項目6 聊天機器人

《聊天機器人》教學設(shè)計課題：聊天機器人授課對象：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，熟練進行聊天機器人的基本配置，定制特定功能的聊天機器人。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，實現(xiàn)了諸多人工智能的落地應(yīng)用。本節(jié)課的學習將帶領(lǐng)學生了解一個成熟的人工智能應(yīng)用，聊天機器人，讓學生能夠動手搭建一個客服聊天機器人，熟悉人工智能訓練師崗位的一個典型工作過程。學情分析學習心理特征：本節(jié)課的授課對象為中職一年級學生該階段的學生，學習自制力較差，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，讓學生能夠在實踐中學習和鞏固課程內(nèi)容。同時該階段的學生有很多自己的想法和創(chuàng)意，因此在設(shè)計任務(wù)時，需要給學生一定的自由發(fā)揮的空間，讓學生自主地學習和實踐。另外由于中職一年級的學生水平各不相同，因此教師在學生操作過程中應(yīng)該實時觀察，引導并鼓勵基礎(chǔ)較差的學生完成練習。知識基礎(chǔ)：中職一年級學生已經(jīng)掌握了計算機的使用，因此可以讓學生獨立動手安裝軟件、賬號配置等。教學目標知識與技能目標：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)計并實現(xiàn)客服機器人協(xié)助用戶下單的功能能夠設(shè)計并實現(xiàn)客服機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器人的常見應(yīng)用。根據(jù)教師發(fā)布的實訓任務(wù)書，自主進行注冊賬號與創(chuàng)建機器人。根據(jù)教師發(fā)布的實訓任務(wù)書，自主配置機器人知識庫，能夠回答電商客服常見問題。根據(jù)教師發(fā)布的實訓任務(wù)書，自主設(shè)計對話邏輯，并訓練下單意圖識別模型，實現(xiàn)機器人協(xié)助用戶下單。根據(jù)教師發(fā)布的實訓任務(wù)書，自主設(shè)計對話邏輯，并訓練查天氣意圖識別模型，實現(xiàn)機器人向用戶回答天氣狀況。情感態(tài)度與價值觀：能夠?qū)嶋H工作崗位的工作內(nèi)容有所認知。通過小組合作的方式，培養(yǎng)學生的主動參與的意識，強化自身的責任感，以及增強自己的合作能力。教學重難點教學重點：1、能夠說出智能對話機器人的應(yīng)用場景2、能夠說出什么是意圖識別3、能夠設(shè)計并實現(xiàn)客服機器人協(xié)助用戶下單的功能4、能夠設(shè)計并實現(xiàn)客服機器人為用戶推送天氣的功能教學難點：1、能夠設(shè)計并實現(xiàn)客服機器人協(xié)助用戶下單的功能教學方法教法：任務(wù)驅(qū)動法、練習法學法：自主學習法、小組合作學習法教學準備教學環(huán)境：多媒體網(wǎng)絡(luò)計算機房教學資源：多媒體網(wǎng)絡(luò)計算機，派Lab平臺，PPT課件，微課教學過程教學內(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，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)一個生活中真實存在的情景，讓學生了解智能對話機器人的應(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)就是幫忙訓練一個能夠自動回復(fù)用戶問題的客服機器人。首先我們需要對如何開展該任務(wù)進行分析（該過程可以讓學生進行小組討論回答）預(yù)設(shè)：首先要了解在實際工作中搭建這樣一個客服聊天機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器人的一般流程是什么，然后要熟悉搭建聊天機器人平臺的操作與機器人配置，然后根據(jù)具體的對話場景構(gòu)造語料，訓練相應(yīng)的模型，從而能夠讓機器人自動回答用戶咨詢的問題?！緦W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)果進行評價，最后進行小結(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，讓每個學生對接下來要完成的任務(wù)進行分析和討論，讓學生成為課堂的主體，提高學生的參與感，提升學生的自主思考能力。新知學習任務(wù)一：創(chuàng)建機器人【教師活動】請同學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器進行交互通訊的技術(shù)。通過人為地對自然語言的處理，使得計算機對其能夠可讀并理解。自然語言處理主要應(yīng)用于機器翻譯、輿情監(jiān)測、自動摘要、觀點提取、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生活動】思考并回答問題【教師活動】對學生的回答進行小結(jié)：同學們的總結(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？（同學們討論并回答）預(yù)設(shè)：意圖識別就是識別文本中蘊涵的意圖，比如在自動問答系統(tǒng)中，用戶問了一個問題之后，機器人首先要判斷這個用戶是想問天氣、還是想訂機票?！緦W生活動】思考并回答問題【教師活動】同學們的理解能力還是很不錯的。意圖識別其實本質(zhì)上是一個文本分類的問題，在訓練意圖識別模型之前呢，需要先定義好有哪幾種意圖，然后才能標注對應(yīng)的語料、訓練意圖識別模型。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，在一個智能對話機器人云平臺上創(chuàng)建一個專屬于自己的機器人。Chatopera智能對話機器人是一個工具，可用于設(shè)計、實現(xiàn)和發(fā)布聊天機器人?；A(chǔ)模塊包括：詞典：機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：以機器學習為主，實現(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/，參考實訓任務(wù)書，先注冊個人賬號，然后基于這個云平臺去創(chuàng)建一個初始的機器人。【教師活動】在學生練習時進行巡視，對一些動手能力較弱的學生進行相關(guān)的指導，引導學生完成練習。30分鐘在該環(huán)節(jié)中，通過提問的方式讓學生自主搜索和了解自然語言處理相關(guān)的概念；同時讓學生積極討論，增加學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器人。那么這里再請同學們討論并回答，智能對話機器人具體能干什么，它主要應(yīng)用在實際工作或者生活中的什么場景中呢？預(yù)設(shè)：智能對話機器人就是每次人發(fā)送聊天內(nèi)容時，機器人具備從上下文情境中分析最合理的回答，準確的為人提供回復(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。【學生活動】思考并回答問題【教師活動】小派表姐在電商工作中主要負責線上客服，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，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，讓機器人具備這個能力?！緦W生活動】參考實訓任務(wù)書，依次添加高頻的問答對?！窘處熁顒印吭趯W生練習時進行巡視，對一些動手能力較弱的學生進行相關(guān)的指導，引導學生完成練習。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器人的用途，以及它普遍用在實際生活中的什么場景，讓學生能夠如臨其境。另外讓學生熟悉知識庫的構(gòu)建，以及知識庫構(gòu)建完了對對話機器人有什么作用。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?，F(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），機器人識別除了用戶想讓幫忙下單，然后要確認收件人、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，后者屬于序列標注問題（有興趣的同學可以去深入了解）。那么對于這倆模型，我們都要制作相應(yīng)的訓練數(shù)據(jù)。關(guān)于意圖識別模型，我們只要適當枚舉一些可能出現(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去理解：意圖：通過為每個意圖添加說法和槽位，訓練機器學習模型。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、地點和專有名詞等。槽位可以綁定到某個詞典。現(xiàn)在就請同學們參考實訓任務(wù)書，自主完成任務(wù)三。【學生活動】參考實訓任務(wù)書，讓機器人和用戶對話并能協(xié)助用戶下單?！窘處熁顒印吭趯W生練習時進行巡視，對一些動手能力較弱的學生進行相關(guān)的指導，引導學生完成練習。對話過程（供參考）當用戶說法是“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)是一個實訓環(huán)節(jié)，結(jié)合學生自身的特點，讓學生自己參考任務(wù)書，完成任務(wù)，提高學生的自學能力，以及動手實踐能力。任務(wù)四：客服小助理—協(xié)助用戶下單【教師活動】做客服，當然想要體現(xiàn)好的服務(wù)態(tài)度和服務(wù)質(zhì)量。那么當有顧客詢問天氣時，能夠及時的推送當?shù)靥鞖饩吞昧耍@然機器人的速度比人工查詢要快得多。下面我們就讓機器人具備推送天氣的小功能。在這個任務(wù)中，訓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，機器人在識別意圖和地點后，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證，我們使用【環(huán)境變量】添加認證信息。這里我們可以使用和風天氣的API接口。HEWEATHER_URL->/v5HEWEATHER_KEY->182f1b6826d94c6285a489d2414f3ad0【學生活動】參考實訓任務(wù)書，讓機器人能夠自動推送用戶指定城市的天氣情況?！窘處熁顒印吭趯W生練習時進行巡視，對一些動手能力較弱的學生進行相關(guān)的指導，引導學生完成練習。對話過程（供參考）20分鐘該環(huán)節(jié)是一個實訓環(huán)節(jié)，結(jié)合學生自身的特點，讓學生自己參考任務(wù)書，完成任務(wù)，提高學生的自學能力，以及動手實踐能四、課堂小結(jié)【教師活動】教師請各小組對本節(jié)課學習的內(nèi)容進行小結(jié)。最后教師進行總結(jié)。布置課后習題5分鐘讓學生自己進行小結(jié)，加深學生對本節(jié)課知識的理解，也同時鍛煉學生總結(jié)歸納的能力。學習效果評價課后習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)用了智能聊天機器人的場景有（）A.電話營銷客服B.智能學習機C.SiriD.購物網(wǎng)站客服4、ABCD學習評價表評價角度