項目6 聊天機(jī)器人

《聊天機(jī)器人》教學(xué)設(shè)計課題：聊天機(jī)器人授課對象：中職一年級課型：新授課課時：3課時教材分析：結(jié)構(gòu)內(nèi)容：本節(jié)課選自《人工智能通識》的項目八。本節(jié)課的主要內(nèi)容是了解人工智能在自然語言處理領(lǐng)域的應(yīng)用，了解意圖識別的概念，熟練進(jìn)行聊天機(jī)器人的基本配置，定制特定功能的聊天機(jī)器人。地位作用：自然語言處理是人工智能的一個子領(lǐng)域。近年來，自然語言處理技術(shù)的快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了諸多人工智能的落地應(yīng)用。本節(jié)課的學(xué)習(xí)將帶領(lǐng)學(xué)生了解一個成熟的人工智能應(yīng)用，聊天機(jī)器人，讓學(xué)生能夠動手搭建一個客服聊天機(jī)器人，熟悉人工智能訓(xùn)練師崗位的一個典型工作過程。學(xué)情分析學(xué)習(xí)心理特征：本節(jié)課的授課對象為中職一年級學(xué)生該階段的學(xué)生，學(xué)習(xí)自制力較差，上課注意力易被分散，因此在上課過程中，應(yīng)該采用講練結(jié)合的方式，讓學(xué)生能夠在實(shí)踐中學(xué)習(xí)和鞏固課程內(nèi)容。同時該階段的學(xué)生有很多自己的想法和創(chuàng)意，因此在設(shè)計任務(wù)時，需要給學(xué)生一定的自由發(fā)揮的空間，讓學(xué)生自主地學(xué)習(xí)和實(shí)踐。另外由于中職一年級的學(xué)生水平各不相同，因此教師在學(xué)生操作過程中應(yīng)該實(shí)時觀察，引導(dǎo)并鼓勵基礎(chǔ)較差的學(xué)生完成練習(xí)。知識基礎(chǔ)：中職一年級學(xué)生已經(jīng)掌握了計算機(jī)的使用，因此可以讓學(xué)生獨(dú)立動手安裝軟件、賬號配置等。教學(xué)目標(biāo)知識與技能目標(biāo)：能夠說出自然語言處理與人工智能的關(guān)系能夠說出智能對話機(jī)器人的應(yīng)用場景能夠說出什么是意圖識別能夠熟練知識庫的配置能夠設(shè)計并實(shí)現(xiàn)客服機(jī)器人協(xié)助用戶下單的功能能夠設(shè)計并實(shí)現(xiàn)客服機(jī)器人為用戶推送天氣的功能過程與方法：小組合作討論智能對話機(jī)器人的常見應(yīng)用。根據(jù)教師發(fā)布的實(shí)訓(xùn)任務(wù)書，自主進(jìn)行注冊賬號與創(chuàng)建機(jī)器人。根據(jù)教師發(fā)布的實(shí)訓(xùn)任務(wù)書，自主配置機(jī)器人知識庫，能夠回答電商客服常見問題。根據(jù)教師發(fā)布的實(shí)訓(xùn)任務(wù)書，自主設(shè)計對話邏輯，并訓(xùn)練下單意圖識別模型，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人協(xié)助用戶下單。根據(jù)教師發(fā)布的實(shí)訓(xùn)任務(wù)書，自主設(shè)計對話邏輯，并訓(xùn)練查天氣意圖識別模型，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人向用戶回答天氣狀況。情感態(tài)度與價值觀：能夠?qū)?shí)際工作崗位的工作內(nèi)容有所認(rèn)知。通過小組合作的方式，培養(yǎng)學(xué)生的主動參與的意識，強(qiáng)化自身的責(zé)任感，以及增強(qiáng)自己的合作能力。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：1、能夠說出智能對話機(jī)器人的應(yīng)用場景2、能夠說出什么是意圖識別3、能夠設(shè)計并實(shí)現(xiàn)客服機(jī)器人協(xié)助用戶下單的功能4、能夠設(shè)計并實(shí)現(xiàn)客服機(jī)器人為用戶推送天氣的功能教學(xué)難點(diǎn)：1、能夠設(shè)計并實(shí)現(xiàn)客服機(jī)器人協(xié)助用戶下單的功能教學(xué)方法教法：任務(wù)驅(qū)動法、練習(xí)法學(xué)法：自主學(xué)習(xí)法、小組合作學(xué)習(xí)法教學(xué)準(zhǔn)備教學(xué)環(huán)境：多媒體網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)房教學(xué)資源：多媒體網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)，派Lab平臺，PPT課件，微課教學(xué)過程教學(xué)內(nèi)容及過程時間分配設(shè)計意圖一、創(chuàng)設(shè)情景【教師活動】小派的表姐是電商的客服人員，她為每天都要回答類似的問題而感到十分煩躁。于是小派想要將表姐在運(yùn)營店鋪過程中遇到的常見問答整理出來，做成一個知識庫，訓(xùn)練一個智能對話客服。這樣，小派的表姐就不用每天回答類似的問題了。但是小派缺乏相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，沒法自己完成，于是小派向我們尋求了幫助。2分鐘該環(huán)節(jié)通過創(chuàng)設(shè)一個生活中真實(shí)存在的情景，讓學(xué)生了解智能對話機(jī)器人的應(yīng)用場景。二、任務(wù)分析【教師活動】小派給我們布置了一個任務(wù)就是幫忙訓(xùn)練一個能夠自動回復(fù)用戶問題的客服機(jī)器人。首先我們需要對如何開展該任務(wù)進(jìn)行分析（該過程可以讓學(xué)生進(jìn)行小組討論回答）預(yù)設(shè)：首先要了解在實(shí)際工作中搭建這樣一個客服聊天機(jī)器人都使用什么常見的工具或平臺，接著要了解配置這種聊天機(jī)器人的一般流程是什么，然后要熟悉搭建聊天機(jī)器人平臺的操作與機(jī)器人配置，然后根據(jù)具體的對話場景構(gòu)造語料，訓(xùn)練相應(yīng)的模型，從而能夠讓機(jī)器人自動回答用戶咨詢的問題?！緦W(xué)生活動】小組展開討論各小組發(fā)表自己的任務(wù)分析結(jié)果【教師活動】對各小組的討論結(jié)果進(jìn)行評價，最后進(jìn)行小結(jié)，得出最后的任務(wù)分析結(jié)果：子任務(wù)一：創(chuàng)建機(jī)器人子任務(wù)二：客服小助理—回答常見問題子任務(wù)三：客服小助理—協(xié)助用戶下單子任務(wù)四：客服小助理—自動推送天氣5分鐘該環(huán)節(jié)主要是對本節(jié)課的任務(wù)的一個討論分析，在該過程中，讓每個學(xué)生對接下來要完成的任務(wù)進(jìn)行分析和討論，讓學(xué)生成為課堂的主體，提高學(xué)生的參與感，提升學(xué)生的自主思考能力。新知學(xué)習(xí)任務(wù)一：創(chuàng)建機(jī)器人【教師活動】請同學(xué)們查閱資料并討論總結(jié)自然語言處理的概念，以及它和人工智能的關(guān)系？預(yù)設(shè)：自然語言處理，簡稱NLP，是指利用人類交流所使用的自然語言與機(jī)器進(jìn)行交互通訊的技術(shù)。通過人為地對自然語言的處理，使得計算機(jī)對其能夠可讀并理解。自然語言處理主要應(yīng)用于機(jī)器翻譯、輿情監(jiān)測、自動摘要、觀點(diǎn)提取、文本分類、自動問答、語音識別、中文OCR等方面。自然語言處理是人工智能的一個重要分支。在人工智能領(lǐng)域，研究自然語言處理技術(shù)的目的就是讓機(jī)器理解并生成人類的語言，從而和人類平等流暢地溝通交流?！緦W(xué)生活動】思考并回答問題【教師活動】對學(xué)生的回答進(jìn)行小結(jié)：同學(xué)們的總結(jié)都是正確的，在人工智能領(lǐng)域，研究自然語言處理技術(shù)的目的就是讓機(jī)器理解并生成人類的語言，從而和人類平等流暢地溝通交流。同學(xué)們在搜索和了解自然語言處理的時候有沒有注意到這個詞，意圖識別，那么它是做什么的呢？（同學(xué)們討論并回答）預(yù)設(shè)：意圖識別就是識別文本中蘊(yùn)涵的意圖，比如在自動問答系統(tǒng)中，用戶問了一個問題之后，機(jī)器人首先要判斷這個用戶是想問天氣、還是想訂機(jī)票?！緦W(xué)生活動】思考并回答問題【教師活動】同學(xué)們的理解能力還是很不錯的。意圖識別其實(shí)本質(zhì)上是一個文本分類的問題，在訓(xùn)練意圖識別模型之前呢，需要先定義好有哪幾種意圖，然后才能標(biāo)注對應(yīng)的語料、訓(xùn)練意圖識別模型。在識別了用戶意圖之后，就可以回答這個意圖相關(guān)的答案。剛才我們已經(jīng)對一些概念有了初步的理解，下面我們就要動手練習(xí)，在一個智能對話機(jī)器人云平臺上創(chuàng)建一個專屬于自己的機(jī)器人。Chatopera智能對話機(jī)器人是一個工具，可用于設(shè)計、實(shí)現(xiàn)和發(fā)布聊天機(jī)器人?；A(chǔ)模塊包括：詞典：機(jī)器人能理解和捕捉的概念知識庫：以搜索引擎技術(shù)為主意圖識別：以機(jī)器學(xué)習(xí)為主，實(shí)現(xiàn)任務(wù)型對話對話腳本：以腳本規(guī)則為主，設(shè)定對話規(guī)則同時融合FAQ和意圖識別打開網(wǎng)頁/，參考實(shí)訓(xùn)任務(wù)書，先注冊個人賬號，然后基于這個云平臺去創(chuàng)建一個初始的機(jī)器人。【教師活動】在學(xué)生練習(xí)時進(jìn)行巡視，對一些動手能力較弱的學(xué)生進(jìn)行相關(guān)的指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生完成練習(xí)。30分鐘在該環(huán)節(jié)中，通過提問的方式讓學(xué)生自主搜索和了解自然語言處理相關(guān)的概念；同時讓學(xué)生積極討論，增加學(xué)生之間的互動與交流。任務(wù)二：客服小助理—回答常見問題【教師活動】在上一個任務(wù)中，我們有同學(xué)提到了自動問答系統(tǒng)，那么這個系統(tǒng)中一個核心模型就是智能對話機(jī)器人。那么這里再請同學(xué)們討論并回答，智能對話機(jī)器人具體能干什么，它主要應(yīng)用在實(shí)際工作或者生活中的什么場景中呢？預(yù)設(shè)：智能對話機(jī)器人就是每次人發(fā)送聊天內(nèi)容時，機(jī)器人具備從上下文情境中分析最合理的回答，準(zhǔn)確的為人提供回復(fù)。主要應(yīng)用在企業(yè)客戶服務(wù)、營銷和企業(yè)內(nèi)部協(xié)作中。使用自然語言交互完成信息查詢、任務(wù)和自動化流程?！緦W(xué)生活動】思考并回答問題【教師活動】小派表姐在電商工作中主要負(fù)責(zé)線上客服，回答顧客發(fā)來的咨詢問題。時間久了，表姐也總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)，比如發(fā)貨時間、尺碼推薦、快遞等問題出現(xiàn)的頻次較高。那么假如讓機(jī)器人自動回答這些問題，溝通效率能得到很大提升。下面需要我們構(gòu)建一個知識庫，讓機(jī)器人具備這個能力?！緦W(xué)生活動】參考實(shí)訓(xùn)任務(wù)書，依次添加高頻的問答對?！窘處熁顒印吭趯W(xué)生練習(xí)時進(jìn)行巡視，對一些動手能力較弱的學(xué)生進(jìn)行相關(guān)的指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生完成練習(xí)。對話過程（供參考）20分鐘在該環(huán)節(jié)中，主要介紹智能對話機(jī)器人的用途，以及它普遍用在實(shí)際生活中的什么場景，讓學(xué)生能夠如臨其境。另外讓學(xué)生熟悉知識庫的構(gòu)建，以及知識庫構(gòu)建完了對對話機(jī)器人有什么作用。任務(wù)三：客服小助理—協(xié)助用戶下單【教師活動】小派表姐在平時的客服工作中，除了回答顧客的咨詢問題之外，還會遇到一種情況是需要幫助顧客下單，也許是對網(wǎng)購平臺使用不熟練，或是為了節(jié)省時間。針對這種情況，想要機(jī)器人能夠處理下單任務(wù)，就需要具備識別顧客下單的意圖，并且獲取到訂單的必要信息。現(xiàn)在我們就要先設(shè)計好關(guān)于下單的相關(guān)對話流程，比如，用戶先問如何下單（或者直接發(fā)送下單，或者其他關(guān)于下單的內(nèi)容），機(jī)器人識別除了用戶想讓幫忙下單，然后要確認(rèn)收件人、城市、小區(qū)等信息，如果用戶發(fā)送內(nèi)容中沒有包含這些信息，就要對用戶進(jìn)行追問，來獲取這些必須的信息，最后把模擬的訂單鏈接發(fā)送給用戶。我們要訓(xùn)練的模型一個是意圖識別模型，另一個是識別收件人等關(guān)鍵信息的模型。前者屬于分類問題，后者屬于序列標(biāo)注問題（有興趣的同學(xué)可以去深入了解）。那么對于這倆模型，我們都要制作相應(yīng)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。關(guān)于意圖識別模型，我們只要適當(dāng)枚舉一些可能出現(xiàn)的用戶說法；對于關(guān)鍵信息識別模型，我們可以通過平臺中的槽位填充方式來描述。畢竟用戶所在的城市與小區(qū)有很多可選，很難枚舉。這里的兩個概念需要重點(diǎn)去理解：意圖：通過為每個意圖添加說法和槽位，訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)模型。用戶的文本被識別為某一個意圖，并且對于沒有識別到的槽位進(jìn)行追問。槽位：和一個意圖相關(guān)的關(guān)鍵信息，比如時間、地點(diǎn)和專有名詞等。槽位可以綁定到某個詞典?，F(xiàn)在就請同學(xué)們參考實(shí)訓(xùn)任務(wù)書，自主完成任務(wù)三?！緦W(xué)生活動】參考實(shí)訓(xùn)任務(wù)書，讓機(jī)器人和用戶對話并能協(xié)助用戶下單?！窘處熁顒印吭趯W(xué)生練習(xí)時進(jìn)行巡視，對一些動手能力較弱的學(xué)生進(jìn)行相關(guān)的指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生完成練習(xí)。對話過程（供參考）當(dāng)用戶說法是“下單，收件人是王麗”，那么模型會識別到下單意圖和收件人，這時機(jī)器人將不再追問收件人是誰，而是追問其他沒有獲取到的槽位信息（城市或小區(qū)）。30分鐘該環(huán)節(jié)是一個實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，結(jié)合學(xué)生自身的特點(diǎn)，讓學(xué)生自己參考任務(wù)書，完成任務(wù)，提高學(xué)生的自學(xué)能力，以及動手實(shí)踐能力。任務(wù)四：客服小助理—協(xié)助用戶下單【教師活動】做客服，當(dāng)然想要體現(xiàn)好的服務(wù)態(tài)度和服務(wù)質(zhì)量。那么當(dāng)有顧客詢問天氣時，能夠及時的推送當(dāng)?shù)靥鞖饩吞昧?，顯然機(jī)器人的速度比人工查詢要快得多。下面我們就讓機(jī)器人具備推送天氣的小功能。在這個任務(wù)中，訓(xùn)練意圖模型的過程與任務(wù)三類似，值得注意的是，在對話中，機(jī)器人在識別意圖和地點(diǎn)后，請求第三方接口，通過互聯(lián)網(wǎng)HTTPAPI的形式，查詢天氣信息，這個第三方接口需要認(rèn)證，我們使用【環(huán)境變量】添加認(rèn)證信息。這里我們可以使用和風(fēng)天氣的API接口。HEWEATHER_URL->/v5HEWEATHER_KEY->182f1b6826d94c6285a489d2414f3ad0【學(xué)生活動】參考實(shí)訓(xùn)任務(wù)書，讓機(jī)器人能夠自動推送用戶指定城市的天氣情況。【教師活動】在學(xué)生練習(xí)時進(jìn)行巡視，對一些動手能力較弱的學(xué)生進(jìn)行相關(guān)的指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生完成練習(xí)。對話過程（供參考）20分鐘該環(huán)節(jié)是一個實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，結(jié)合學(xué)生自身的特點(diǎn)，讓學(xué)生自己參考任務(wù)書，完成任務(wù)，提高學(xué)生的自學(xué)能力，以及動手實(shí)踐能四、課堂小結(jié)【教師活動】教師請各小組對本節(jié)課學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行小結(jié)。最后教師進(jìn)行總結(jié)。布置課后習(xí)題5分鐘讓學(xué)生自己進(jìn)行小結(jié)，加深學(xué)生對本節(jié)課知識的理解，也同時鍛煉學(xué)生總結(jié)歸納的能力。學(xué)習(xí)效果評價課后習(xí)題題型題目答案填空題（一空一分）1、闡述自然語言處理與人工智能的關(guān)系2、在智能對話機(jī)器人中一個主要的模型是（）3、構(gòu)建某場景知識庫時，需要制定問題和（）1、略2、意圖識別3、答案選擇題（每題2分）4、以下應(yīng)用了智能聊天機(jī)器人的場景有（）A.電話營銷客服B.智能學(xué)習(xí)機(jī)C.SiriD.購物網(wǎng)站客服4、ABCD學(xué)習(xí)評價表評價角度