人工智能通识_王东、李蓝天_9787302688457

《人工智能通识（高中版）》是清华大中小学人工智能通识教育系列的高中分册，包括人工智能概述、人工智能基础、人工智能应用、人工智能前沿四单元。本书着重培养学生对人工智能基础思想和关键技术的深入理解与应用创新能力，建立人工智能与其他学科交叉融合的前沿视野。
本书既可以作为教师授课的教材或参考资料，也可以作为学生自学的读本。为方便教师开展教学活动，本书配套了完整的教学课件和教学设计方案。本书还配套了实践手册，设计了多种形式的综合实践活动，鼓励学生以探究小组等形式进行深入的研究、发现与创新。

人工智能是一门既古老又年轻的科学。人工智能源于人类对智能机器的渴望，相关的探索可以追溯到两千年前亚里士多德关于人类思维规律的研究。然而，直到1956年的达特茅斯会议之后，人工智能才正式登上历史舞台。今天，人工智能正以前所未有的力量改变着世界，不仅在视觉、听觉、语言、动作这些传统人工智能领域取得长足进展，而且与各个基础学科交叉共融，引发了新一轮技术变革。可以预见，未来人工智能将越来越强大，成为推动人类进步的基础力量。人工智能的强大源于它对人类智能的模拟。我们今天所有的文明成果都基于人类区别于其他生物的独一无二的智能，如果这种智能可以被机器所模拟，可以预见将会给社会带来颠覆性的变革。从这个角度看，近年来人工智能领域那些让人震惊的成就也许只是智能时代来临前的满城风雨，真正让人期待的智能风暴也许就在不远处的地平线上。人工智能时代的到来要求所有人都应具备人工智能的基础素养，特别是青少年学生。这些基础素养至少包括三个方面。首先是人工智能的世界观，即如何认识人工智能，它起源于哪里，当前处于什么阶段，未来会走向何方。其次是人工智能的价值观，即如何全面认识人工智能，既要理解它带来的机遇，也要了解它的潜在风险；既要有拥抱人工智能的开放心态，也要清楚如何合理、合规地使用人工智能。最后是人工智能的方法论，即人工智能有哪些基本原则和基础方法。基于这一思路，我们编制了这套清华大中小学人工智能通识教育系列丛书，其根本目的是帮助青少年建立人工智能的基础素养。为实现这一目标，本丛书从大中小贯通培养的视角来设计基础教育阶段的人工智能通识课程。本丛书将基础教育阶段的人工智能通识教育分为兴趣培养体系构建和知识拓展三个阶段，分别对应小学、初中、高中三个学段。兴趣培养阶段重点在于激发学习兴趣，培养科学精神；体系构建阶段强调对人工智能的整体认知，构建知识体系，培养全局视野；知识拓展阶段关注具体应用背后的关键技术，特别是人工智能在各学科中的前沿应用，为学生选择未来的专业方向提供指导。中国科学院院士张钹教授对丛书的知识体系进行了指导，并对丛书内容进行了审核。本书是清华大中小学人工智能通识教育系列丛书的高中分册，着重培养学生对人工智能基础思想、关键技术的深入理解和应用创新能力，建立人工智能与其他学科交叉融合的前沿视野。本书配套了实践手册，设计了多种形式的综合实践活动，鼓励学生以探究小组等形式进行深入的研究、发现与创新。全书分为4个单元，具体如下。第1单元人工智能概述：讨论人工智能的基本概念、历史起源和发展历程，强调人工智能从知识方法到学习方法，再到大模型的这一历史演进趋势，引导学生建立人工智能历史观，建立对人工智能发展方向的正确判断。同时，强调人工智能带来的风险与伦理挑战，引导学生对人工智能社会影响的辩证思考能力。第2单元人工智能基础：讨论人工智能发展过程中的主流学派和典型技术，深入讨论当前主流的深度学习技术，特别是大模型技术的最新进展，在帮助学生建立人工智能的基础知识框架的同时，让学生了解最新技术进展。第3单元人工智能应用：介绍传统人工智能领域的基本方法和最新进展，包括机器视觉、机器听觉、自然语言处理、机器人技术、信息检索等。引导学生思考不同领域要解决问题的特殊性，了解不同历史时期科学家们所提出的思路与方法，学习当前主流方法的基本原理。第4单元人工智能前沿：介绍人工智能与数学、生物、化学、材料、医学等学科的交叉融合。这是人工智能的最新成就，这些工作正在相关领域引发智能革命，必将对整个社会产生颠覆性的影响。学习这些前沿进展，不仅可以开拓视野，让学生了解在各个领域正在进行的革命性变化，更重要的是为学生未来选择专业和就业方向提供参考。本书既可作为高中教师和学生的参考读物，也可用于高中人工智能通识课教学。为了支持教师开设通识课程，本书配套了丰富的教学资源，包括教学用PPT、实践手册、在线参考文献等。教师可以基于本书内容和这些教学资源设计自己的课程。根据实际教学条件，教师可以因地制宜设计具有本校特色的教学方案。对于较少接触人工智能、建议按本书顺序设计两学期（每周两节）或四学期（每周一节）课程，每学期2/3的学时教师授课，1/3的学时组织分组研讨活动。对于已经有人工智能教学基础的学校，可以将本书内容作为知识框架，结合已有教学设计，形成互动性更强的教学方案。对于教学安排比较紧凑的学校，也可以对本书内容进行浓缩，融入信息科技或科学课堂，为学生提供人工智能的基础知识和前沿进展。不论哪种设计，我们都鼓励教师仔细设计符合学生特点的小组研讨活动。高中阶段的学生们对知识有强烈的渴望，应该鼓励他们主动探索科技前沿，并通过小组研讨的方式交流分享，养成开放、合作的科学家精神。本书配套的实践手册中为教师提供了一些研讨课题，教师可依此为参考设计符合教学实际的课题。本书汇聚了众多专家学者和一线教师的心血。毛丽旦等老师和同学参与了书稿审读工作。文中言老师任本书的美术总指导，张文馨、刘田田、吴翠如等老师参与了绘图工作。蔡云麒、徐艳秋、张航瑜、苏婷、杨澜、黄雪纶、齐晴、王瑗、李鹏琦、袁浚铭、张清茹等老师参与了课程资源制作。谭洪政、利节、李刘浩、邱伟松等老师参与了课程实践和推广工作。卜辉、杨艳铮、刘爱霞等老师参与了组织与服务工作，王文精、卞伟、张天厚、刘田田、宫俊波等老师参与了大量策划、推广工作。人工智能通识教育刚刚起步，不仅在我国还没有形成标准的体系，在世界范围内也没有成熟的方案可以参考。我们希望清华大中小学人工智能通识教育系列丛书能够成为一套样本，为我国乃至全球教育工作者提供系统性、可操作的参考框架。限于编者水平，书中难免存在不足之处，恳请广大读者批评指正。编者 2025年4月前.言

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