1/5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.討論法：通過如何選擇開發框架和平臺討論，使學生進一步理解開發框架和開發平臺各自適用范圍教學環節教學內容教學活動策略與意圖環節五考核評價與教師小結(10分鐘)1.通過學習通課程平臺，完成本小節的考核評價測試試題。2.通過學習通課程平臺教師端，匯總分析考核評價的總體情況3.教師小結九、反思與改進成功之處：不足之處：課題名稱人工智能與倫理道德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了解人工智能的基本概念、基本特征、社會價值、發展歷程、發展趨勢、應用領域、核心技術及部分算法，熟悉機器學習的基本原理和開發流程，2.學習特點授課對象都是零零后的學生，在學習方面表現出如下特點：（1）喜好電腦與互聯網的應用；（2）喜歡情境設定，參與其中，厭煩平淡無奇的說教；（3）思想活躍，具有較強的求知欲。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1.知識目標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(5分鐘)【問題導入】在新一代人工智能中數據起什么樣的作用？【學習目標】學會辨析人工智能在社會應用中面臨的倫理、道德和法律問題。教師活動1.提出問題，回顧以前所講內容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：復習以前內容，為本次課程做好鋪墊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討論人工智能應用中存在的倫理道德和法律問題(20分鐘)1.自動駕駛技術涉及的倫理和法律問題（1）面臨的倫理困境典型案例：“隧道難題”（2）對傳統的法律法規提出的挑戰典型案例：美國一名橫穿馬路的女子被優步自動駕駛汽車撞傷之后不幸身亡。2.人工智能發展可能會侵犯個人信息權和隱私（1）數據掌控者基于碎片數據提取個人信息形成“用戶畫像”，個人很可能失去了對自身隱私的控制，一些隱私甚至可能處于隨時被窺探的狀態；（2）不法分子販賣數據獲取利益，嚴重侵犯個人的信息權。3.人工智能可能會產生算法偏見算法決策是在用過去預測未來，來自訓練數據或算法設計人員的價值觀嵌入可能導致算法偏見，而過去的偏見作為系統反饋可能會強化這種錯誤，從而使算法傾向于將偏見固化并在未來得到加強。4.人工智能對社會公平的影響（1）信息的不對稱、不透明以及信息知識技術門檻，客觀上會導致并加劇信息壁壘、數字鴻溝等違背社會公平原則的現象與趨勢；（2）人工智能引發的失業問題。5.人工智能產生的權利不對稱問題借助人工智能了解人的偏好和行為甚至超過用戶對自己的了解，企業可以利用這種巨大的權利不對稱達到自己的目的，而用戶則在不知不覺中處于弱勢地位。教師活動1.組織學生分組討論人工智能在社會應用中面臨哪些倫理、道德和法律問題2.給出一些人工智能在社會應用中出現的倫理、道德和法律問題的典型案例，從而啟發引導學生3.總結討論結果并加以補充完善學生活動通過互聯網1.討論法：通過人工智能在社會應用中面臨哪些倫理、道德和法律問題的討論，開拓學生視野，培養良好的數字化學習和交流溝通能力2.案例分析法：通過分析典型應用案例，使學生能夠辨析人工智能在社會應用中面臨的倫理、道德和法律問題教學環節教學內容教學活動策略與意圖環節三討論解決問題的方法(10分鐘)1.公平共享在提供人工智能產品和服務時，應充分尊重和幫助弱勢群體、特殊群體，并根據需要提供相應替代方案，使均等的智能服務惠及不同地區、不同行業和不同群體，讓全體人民公平共享人工智能帶來的益處。2.尊重個人的知情權、同意權和選擇權完善個人同意授權和數據撤銷機制，依照合法、正當、必要和誠信原則處理個人信息，反對任何竊取、篡改、泄露和其他非法收集與利用個人信息的行為。3.加強人工智能管理和倫理道德教育（1）增強企業社會責任感和企業個人自律意識，加強人工智能研發相關活動的自我約束和自我管理，不從事違背倫理道德的人工智能研發；（2）在數據采集和算法開發中，加強倫理審查，充分考慮差異化訴求，避免可能存在的數據與算法偏見。4.提升透明性在人工智能算法設計、實現、應用等環節提升透明性、可解釋性、可理解性、可靠性、可控性，逐步實現人工智能系統可驗證、可審核、可監督、可追溯、可預測、可信賴。5.遵守倫理和法律規范在開發人工智能系統或產品時，既要遵守相應的法律法規，也