课程思政教学案例---毛岩：人工智能基础

课程名称        

人工智能基础        

本次课程目标：        

1）了解手机语音助手和语音识别  2）了解LAS模型        

思政育人目标：        

    1）民族荣誉感        

    2）民族认同感        

（500字以上，图文并茂）        

一、实施过程        

    1、引入视频，说明手机助手应用的普遍性。        

    2、对比小度音箱讨论手机助手与小度音箱的异同点。(电源、能耗等)        

3、说明手机助手的重要性及常见手机助手的唤醒词。        

4、引出华为手机，看上图华为手机的发展过程说明中国企业创新。        

5、理性分析自2020年4季度以后华为手机销量急剧下滑的始末，与手机芯片限制，以及中国芯片行业的发展现状。        

6、语音识别任务。        

7、数据格式与模型源码分析        

二、取得成效        

在案例实施过程中，以学生较为熟悉的手机助手为例，通过对比与小度音箱的异同点，进行了对比归纳总结，学生对于问题的探索性讨论可以更加深入的思考理解所讲解案例的功能。        

通过手机助手功能的引入及唤醒词关键字，可以让学生以较熟悉的内容参与到课程讨论之中，进而自然过渡到在市场上广受推崇的华为手机，从而引申到华为的企业创新和领先的科技研发。客观理性的分析华为手机产受限和国外通过对中国芯片供给进行制裁影响到整个手机产业链的发展。通过分析芯片的类别以及生产过程，让学生理解中国对芯片产业的大力支持，激发学生的使命感。        

通过本次课程的学习让学生对手机语音助手的实现方式有了直观地掌握，了解了常见语音交互控制功能背后所隐藏的深度学习技术。对手机行业发展了解增强了使命感和自豪感，通过对手机芯片行业的发展让学生具有危机意识与民族认同感。        

三、教学反思        

1、恰当案例选取是专业基础类课程的必要环节，有利于学生的学习。        

2、课程知识点的层层递进、归纳讲解，有利于课程展开，以及课程内容深入学习，温故而知新的对比学习方式有利于学生知识面拓展。        

课程名称        

人工智能基础        

本次课程目标：        

1）了解智能印象和智能硬件  2）了解TTS和ASR        

思政育人目标：        

1）中国的大国创新精神增强民族自豪感        

2）认识到自主创新的重要意义与价值        

一、实施过程        

1、引课智能音箱应用介绍        

2、智能音箱的淘气记录（Alxa、汉堡王）        

3、智能音箱硬件组成及工作原理        

4、引出百度智能硬件产业及软硬件案例开发平台，增强大国荣誉感。        

5、由语音处理引出科大讯飞的语音处理应用及录音笔、词典笔等硬件，在中文社区领域极大提升语音应用范围，说明自主创新的重要性。        

6、智能音箱在智能家居应用中的核心地位        

7、语音处理分类及应用实例实现（ASR TTS）        

二、取得成效        

本案例的切入点选取的当前消费类电子领域较为实用且应用普遍的小度智能语音音箱，其技术点涵盖了语音识别ASR、语音合成TTS、聊天机器人Chatbot以及智能硬件设计等部分，智能音箱的出现是在传统音箱基础上结合人工智能技术进行的科技创新，具有很强的技术思想引领意义。同时由于智能音箱的语音应用、自然语言处理等功能与前期自然语言文本处理，后期的语音处理及智能硬件内容形成很好的呼应，起到了承上启下案例之间贯穿相连以便于温故知新、相互对照、启发讨论案例的目的，便于课程拓展。        

百度在中文社区的语音、图像、自然语言处理和用户画像、智能硬件等领域均在科技行业处于前沿水平，其核心理念全面拥抱人工智能使得百度的科技创新不断进行，为我国争得了人工智能领域的科技话语权。科大讯飞则在语音处理、翻译领域进行深耕，其业务应用不断拓展，证明了自主创新的重要性，为学生以实例形式进行了讲述、讨论。由于本案例后续会继续拓展模型讲解不深学生较为适应，感觉具有较强的实用性，拓展了知识体系。        

三、教学反思        

1、课程内容的切入角度可以更深入生活中常见案例学生更容易有共鸣感，更加增进课堂教学效果，提升教学质量。        

2、语音处理任务可以考虑将深入的模型和案例单独设课或单独讲解，实现教学分级的目的。        

课程名称        

人工智能基础        

本次课程目标：        

1）了解四旋翼控制原理  2）了解机器人及总线控制        

思政育人目标：        

1）大疆无人机增强民族自豪感、工匠精神        

2）四足仿生机器人说明模仿、创新、创造的学习创新过程        

（500字以上，图文并茂）        

一、实施过程        

1、视频引入四旋翼无人机及应用        

2、说明无人机分类及飞行原理        

3、无人机的所有输入部件与控制部件组成及关键核心技术        

4、大疆无人机的技术创新彰显大国工匠精神        

5、四足仿生机器人的应用领域创新拓展        

6、智能硬件控制芯片、传感器原理、执行部件控制总线协议        

7、案例分析六足机器人控制        

二、取得成效        

在本案例中选取的以智能硬件为核心的四旋翼无人机及四足仿生机器人，其核心控制原理与小度音响一脉相承，区别重点在于执行部件为电机或舵机，从而将神秘的无人机、四足机器人、类人型机器人等一类机器人进行归纳讲解。在对智能硬件控制设备进行拆解讲解的同时，强调技术重点和难点，从而引出大疆在无人机领域算法的独特创新及四足机器人的模仿再创造过程，让学生以兴趣切入，深入了解人工智能产品背后所存在的机理，做到知其然知其所以然，利用兴趣因势利导，取得了较好的教学效果。        

在课程思政方面从四旋翼飞行器的姿态稳定性控制这一难点切入，用大疆产品占全球消费级无人机市场70%的份额这一切入点进行综合探讨，继而引出大疆在植保、安防、能源、基础设施、测绘方面的行业无人机应用也保持着良好的发展势头说明大疆的技术创新。从创业初期的资金困难，到坚守制造不断创新，彰显了大国工匠精神。由春晚的四足仿生机器人切入，结合波士顿动力的仿生机器人，说明模仿、创造、制造过程，同时探讨国产四足仿生机器人与国外技术的技术核心区别，引导学生不断的学习、创新。在技术领域通过控制案例对MCU的开发过程以兴趣引导形式让学生有直观理解。        

三、教学反思        

1、可将硬件部分STM32、单片机、树莓派结合专业特点单独设课，做好案例设计，利用学生较强的学习意愿在低年级引导学生进行学习创新，通过系统化、专业化的指导将会有较好效果。        

2、Arduino可以放在C语言课程最后，不仅能够拓展到C语言的硬件开发领域，而且使相关课程设计选题更为宽泛，创新领域更为广阔。        

课程名称        

人工智能基础        

本次课程目标：        

1）诗词生成  2）RNN序列模型        

思政育人目标：        

1）语言文字的大国文化自信与民族自豪感        

2）九歌：人工智能与多领域交融引导创新        

（500字以上，图文并茂）        

一、实施过程        

1、语言文字的计算机表示        

2、语言模型的本质与应用        

3、九歌诗词创作与自然语言处理模型        

4、引入文化介绍增强文化自信，继而拓展到AI+形成多领域融合创新        

5、RNN模型及计算过程        

6、AI作诗实例代码分析        

7、RNN应用领域拓展介绍及RNN变种        

二、取得成效        

本案例从中国古典文化的诗词入手，结合学生较为熟悉的唐诗宋词，引入能否用人工智能技术来进行诗词创作这一问题。为了让学生能够实际动手操作应用本案例，课程内容从语言文字的计算机表示开始讲解，继而归结到语言创作的本质，数据学习与语言概率模型，揭示了人工智能作诗背后的基本原理与数学模型，最终通过经过简化的RNN作诗模型复现了人工智能文化创作这一背景下的实际应用案例。让学生在模型原理层面吃透背后所隐藏的数学模型和数据应用，最终落实于具体应用实现，以问题的形式抛出了模型的不足之处，留出了后期思考、改进的空间，取得了较好的效果。        

课程思政点以自然的方式将人工智能技术与中国传统文化进行了结合，        

让学生回顾见证了中国古典文化之美，同时利用人工智能领域最新技术与传统文化内容结合，引出文化创新的新形势，拓展出AI与多领域融合创新，引导鼓励学生创新意识与创新能力的发展，取得了较好的思政教育效果。        

三、教学反思        

1、案例选取的原则思考，贴近生活使学生更易接受更具认同感，易于实现使学生降低学习门槛，效果炫酷使学生更具成就感。        

2、代码难度把控应极为注意，同一案例可以有多种实现，选取有代表性、难度较低的案例实现对于初期接触AI技术的学生更具实际价值。