人工智能教學設計

人工智能教學設計（信息技術基礎必修）一、教學設計（一）教學目標知識與技能：了解智能、人工智能的含義與概念范圍。過程與方法：體驗并掌握智能工具的使用。理解常見的智能工具的基本工作原理。理解使用計算機模擬人類智能的過程，包括知識的導入、機器推理的實現(xiàn)。情感態(tài)度與價值觀：提升對事物形狀的分析能力，提高對自身周邊科技發(fā)展動態(tài)的敏感性，增強對高新技術的興趣培養(yǎng)。（二）內(nèi)容分析教學重點：智能與人工智能的異同；普通智能工具的基本原理；使用計算機實現(xiàn)數(shù)理邏輯的原理；教學難點：Prolog語言的介紹；人工智能常用計算機搜索方法的揭示；

（三）學情分析這個階段的學生，身邊存在著眾多的智能工具，如翻譯軟件、手寫軟件等軟件，智能手機、掌上游戲機等設備，他們在生活中也離不開這些智能設備與軟件。不過，學生很少對這些工具的原理進行深入的探究，因此，本節(jié)課就是希望通過這樣的一節(jié)課，幫助他們樹立對身邊科學產(chǎn)品和科學現(xiàn)象的興趣，也提升他們對信息的認識。

（四）教學策略設計1．教學方法設計教師引導+任務驅(qū)動2．學生上機操作安排和教師應用信息技術的情況（1）

本課無使用計算機操作的具體任務，教師通過教學廣播系統(tǒng)展示范例，組織活動，學生參與。（2）

教師使用網(wǎng)絡機房、配合極域電子教室軟件和PPT演示，學生使用網(wǎng)絡機房學生機。二、教與學的實際過程描述1．教與學的過程描述教學階段及所用時間教師活動學生活動設計思路和預計效果描述信息技術的應用

情境導入

展示兩段視頻：1.日本本田公司著名機器人“阿西莫”概念廣告——博物館篇。2.央視新聞頻道關于“阿西莫”機器人誕生10周年的報道。

觀賞兩段視頻，體會自身對兩段視頻的情感理解。

視頻1概念廣告“阿西莫”參觀博物館過程中不經(jīng)意表露的人類的情感和意識給當前的機器人技術發(fā)展程度樹立一個參照。視頻2報道則說明該機器人10年來逐步發(fā)展的歷史。

PPTFLV視頻

問題引入

介紹機器人技術在智能學科中的意義（簡）；說明廣義的“智能的含義”；說明廣義的“人工智能”的含義

聽講

使用機器人作為引入“智能”定義的契機。提出問題“何為智能與人工智能”，而后由教師說明其標準定義。

PPT

體驗活動

安裝“小i聊天機器人”桌面版，與該機器人聊天，找出其語言中“出現(xiàn)的邏輯錯誤”。訪問與聊天機器人討論不同話題，觀察它的反應。

通過兩個任務，體會自然語言理解技術給我們帶來的驚嘆感受，過程中思考這類工具可能的實現(xiàn)原理是什么？

任務1中的機器人對普通的漢語表達有較強的接受能力。任務2中的機器人對英語和漢語的拼音有較強的接受能力，兩者皆為語言類機器人的佼佼者。

聊天機器人軟件；聊天機器人網(wǎng)站。小結與銜接生活中常見的智能工具體現(xiàn)的是人工智能中“自然語言理解”與“模式識別兩種技術”。共通點都是機器利用既有的知識結局問題的過程。提出問題，這些工具在使用前，“既有知識”是如何傳輸給機器的呢？提出問題：擁有足夠的知識后，機器是如何利用他們實現(xiàn)推理運算的呢理解簡單人工智能工具的工作原理。既體會他們給我們帶來的遍歷，也嘗試感受他們因設計原理造成的局限。思考局限的緣由與可能的解決方向。這里沒用按照課本的安排將體驗活動分為“自然語言理解”與“模式識別”，而是統(tǒng)一整合為“使用既有知識”形成的初步人工智能效果，方便下一步對“知識格式化導入”的介紹。PPT原理說明1如何將知識導入機器中？知識需進行“自然語言——格式化語言——機器語言”的整理；知識的輸入過程也能實現(xiàn)簡單的邏輯功能。聽講，體會將普通的“主謂賓”結構的描述語句逐步整合為Prolog語言的過程。從知識入手介紹Prolog語言的事實定義部分（篇幅不長，雖然使用若干Prolog語句，但是不會對無程序經(jīng)驗的學生造成理解的困擾）PPT操作與體驗對給出的含簡單Prolog描述的條件語句作分析，嘗試給出可能的結果。直接使用公式輸入計算（如=B2+C2+D2）及優(yōu)缺點分析使用函數(shù)：插入菜單中的函數(shù)、直接輸入函數(shù)(如=sum(A1:D1))優(yōu)缺點分析問題思考并給出自己理解的答案。增強對Prolog事實定義語句條件代碼作用的認識，也促使學生通過思考，自己找出前面問題“知識如何傳授給計算機”的答案。PPTPPT原理說明2如何根據(jù)既有知識更進一步地實現(xiàn)機器推理和完成解釋機制？例子“重拍九宮格”，模擬計算機運行。使用“深度優(yōu)先搜索”、“廣度優(yōu)先搜索”分別解決該問題。聽講分析例題體會兩種搜索的異同。本課重點、難點；使用簡單直觀的數(shù)學問題完成對計算機推理機理的解說。同時也向?qū)W生灌輸了“深搜”與“廣搜”的基本原理。PPT演示文稿小結2體驗活動2小結機器智能的實現(xiàn)；教師演示google翻譯對下面詞句的翻譯效果：學生中學生高中學生我是福州八中2010級高一學生。觀察翻譯軟件在識別詞語與句子方面的異同。結合上面對機器簡單智能原理的描述，理解人工智能的本質(zhì)。將第二個體驗任務放在這里由教師演示，出發(fā)點是利用這個任務給出前面Prolog語言入門和專家系統(tǒng)中常用算法搜索的做出小結。沒有安排學生自主活動是考慮到會影響前后內(nèi)容的銜接。PPT總結與展望有趣的人工智能技術與有趣的時間旅行探索。1．“村田頑童”介紹，元件介紹；2．時間旅行理論及因果論介紹3．展望人工智能未來。聽講。理解機器人技術在人工智能學科中的重要作用。體會各種傳感器對機器人的輔助作用。培養(yǎng)對科學的興趣。回應開始對機器人的解讀并安排一個編外環(huán)節(jié)，對時間旅行理論的認識，讓學生關注生活、關注理想、關注科學的發(fā)展。PPT三、教學反思

本節(jié)最大的特點就是脫離了課本對智能技術的介紹框架，整合進一部分選修課《人工智能基礎》的內(nèi)容，將原有教學范圍進行了拓展。引入與最后的總結都提到機器人技術，從表象到元件組成到科學原理，側(cè)面也介紹了機器人技術這個人工智能中大家最熟悉的分支。對于Prolog語言和搜索算法，也通過簡單的