人工智能教學(xué)設(shè)計(jì)

人工智能教學(xué)設(shè)計(jì)（信息技術(shù)基礎(chǔ)必修）一、教學(xué)設(shè)計(jì)（一）教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能：了解智能、人工智能的含義與概念范圍。過(guò)程與方法：體驗(yàn)并掌握智能工具的使用。理解常見(jiàn)的智能工具的基本工作原理。理解使用計(jì)算機(jī)模擬人類智能的過(guò)程，包括知識(shí)的導(dǎo)入、機(jī)器推理的實(shí)現(xiàn)。情感態(tài)度與價(jià)值觀：提升對(duì)事物形狀的分析能力，提高對(duì)自身周邊科技發(fā)展動(dòng)態(tài)的敏感性，增強(qiáng)對(duì)高新技術(shù)的興趣培養(yǎng)。（二）內(nèi)容分析教學(xué)重點(diǎn)：智能與人工智能的異同；普通智能工具的基本原理；使用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)理邏輯的原理；教學(xué)難點(diǎn)：Prolog語(yǔ)言的介紹；人工智能常用計(jì)算機(jī)搜索方法的揭示；

（三）學(xué)情分析這個(gè)階段的學(xué)生，身邊存在著眾多的智能工具，如翻譯軟件、手寫(xiě)軟件等軟件，智能手機(jī)、掌上游戲機(jī)等設(shè)備，他們?cè)谏钪幸搽x不開(kāi)這些智能設(shè)備與軟件。不過(guò)，學(xué)生很少對(duì)這些工具的原理進(jìn)行深入的探究，因此，本節(jié)課就是希望通過(guò)這樣的一節(jié)課，幫助他們樹(shù)立對(duì)身邊科學(xué)產(chǎn)品和科學(xué)現(xiàn)象的興趣，也提升他們對(duì)信息的認(rèn)識(shí)。

（四）教學(xué)策略設(shè)計(jì)1．教學(xué)方法設(shè)計(jì)教師引導(dǎo)+任務(wù)驅(qū)動(dòng)2．學(xué)生上機(jī)操作安排和教師應(yīng)用信息技術(shù)的情況（1）

本課無(wú)使用計(jì)算機(jī)操作的具體任務(wù)，教師通過(guò)教學(xué)廣播系統(tǒng)展示范例，組織活動(dòng)，學(xué)生參與。（2）

教師使用網(wǎng)絡(luò)機(jī)房、配合極域電子教室軟件和PPT演示，學(xué)生使用網(wǎng)絡(luò)機(jī)房學(xué)生機(jī)。二、教與學(xué)的實(shí)際過(guò)程描述1．教與學(xué)的過(guò)程描述教學(xué)階段及所用時(shí)間教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)思路和預(yù)計(jì)效果描述信息技術(shù)的應(yīng)用

情境導(dǎo)入

展示兩段視頻：1.日本本田公司著名機(jī)器人“阿西莫”概念廣告——博物館篇。2.央視新聞?lì)l道關(guān)于“阿西莫”機(jī)器人誕生10周年的報(bào)道。

觀賞兩段視頻，體會(huì)自身對(duì)兩段視頻的情感理解。

視頻1概念廣告“阿西莫”參觀博物館過(guò)程中不經(jīng)意表露的人類的情感和意識(shí)給當(dāng)前的機(jī)器人技術(shù)發(fā)展程度樹(shù)立一個(gè)參照。視頻2報(bào)道則說(shuō)明該機(jī)器人10年來(lái)逐步發(fā)展的歷史。

PPTFLV視頻

問(wèn)題引入

介紹機(jī)器人技術(shù)在智能學(xué)科中的意義（簡(jiǎn)）；說(shuō)明廣義的“智能的含義”；說(shuō)明廣義的“人工智能”的含義

聽(tīng)講

使用機(jī)器人作為引入“智能”定義的契機(jī)。提出問(wèn)題“何為智能與人工智能”，而后由教師說(shuō)明其標(biāo)準(zhǔn)定義。

PPT

體驗(yàn)活動(dòng)

安裝“小i聊天機(jī)器人”桌面版，與該機(jī)器人聊天，找出其語(yǔ)言中“出現(xiàn)的邏輯錯(cuò)誤”。訪問(wèn)與聊天機(jī)器人討論不同話題，觀察它的反應(yīng)。

通過(guò)兩個(gè)任務(wù)，體會(huì)自然語(yǔ)言理解技術(shù)給我們帶來(lái)的驚嘆感受，過(guò)程中思考這類工具可能的實(shí)現(xiàn)原理是什么？

任務(wù)1中的機(jī)器人對(duì)普通的漢語(yǔ)表達(dá)有較強(qiáng)的接受能力。任務(wù)2中的機(jī)器人對(duì)英語(yǔ)和漢語(yǔ)的拼音有較強(qiáng)的接受能力，兩者皆為語(yǔ)言類機(jī)器人的佼佼者。

聊天機(jī)器人軟件；聊天機(jī)器人網(wǎng)站。小結(jié)與銜接生活中常見(jiàn)的智能工具體現(xiàn)的是人工智能中“自然語(yǔ)言理解”與“模式識(shí)別兩種技術(shù)”。共通點(diǎn)都是機(jī)器利用既有的知識(shí)結(jié)局問(wèn)題的過(guò)程。提出問(wèn)題，這些工具在使用前，“既有知識(shí)”是如何傳輸給機(jī)器的呢？提出問(wèn)題：擁有足夠的知識(shí)后，機(jī)器是如何利用他們實(shí)現(xiàn)推理運(yùn)算的呢理解簡(jiǎn)單人工智能工具的工作原理。既體會(huì)他們給我們帶來(lái)的遍歷，也嘗試感受他們因設(shè)計(jì)原理造成的局限。思考局限的緣由與可能的解決方向。這里沒(méi)用按照課本的安排將體驗(yàn)活動(dòng)分為“自然語(yǔ)言理解”與“模式識(shí)別”，而是統(tǒng)一整合為“使用既有知識(shí)”形成的初步人工智能效果，方便下一步對(duì)“知識(shí)格式化導(dǎo)入”的介紹。PPT原理說(shuō)明1如何將知識(shí)導(dǎo)入機(jī)器中？知識(shí)需進(jìn)行“自然語(yǔ)言——格式化語(yǔ)言——機(jī)器語(yǔ)言”的整理；知識(shí)的輸入過(guò)程也能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的邏輯功能。聽(tīng)講，體會(huì)將普通的“主謂賓”結(jié)構(gòu)的描述語(yǔ)句逐步整合為Prolog語(yǔ)言的過(guò)程。從知識(shí)入手介紹Prolog語(yǔ)言的事實(shí)定義部分（篇幅不長(zhǎng)，雖然使用若干Prolog語(yǔ)句，但是不會(huì)對(duì)無(wú)程序經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生造成理解的困擾）PPT操作與體驗(yàn)對(duì)給出的含簡(jiǎn)單Prolog描述的條件語(yǔ)句作分析，嘗試給出可能的結(jié)果。直接使用公式輸入計(jì)算（如=B2+C2+D2）及優(yōu)缺點(diǎn)分析使用函數(shù)：插入菜單中的函數(shù)、直接輸入函數(shù)(如=sum(A1:D1))優(yōu)缺點(diǎn)分析問(wèn)題思考并給出自己理解的答案。增強(qiáng)對(duì)Prolog事實(shí)定義語(yǔ)句條件代碼作用的認(rèn)識(shí)，也促使學(xué)生通過(guò)思考，自己找出前面問(wèn)題“知識(shí)如何傳授給計(jì)算機(jī)”的答案。PPTPPT原理說(shuō)明2如何根據(jù)既有知識(shí)更進(jìn)一步地實(shí)現(xiàn)機(jī)器推理和完成解釋機(jī)制？例子“重拍九宮格”，模擬計(jì)算機(jī)運(yùn)行。使用“深度優(yōu)先搜索”、“廣度優(yōu)先搜索”分別解決該問(wèn)題。聽(tīng)講分析例題體會(huì)兩種搜索的異同。本課重點(diǎn)、難點(diǎn)；使用簡(jiǎn)單直觀的數(shù)學(xué)問(wèn)題完成對(duì)計(jì)算機(jī)推理機(jī)理的解說(shuō)。同時(shí)也向?qū)W生灌輸了“深搜”與“廣搜”的基本原理。PPT演示文稿小結(jié)2體驗(yàn)活動(dòng)2小結(jié)機(jī)器智能的實(shí)現(xiàn)；教師演示google翻譯對(duì)下面詞句的翻譯效果：學(xué)生中學(xué)生高中學(xué)生我是福州八中2010級(jí)高一學(xué)生。觀察翻譯軟件在識(shí)別詞語(yǔ)與句子方面的異同。結(jié)合上面對(duì)機(jī)器簡(jiǎn)單智能原理的描述，理解人工智能的本質(zhì)。將第二個(gè)體驗(yàn)任務(wù)放在這里由教師演示，出發(fā)點(diǎn)是利用這個(gè)任務(wù)給出前面Prolog語(yǔ)言入門(mén)和專家系統(tǒng)中常用算法搜索的做出小結(jié)。沒(méi)有安排學(xué)生自主活動(dòng)是考慮到會(huì)影響前后內(nèi)容的銜接。PPT總結(jié)與展望有趣的人工智能技術(shù)與有趣的時(shí)間旅行探索。1．“村田頑童”介紹，元件介紹；2．時(shí)間旅行理論及因果論介紹3．展望人工智能未來(lái)。聽(tīng)講。理解機(jī)器人技術(shù)在人工智能學(xué)科中的重要作用。體會(huì)各種傳感器對(duì)機(jī)器人的輔助作用。培養(yǎng)對(duì)科學(xué)的興趣?；貞?yīng)開(kāi)始對(duì)機(jī)器人的解讀并安排一個(gè)編外環(huán)節(jié)，對(duì)時(shí)間旅行理論的認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生關(guān)注生活、關(guān)注理想、關(guān)注科學(xué)的發(fā)展。PPT三、教學(xué)反思

本節(jié)最大的特點(diǎn)就是脫離了課本對(duì)智能技術(shù)的介紹框架，整合進(jìn)一部分選修課《人工智能基礎(chǔ)》的內(nèi)容，將原有教學(xué)范圍進(jìn)行了拓展。引入與最后的總結(jié)都提到機(jī)器人技術(shù)，從表象到元件組成到科學(xué)原理，側(cè)面也介紹了機(jī)器人技術(shù)這個(gè)人工智能中大家最熟悉的分支。對(duì)于Prolog語(yǔ)言和搜索算法，也通過(guò)簡(jiǎn)單的