6/6課題名稱人工智能開發平臺授課類型理實一體授課對象授課課時所授課程授課地點所授教材一、學情分析本課程授課對象為高職各專業大一學生，課程開設在大一第2學期，學生在知識儲備、學習特點和信息素養的情況如下：1.知識與技能儲備學生有一定的Python編程基礎，對機器學習中一些核心技術和部分算法有了較全面的了解2.學習特點授課對象在學習方面表現出如下特點：（1）喜歡動手實踐，厭煩平淡無奇的說教；（2）樂于接受可視化教學資源，反感靜態紙質學習材料；（3）具有較強的求知欲，希望能夠應用人工智能技術解決一些實際問題。3.信息素養學生具備了基礎的信息技術學科素養，二、教學內容本節課選自拓展模塊5人工智能--5.4人工智能開發平臺和5.5.1圖像分類中部分內容，主要介紹機器學習開發框架、集成開發環境和開發平臺。1.機器學習開發框架2.人工智能集成開發環境3.人工智能開發平臺1.知識目標了解其特點和適用范圍2.能力目標3.素養目標1.教學重點 八、教學環節教學環節教學內容教學活動策略與意圖環節一課程回顧與學習目標(15分鐘)【問題導入】Python語言的主要特點？【學習目標】教師活動1.提出問題，回顧Python語言所學內容2.介紹本單元的學習目標學生活動2.思考記錄1.問題教學法：回顧Python語言，為本次及后面課程做好鋪墊2.講授教學法：介紹學習目標，使學生明確本次課的要求教學環節教學內容教學活動策略與意圖環節二學習機器學習開發框架(15分鐘)1.什么是開發框架開發框架是一個可復用的軟件架構解決方案，它規定了應用的體系結構，闡明軟件體系結構中各層次間及其層次內部各組件間的依賴關系、責任分配和控制流程，表現為一組接口、抽象類以及實例間協作的方法，為組件復用提供了上下文關系。2.TensorFlowTensorFlow是一個由Google公司于2015年開發完成的開源的機器學習框架，是目前最熱門的機器學習框架之一，其主要特點是靈活、成熟、通用、便捷。3.PyTorchPyTorch是一個由Facebook人工智能研究院開發的開源的機器學習框架，是繼TensorFlow之后最受歡迎的機器學習框架，其主要特點如下：（1）用法貼近Python，比TensorFlow更容易上手；（2）簡潔高效，具有靈活易用的接口；（3）具有動態計算圖機制；（4）具有高維數組、自動求導、神經網絡模塊3個聯系緊密的抽象層次；（5）提供了完整的文檔與循序漸進的指南。4.PaddlePaddle框架PaddlePaddle框架是由百度開發的開源深度學習框架，其主要特點如下：（1）兼容動態圖和靜態圖兩種編程方案；（2）提供了大量的預訓練模型；（3）具備大規模工業實踐能力；（4）便于深度學習技術在各種場景下的應用。5.特點及適用范圍TensorFlow穩定性高，性能好，成熟完善，適宜工業應用開發；PyTorch簡潔高效、靈活易用，適合研究人員、初學者、中小規模項目開發；PaddlePaddle框架最大的特點是高效易用、功能豐富，在特定的技術場景下，開發者只要根據自己的數據修改一些超參數就能訓練好模型，特別有利于深度學習模型的分析和使用。教師活動1.講解開發框架的主要作用2.介紹TensorFlow及其特點3.介紹PyTorch及其特點4.介紹PaddlePaddle框架及其特點5.介紹各種框架的適用范圍學生活動2.積極思考3.思考記錄講授法：通過介紹3種常用框架，使學生了解各種框架的特點及適用范圍，為學生選擇框架打下一定的基礎教學環節教學內容教學活動策略與意圖環節三學習集成開發環境(30分鐘)1.PyCharmPyCharm是由JetBrains公司打造的一款專門面向Python的全功能集成開發環境，它帶有代碼編寫、語法高亮、代碼跳轉、智能提示、自動完成、調試、單元測試、項目管理和版本控制等一整套可以幫助用戶在使用Python進行開發時提高效率的工具，為使用Python開發新一代人工智能軟件提供了一組非常好的開發工具。2.JupyterNotebookJupyterNotebook是一個基于Web的交互式計算開發環境。它能將實時運行的代碼、敘事性的文本、數學方程和可視化內容全部組合到一個易于共享的文檔中，可以在其中編輯文檔、編寫程序、運行代碼和展示結果，非常適合人工智能的相關研究及教學展示。教師活動1.介紹兩種集成開發環境的功能和適用范圍2.啟動PyCharm，編寫、運行一個簡單的Python程序3.給出圖像分類源代碼，要求學生在PyCharm中輸入、運行該程序4.指導學生完成Python程序編寫調試學生活動2.跟隨老師一起編寫、運行Python程序3.完成練習4.操作要點記錄四步教學法：通過四步教學法，使學生熟悉PyCharm開發環境，能夠在PyCharm中開發Python程序教學環節教學內容教學活動策略與意圖環節四學習開發平臺(20分鐘)1.什么是人工智能開發平臺人工智能開發平臺通常架設在云上，以硬件架構、軟件框架為基礎，將算力資源、核心框架、基礎模型、開發工具、API或SDK、開源代碼、學習資源、社區等集成在一起開放給開發人員，形成全方位、全流程的開發環境，極大地簡化了AI開發過程，降低了AI的開發和使用門檻，滿足了不同開發層次的需要。2.飛槳開發平臺飛槳(PaddlePaddle)是百度自主研發的開源的深度學習開發平臺。它集深度學習框架、基礎模型庫、端到端開發套件、工具組件和服務平臺于一體，擁有兼顧靈活性和高性能的開發機制、工業級應用效果的模型、超大規模并行深度學習能力、推理引擎一體化設計及系統化服務支持的五大優勢。3.智能鈦機器學習平臺智能鈦機器學習平臺是騰訊公司基于騰訊云的強大計算能力為開發者打造的一站式機器學習開發平臺。平臺內置豐富的算法組件，支持多種算法框架，滿足多種AI應用場景的需求，為用戶提供了從數據接入、數據清洗、數據標注、模型構建、模型訓練、模型評測、模型部署、在線服務、服務監控、應用編排和AI應用開發等全鏈路開發平臺套件。4.AI開發平臺ModelArtsModelArts是面向開發者的一站式人工智能開發平臺，由華為公司研發。ModelArts提供全流程的AI開發服務，可以為機器學習與深度學習提供海量的數據預處理及交互式智能標注、大規模的分布式訓練、自動化的模型生成，具有按需部署端-邊-云模型能力，能夠幫助用戶快速創建和部署模型，管理全周期的AI工作流，實現系統的平滑、穩定和可靠運行。5.如何選擇開發框架和平臺？如果算法創新力度大，應用場景變化多，需要開發者自己完成算法設計、算法實現、算法訓練、算法驗證等步驟，一般應根據問題的技術特點選擇合適的開發框架和集成開發環境進行軟件開發；相反，如果應用問題比較典型，現有的技術能夠完全解決這些問題，則應該選擇已有的人工智能平臺來完成軟件開發。教師活動1.講解什么是人工智能開發平臺2.介紹3個典型開發平臺的功能3.瀏覽飛槳開發平臺4.講解、演示安裝百度飛槳軟件包5.講解、演示安裝預訓練模型6.組織討論如何選擇開發框架和平臺學生活動1.理實一體：通過邊講解邊操作使學生能夠熟悉開發平臺的主要功能2.