基于回归分析方法建立2020年春季新冠肺炎疫情的预测与防控模型,在港移歌化中令学生感受到此次技华防控中我国政府的决策部君在阻断病毒传播中起到的决定性作用,影显了中国共产党翼导和中国特色社会主义制度的显存优势。2 .教学重点神经网络及其学习算法、BP神经网络的应用、Hopfie1.d神经网络及其改进.符号学习、知识发现与数据挖抠、深度学习.3 .教学难点BP神经网络的应用、Hopfie1.d神经网络及其改进.符号学习、知识发现与数据挖掘.4 .教学方案谀计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体投探,授课过程中采用何越互动式、讨i仑式、案例式、启发式等教学方法,在教与学过程中可以随时提问,展开讨论，教师后发式引导等方式，同时在课程中群加思政内容。主题成知识点6视竟与语IHR别1 .教学内容计算机视觉基础、计算机视觉任务、语音识别.课程思政；以两四五百年以前果子和他的学生做世界上第一个小孔成倒像的实验的历史记录为引，和学生讨论传统文化的重要性，提升学生的民族自斌感，2 .教学里点计停机视觉基础、计算机视觉任务、谱音识别.3 .教学难点计笄机觇觉基础、计算机视觉任务、语音识别.4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，授课过程中采用问题互动式、讨论式、案例式、启发式等教学方法,在教与学过程中可以MI时提问，展开讨论,教师后发式引导等方式,同时在课程中添加思政内容.主题或知识点7自然语言理解及其应用1 .教学内容自然语言理解的概念与发展简史、语言处理过程的层次、语法分析、句法分析、语义分析、基于语料原的大规模文本处埋、机器触洋、语音识别、基于陷马尔可夫模型语音识别方法.课程思政：分享汉字信息处理技术难题攻克历程.培养学生严谨的科学分析态度和精益求精的工匠精神，弘扬中华优秀传统文化,增进同学们的民族自家感和爱国情怀.2 .教学Hi点语言处理过程的层次、语法分析、句法分析、语义分析，3 .教学碓点语法分析、句法分析、谙义分析。4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，授课过程中来用问题互动式、讨论式、案例式、后发式等教学方法，在教与学过程中可以随时提问，展开讨论，教师启发式耳导等方式，同时在课程中添加思政内容.主J或知识点8Ai÷*Uft1 .教学内容四次工业革命的介、未来制造业物想、机器人、人工智能制造业优势、人工卸健在制造业的研究方向。课程思政：讲解人工智能算法迭代过程，引导学生思考百折不挠、坚持不银的重要性,明门事物发展的曲折性.2 .教学重点四次工业革命简介、人工智能制造业优势、人工智能在制造业的研究方向。3 .教学观点四次工业革命简介、人工智能制造业优势、人工智能在制造业的研究方向.4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授深,授课过程中采用问题互动式、讨论式、案例式、启发式等教学方法，在教与学过程中可以随时提问，展开讨论，教师启发式引导等方式，同时在课程中诙加思政内容。主题或知识点9AI建筑1 .教学内容智能建筑、智能家居、智能期房课程思政：讲解战国节子劝学名句内涵，引导学生理辘、认同进而追求超越自我、创新突破、实现卓越的工匠粕神，同时提升文化自信和民族自豪感.2 .教学Hi点智能建设概念、智能建筑组成要素、智能家居技术特点.3 .教学难点智能建设概念、智能建筑组成要素、智能家居技术特点.4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，授课过程中采用问题互动式、讨论式、案例式、启发式等教学方法，在教与学过程中可以随时提问，展开讨论，教师启发式耳导等方式，同时在课程中添加思政内容.5 题或颊识点IOA1+交通1 .教学内容智能汽车技术原理、智能交通系统构成、智能交通应用场景，课程思政：选取具有代我性的案例,如自动驾驶汽车的道能困境等，引导学生思考技术背后的道德和伦理同SS,培养学生的批判性思维.2 .教学重点智能汽车技术原理,智能交通系统何成、哲健交通应用场景。3 .教学难点智能汽车技术原理.4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授i果，授课过程中采用同题互动式、讨论式、案例式、后发式等教学方法，在教与学过程中可以随时提问，展开讨论,教师启发式弓I导等方式,同时在课程中添加思政内容。主题或知识点11A1.联疗1 .教学内容人工智能在医疗中的应用、人工智能在医疗领域面临的挑战.课程思政：通过实际案例，使学生深刻理解人工智能在疫情防控等医疗领域中的应用，培养学生不怕用选、勇于探索粘神，并使学生了解自我发展方向和实现自我成长，提升学生们的主人触精神，提诲爱国主义情怀。2 .教学范点人E智能在医疗中的应用、人工智能在医疗领域面临的挑战.3 .教学难点人工智能在医疔中的应用、人工¾1能在医疗领域面临的挑战。4 .教学方案设计（含教学方法、教学平段）采用课堂多媒体授课，授课过程中采用问题互动式、讨论式、案例式、启发式等教学方法,在教与学过程中可以前时提问,展开讨论,教师后发式引导等方式,同时在课程中添加思政内容.主JH或知识点12AI+U11TA1+商业1 .教学内容教可A1.技术构成、人工智能时代的教师职员、人工智能新电商改变与曲势、智能物流与智能仓储.课程思政,借助影视作品片段,用案例和讨论的方式引发学生思考人工智能技术对社会、经济、道地等方面的影响.比如通过学习A1.PhaGC的发展历程引导学生树立个人学习并非一蹴而就，需要不断更新自我、终身学习的观念。2 .教学由点数育A1.技术构成、人工智能新电商改变与趋势.3 .教学雄点教育A1.技术构成、人工智能新电商改变与趋势.4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多探体授课,授课过程中采用问题W动式、讨论式、案例式、启发式等教学方法,在教与学过程中可以随时提问，展开讨论，教师启发式引导等方式，同时在课程中添加思政内容。主题或知识点13新一代人工智能生喜1 .教学内容物联网、公计算、大数据、区域块。课程思政：解读国家人工智能产业综合标准化体系建设指南3,让学生时刻关注国家科技情况,提升爱国主义情怀.将理论与实际相结合,提拓学生处理实际问跑的能力.引导学生思考应该如何增强自身实力,提高社会竞争力.2 .教学重点物联网、云计算、大数据、区域块等的明础知识。3 .教学观点物联网、云计算、大数据、区域块等的基础知识.4 .教学方案设计（含教学方法.教学手段采用课堂多媒体授课.授课过程中采用问题互动式、讨论式、窠例式、启发式等教学方法，在教与学过程中可以随时提问，展开讨论，教师启发式引导等方式，同时在课程中而加思政内容。5 或知识点14人工智能对社会的影响1 .教学内容人工智能重新定义工作、人工智能创业项目.课程思政：学牛.小组讨论无人驾驶出租车对传统出租乍行业的冲击，引寻学生思考技术发展的社会影响以及背后的道伤和伦理闷鹿，培养学生的批判性思地及终身学习观念。2 .教学由点人工智能曳新定义工作、人工智能创业项目.3 .教学雄点人工智能重新定义工作、人工智能创业项目.4 .教学方窠设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，授课过程中采用同题互动式、讨论式、案例式、启发式簪教学方法,在教与学过程中可以随时提问，展开讨论，教师启发式引导等方式,同时在课程中添加思政内容.5 意成知识点15人工智能素养1 .教学内容人工智能思维、应具有的人工智能能力。课程思政：通过讲解“知识”概念的历史受迂，激发学生的学习兴趣和探索欲望，培养学生求真务实、独立思考的科研素格，以及终身学习观念.2 .教学重点人工智能思维、应具有的人工智能能力。3 .教学观点人工智能思维、应具有的人工智能能力"4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授深,授课过程中采用问题互动式、讨论式、案例式、启发式等教学方法，在教与学过程中可以随时提问，展开讨论，教师启发式引导等方式，同时在课程中诙加思政内容。5 或知识点16人工智能前沿1 .教学内容人工智能桎梏、母子计算、机器学习未来、3D打印技术、群体智能与仿生计算等.课程思政：通过周程王与假师的传说故事,感受中国历史文化的力量，树立文化自信和爱国主义精神.通过对比国内外人工智优发展现状，树立危机意识、强苦奋斗精神，以求为中国人工智能添痔添瓦.2 .教学柬点人工智能桎梏、母子计算、机那学习未来、3D打印技术、群体智能与仿生计算等.3 .教学雄点人工智能桎梏、地子计算、机器学习未来、3D打卬技术、群体智能与仿生计算等。4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）采用课堂多媒体授课，授课过程中采用同题互动式、讨论式、案例式、启发式簪教学方法,在教与学过程中可以随时提问，展开讨论，教师启发式引导等方式,同时在课程中添加思政内容.六、学生成绩评定1 .课程考核方式及比例本课程考核学生获取知识的能力、应用所学知识分析问题和解决问题能力、实践动手能力和创新能力等；考核方式采用I常考勤及课堂表现、作业、扩展项目（包括但不限尸主遨阅读、话题讨论、分殂任务等）、阶段测验、期末考试（开卷、大论文）等多种形式、多个阶段的全过程考核：其中考勤及课堂友现10%、作业15%、犷展项目15%、阶段刈验10%和期末考试（开卷、大论文）50%.学生成绩评定表老核方式平时成绩期中考试IW未考试出岫作业课堂表现阶段测验答箝项目小论文咒他V成绩比5155101550例2 .课程目标考样方式阳fr<本课程教学目标与考核方式评价权屯如非所示:课程教学目标与考核方式评价权用我支撑毕业要求指标点考核评价方式权*（%）过程性考核期末考试it课程教学目标出勤及课直作业及阶段险IrJiJi目教学目标I指标点1.3515815-3043-58教学目标2指标点2.3510715-2537-47合计102515501003 .成喙评价标准平时成绩评定及考核标准（样例考核结果及标准优秀（90-100分良好（8（K89分）中等（71K79分）及格（如69分）不及格（v60分）出劭及潺堂及现（i%>无迟到、早退、r课现象.积极备加勰堂讨论.井有自己独到的见解.他郎准曲回答何题.并有自己独到的见解偶尔在迟到、早退现象,较为积极拶加课金讨论,能放it确回答回Ifi.并搬出自己的见解ff1.早退现象.能够主动翁和课堂讨论,能够回答向福在迟到、犀退.W尔有旷课现象，»与课堂讨论,基本能回答相关问18迟到，早退、旷课较多.不能有效警加课堂讨论.回答不出所行问虺作业（IS%）熊*独立完成作业.作业完成耍优秀.能终灵活运用所学知风和理论解决“S并获得正确结论能够Hi在完成作业,完成境较高，能纺运用所学知识和理论解决问a并耗用正确结论能够独立完成作业.完成殖符合要求.能修运M所学知识和理论快决问明，并荻得仃效结论城本能第独立完成作业,部分眼目解杵存在抄袭现象.运用所学知识和理论解决何国的能力塔本符合要求不能独立完成”业.存在明显抄必现象,不具备运用所学知现和理论解决“咫的能力阶段测验完成所仃阶段君验,根据妻考答案评分，总评成纨为完成所在阶段测½.根据参考拧案押定分，总那成绩完成所有附皎洌验.根据参考答案评分，总评成绩为中等完成所有阶段测.根据参与拧案理分,总评成绩为没有完成阶皎测试,根据参考答窠评分,Sw1.成锁不优秀Mtft及格及格扩展项目（15%）积极答加上圆阳读、话JsI讨论、分级任芬等.独必£协助团队完成任务,总体评价为优秀.较为职极加主麴何读、话的讨论、分组任务等.较好投立或协助团队完成任务，总体过价为优良.枳极参加主题他注、话通讨论、分组任务等，j以独立或仍助团队完成任务，总体坪价为中等.技少加主题俯读、话咫讨论、分组任务等较班独堂或协助团队完成任务,总体评价为及格，不参加主题同读、话的讨论、分沮任务等不健独立或砂助团队完成任务，总体评价为不及格.课程教学E1.标评价标准（样例考核环节考桢结果及标准评估项目及权直优秀（901.00分）良好（注89分）中等（7079分）及格（60-69分）不及格（60分）熟等人工转徒的发我为熟愚人工智能了解人工智能的发格本了解人工智能对人工智能技术的展过程.夔本理论、的发展过程.塞本照过程'基本理论'的发改过程'整本基本理论.分类、梏本方法和应用颔理诒、选本方法和基本方法和应用领理论.基本方法和发收、应用领域等城，粽台掌握人工应用领域，较好拿域，熟悉人工招便底用加域，可筒单跳乏正确而全面的智能羽成战本Ki援人工智能姐成她如成塔本原理，知描述人工智能姐成认知，不健正旧描理，知识表示、的4*Kifi!.知识表示、识表示、潴定性和系本原理，知识我述和应用人工招能定性和不确定性推确定性和不询定性不确定性推理、搜示.确定性和不确中£塞的分析方理、挖索策略的韩推理，搜索谊电的素策略的极态,对定性推理、搜冬策法.不徒理解较为念,解够正确使阳概念,能够较为正进化算法、肝智能砧的概念,以及进符的人工智能装照教学目标I进化镰法、解智能确使用进化算法、算法分析实际向电化。法、Iir智能算Ki理图.疗法分析实际MK.能够实时追踪更新该领域内热点和行业发展方向，正确隼握常用人工智能知识和控制方法,兼得相应基本如识.能幅设计简单人工智能装我朦理图.群智,能力法分析实际时虺，对该领域内热点和行业发展方向有清断认知.能缈较熟练享寿常用人工智能知识和楂制方法,获得相应些本知识.能绯设计商单人工W能装置0理图.过程行所解.核为嬷悉该领域内热点和行业发展方向付清晰认知，熟悉掌IS常用人工智能知识和控制方法,获得相应塞木知识.然Sj单人工智能装置原理图.法笠方法.较为题息常用人工智能如议和控制方法,荻汨相应数本如织,能理解较为前的人工智能装？I原理IS.教学目标2能终熟练结合芍关标族、贱范好有关技术货料和专业知识，JEMUiRAT日能在材料科学与】：程及其相关学科中的应用现状及其发展Q势,具有给合运用所学知识分析问题和解决HIS的能力.并理解其局索性.能绯较为熟练结合有关标准、埋费等有关技术贵料和专业知识.茶本认识人工智能在材料科学与工程及其相关学科中的应用现状及其发展船劣，A的煤合运用所学知识分析,解决某些何勒的能力.并理解耳局架性能够在指导下结合有关标准.双数警有关技术资料和专业知识.基本正上认识人工智能在材料科学与工程及其相关学科中的应用现状及其发笈幻势，J!竹综合运用所学知识分析.解决某些何题的使力.并理解冗局限性.能终在折年F结合有关标准,妙范笥有关技术资料和专业知识.塔本认识人工智施在材料中学与工程及其相关学科中的应用现状及“发笈总劣，ts.合运用所学知识分析、解决某线HiS的能力有限.在指导F仍无法站合书关标准、设的尊有关技术资料和专业知识.去正确认识人工钟健任村科科学与工程及其相关学科中的应用现状及其发展IO势,解决某些问题的能力均较短.七、教材、)考书目、K要文献以及1*程网络资源建议教材：程显毅等主编.人工智能技术及应用.机械工业出版社，2022主要参考书：(1)跳蜴凡主编.人工智能技术及应用,中国电力出版社,2008(2)王万良等主编,人工智能导论.高等教百出版社,2017(3)罗素等主编.殷建平等译.人工智能.清华大学出版社，2013(4)王万良等主编.人工智能及其应用.海等敕刊出版社，2016课程网络资源：(I)人工智能基础：h"p8:,'，'www.iccursc1.63.org，couNCODUT2065(>28<)1.(2)人I：智能模型,算法：http%'www.ic<,ursc163.orgcOUrsC,'ZJI；-1003377()27(3)人工智能号论：hupJ,'www.iCourSC163.org/COUniC,'ZJUT-1002694018