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1、人工智能初步信息技術選修課程簡介課程的意義課程的意義教材的特點教材的特點不同欄目的介紹不同欄目的介紹 任務任務 提示板提示板 學習指引學習指引 體驗活動體驗活動 后續活動后續活動 評價評價 參考資料參考資料內容簡介（1）第第1 1章章 初識人工智能：讓學生通過實際操作，體初識人工智能：讓學生通過實際操作，體驗具有一定智能的軟件，通過與計算機聊天、下驗具有一定智能的軟件，通過與計算機聊天、下棋等活動感受人工智能與人類智能之間的關系和棋等活動感受人工智能與人類智能之間的關系和區別，了解人工智能的概念和基本特點，了解人區別，了解人工智能的概念和基本特點，了解人工智能的基本領域，幫助學生建立起對人工智
2、能工智能的基本領域，幫助學生建立起對人工智能這門學科的初步認識。這門學科的初步認識。第第2 2章章 知識的表示：讓學生通過活動充分感受到知識的表示：讓學生通過活動充分感受到知識表示是人工智能首先要解決的問題，即如何知識表示是人工智能首先要解決的問題，即如何讓知識以適合機器系統的方式進行表示，學生將讓知識以適合機器系統的方式進行表示，學生將學習框架表示法、產生式表示法、狀態空間表示學習框架表示法、產生式表示法、狀態空間表示法、與法、與/或圖表示法、謂詞邏輯表示法等人工智能或圖表示法、謂詞邏輯表示法等人工智能中知識表示的方法中知識表示的方法內容簡介（2）第3章 人工智能語言：讓學生通過實踐，學習一
3、種人工智能語言-Prolog,并能夠使用該語言設計簡單的智能程序。第4章 推理與專家系統：讓學生通過使用簡單的產生式專家系統軟件，了解專家系統的基本結構，掌握專家系統正向、反向推理的基本原理，認識常用的不精確推理的基本過程，學會利用一個簡易的專家系統外殼開發 簡單的專家系統。內容簡介（3）第5章 通過搜索求解問題：讓學生從迷宮入手，了解狀態空間的概念與方法以及用盲目搜索技術進行狀態空間搜索的基本過程，掌握基于狀態空間問題的求解過程和進行狀態空間搜索的基本思想，知道博弈問題的基本知識以及搜索技術在博弈中的應用。課時安排第1章 初識人工智能課標要求：1 1能描述人工智能的概念與基本特點；知道人能描
4、述人工智能的概念與基本特點；知道人工智能技術隨著計算機硬、軟技術的進步和應工智能技術隨著計算機硬、軟技術的進步和應用需求而發展的事實和客觀規律。用需求而發展的事實和客觀規律。2 2列舉人工智能的重要應用領域；通過演示或列舉人工智能的重要應用領域；通過演示或實際操作，體驗人工智能的若干典型應用，知實際操作，體驗人工智能的若干典型應用，知道其發展現狀。道其發展現狀。建議：通過體驗智能軟件，感受人工智能與人類智能的區別，對人工智能有初步認識主要內容什么是人工智能人工智能常見的研究與應用領域什么是人工智能（1）活動意圖：建立起對人工智能的感性認識，比較活動意圖：建立起對人工智能的感性認識，比較人類智能
5、與人工智能的差異。人類智能與人工智能的差異。重點難點：重點難點：重點：人工智能的概念與基本特點重點：人工智能的概念與基本特點 難點：讓學生在實際操作中體會，建立起對人工智能難點：讓學生在實際操作中體會，建立起對人工智能的初步認識的初步認識課學準備：課學準備：可以讓學生預先收集一些資料，教師也可預先收可以讓學生預先收集一些資料，教師也可預先收集一些關于智能、人類智能、人工智能定義的資集一些關于智能、人類智能、人工智能定義的資料。對聊天網站，一定要預先檢查是否能正常鏈料。對聊天網站，一定要預先檢查是否能正常鏈接。接。什么是人工智能（2）建議教學過程：導入新課導入新課開始活動開始活動教師介紹學習指引
6、中的內容教師介紹學習指引中的內容體驗活動體驗活動人工智能常見的研究與應用領域（1）活動意圖：通過人工智能的典型成果，即計算機棋手，文活動意圖：通過人工智能的典型成果，即計算機棋手，文字識別，機器翻譯和機器人，對人工智能的研究與應用領字識別，機器翻譯和機器人，對人工智能的研究與應用領域有感性認識。域有感性認識。重點難點：重點難點：重點：讓學生通過體驗，了解人工智能的研究與應用領域。重點：讓學生通過體驗，了解人工智能的研究與應用領域。難點：讓學生在實際操作中對軟件的智能程度進行分析、比較和難點：讓學生在實際操作中對軟件的智能程度進行分析、比較和總結?？偨Y。課學準備：課學準備：教師一定要預先收集相關
7、軟件（可以自己準備，也可讓學生準備）教師一定要預先收集相關軟件（可以自己準備，也可讓學生準備）并安裝在機房的電腦上面。掃描的材料可由教師預先準備好。收并安裝在機房的電腦上面。掃描的材料可由教師預先準備好。收集資料要提醒學生不要僅限于網絡。有些操作教師甚至考慮要自集資料要提醒學生不要僅限于網絡。有些操作教師甚至考慮要自己預先演示。己預先演示。人工智能常見的研究與應用領域（2）建議教學過程：建議教學過程：與計算機下棋，完成活動與計算機下棋，完成活動1 1，了解人工智能學科中的問，了解人工智能學科中的問題求解題求解 識別英語短文，完成文章翻譯，完成活動識別英語短文，完成文章翻譯，完成活動2,2,了解
8、模式識了解模式識別和自然語言理解別和自然語言理解 了解各種各樣機器人，了解機器人學的發展了解各種各樣機器人，了解機器人學的發展 介紹介紹“學習指引學習指引”中的自動定理證明、智能代理、專中的自動定理證明、智能代理、專家系統、自動程序設計和人工神經網絡，家系統、自動程序設計和人工神經網絡，總結總結 體驗活動體驗活動人工智能常見的研究與應用領域（3）下棋（跳棋，五子棋，相同棋類的同學分成一組）下棋（跳棋，五子棋，相同棋類的同學分成一組）文字識別和機器翻譯。識別的材料教師先準備好，文字識別和機器翻譯。識別的材料教師先準備好，可以準備一些可以準備一些“好好”的材料和的材料和“不好不好”的材料。的材料。
9、翻譯可單獨進行，用翻譯軟件，或用翻譯可單獨進行，用翻譯軟件，或用googlegoogle翻譯翻譯對于各類機器人的討論，可結合一些影視作品對于各類機器人的討論，可結合一些影視作品學習指引中的內容要給合前面的活動學習指引中的內容要給合前面的活動后續活動與評價活動目標：通過調查和資料收集，讓學生感性地了解人工活動目標：通過調查和資料收集，讓學生感性地了解人工智能對人類生活的影響、全面地了解人工智能學科的發展智能對人類生活的影響、全面地了解人工智能學科的發展過程。過程。后續活動可在課余時間完成，如有時間也可一部分在課外，后續活動可在課余時間完成，如有時間也可一部分在課外，一部分在課內完成。一部分在課內
10、完成。評價舉例：評價舉例：認識人類智能的特征：認識人類智能的特征：*在教師的提示下能夠辯別人類智能的特征；在教師的提示下能夠辯別人類智能的特征；*能夠知道人類智能的特點，并在日常生活中找到其表現能夠知道人類智能的特點，并在日常生活中找到其表現的實例的實例*能夠主動地分析人類日常的活動，并歸納總結出人類能夠主動地分析人類日常的活動，并歸納總結出人類智能的特征。智能的特征。第2章 知識的表示課標要求：1 1掌握知識的概念掌握知識的概念2 2學會知識表達的基本方法學會知識表達的基本方法建議本章是后面幾章的基礎，知識表示是把人的知本章是后面幾章的基礎，知識表示是把人的知識轉換成計算機可以接受的形式，知
11、識表示有識轉換成計算機可以接受的形式，知識表示有多種形式，各有特點。多種形式，各有特點。主要內容知識及知識的表示框架表示法產生式表示法狀態空間表示法與/或圖表示法謂詞邏輯表示法知識及知識的表示（1）活動意圖：通過描述計算機硬件構造的知識，從使用三種活動意圖：通過描述計算機硬件構造的知識，從使用三種不同的方法不同的方法-“-“自然語言自然語言”，“圖圖”，“框架結構框架結構”描述計描述計算機硬件構造開始，讓學生體會同一個知識可以用不同的算機硬件構造開始，讓學生體會同一個知識可以用不同的方法來描述，不同的描述方法各有特點。方法來描述，不同的描述方法各有特點。重點難點：重點難點：重點：讓學生使用不同
12、的方法描述同一種知識，通過學生自己參重點：讓學生使用不同的方法描述同一種知識，通過學生自己參與描述的過程體驗知識與知識表示的概念。與描述的過程體驗知識與知識表示的概念。難點：抽象概念較多，尤其是讓學生區分知識、信息與數據三者難點：抽象概念較多，尤其是讓學生區分知識、信息與數據三者的概念。的概念。課學準備：課學準備：教師一定要預先準備一個計算機主機的實物，并貼好相應教師一定要預先準備一個計算機主機的實物，并貼好相應的標簽，如果實物有困難，可采用預先介紹一下計算機主的標簽，如果實物有困難，可采用預先介紹一下計算機主機的知識（帶一些圖片），然后讓學生進行活動。機的知識（帶一些圖片），然后讓學生進行活
13、動。知識及知識的表示（2）建議教學過程：建議教學過程：導入新課：交流什么是知識，我們是如何進行知識的導入新課：交流什么是知識，我們是如何進行知識的表示與交流的表示與交流的 執行活動中的第一個任務：用三種不同的方法描述計執行活動中的第一個任務：用三種不同的方法描述計算機算機 執行第二個任務：分析以上三種方法的特點執行第二個任務：分析以上三種方法的特點 執行第三個任務：比較不同的知識描述方法各有什么執行第三個任務：比較不同的知識描述方法各有什么特點特點 教師講解教師講解“學習指引學習指引”中的內容中的內容 小結小結 體驗活動（可在課堂上做）強化上述內容體驗活動（可在課堂上做）強化上述內容框架表示法
14、（）活動意圖：以名片為描述對象，通過收集名片上的信息，活動意圖：以名片為描述對象，通過收集名片上的信息，并加以歸納整理，逐漸引入框架表示法表示知識通過活并加以歸納整理，逐漸引入框架表示法表示知識通過活動，學生可以體會到框架的四個組成部分是如何從現實事動，學生可以體會到框架的四個組成部分是如何從現實事物中被提取出來的物中被提取出來的重點難點：重點難點：重點：讓學生通過觀察、搜集信息，歸納整理信息和描述知識等重點：讓學生通過觀察、搜集信息，歸納整理信息和描述知識等過程，學會使用框架描述知識。過程，學會使用框架描述知識。難點：如何通過歸納整理獲得框架的四個組成部分。難點：如何通過歸納整理獲得框架的四
15、個組成部分。教學準備：教學準備：教師要讓學生預先收集一些名片，鼓勵學生互相進行名片教師要讓學生預先收集一些名片，鼓勵學生互相進行名片交流。另外需要一些表示的知識（文本），要求這些知識交流。另外需要一些表示的知識（文本），要求這些知識應該內容相對復雜一些，幫助學生更好地理解框架。應該內容相對復雜一些，幫助學生更好地理解框架。框架表示法（）教學過程安排：教學過程安排：導入新課：復習第一節中用框架結構表示計算機導入新課：復習第一節中用框架結構表示計算機構造的知識構造的知識執行活動的步驟：從收集到的名片中提取關鍵執行活動的步驟：從收集到的名片中提取關鍵性項目性項目執行活動的步驟：對收集到的信息進行歸納
16、整執行活動的步驟：對收集到的信息進行歸納整理理執行活動的步驟：完成框架的表述執行活動的步驟：完成框架的表述用學習指引中的內容進行小結用學習指引中的內容進行小結應用：利用框架表示法表示一些其它的知識應用：利用框架表示法表示一些其它的知識體驗活動（可在課堂上做）強化上述內容體驗活動（可在課堂上做）強化上述內容框架表示法（）一個框架可以由框架名、槽、側和值四部分組成?？蚣芤话憧杀硎境梢粋€框架可以由框架名、槽、側和值四部分組成?？蚣芤话憧杀硎境扇缦赂袷剑喝缦赂袷剑嚎蚣苊蚣苊?1 11 2 2 框架雖然由四部分組成，但是有的時候可以缺損其中的一些結構，比框架雖然由四部分組成，但是有的時候可以缺損其中的
17、一些結構，比如地震的框架如地震的框架產生式表示法（）活動意圖：活動要求學生從一個產生式表示法表活動意圖：活動要求學生從一個產生式表示法表示的知識中找到規則和事實的對應關系。學生通示的知識中找到規則和事實的對應關系。學生通過尋找規則和答案的對應關系，可以體驗到產生過尋找規則和答案的對應關系，可以體驗到產生式表示法是如何推導出答案來的。式表示法是如何推導出答案來的。重點難點：重點難點：重點：掌握產生式的基本結構重點：掌握產生式的基本結構 難點：正確地描述規則和事實之間的因果關系難點：正確地描述規則和事實之間的因果關系教學準備：教學準備：有可能的話，教師制作一個小課件，模擬一個小有可能的話，教師制作
18、一個小課件，模擬一個小小動物園里進行動物識別的場景，對每個小動物小動物園里進行動物識別的場景，對每個小動物都做一個介紹。都做一個介紹。產生式表示法（）建議教學過程：導入新課：通過模擬一個小小動物園，介紹七導入新課：通過模擬一個小小動物園，介紹七種動物，引入本課種動物，引入本課以其中一個動物為例，介紹如何通過產生式表以其中一個動物為例，介紹如何通過產生式表示法中描述的規則找出事實示法中描述的規則找出事實完成完成2727頁上的表格頁上的表格閱讀學習指引閱讀學習指引小結小結體驗活動（可在課堂上做）強化上述內容體驗活動（可在課堂上做）強化上述內容產生式表示法（）在本節活動前，應對學生說明活動中設置的場
19、景和條件，即并不是對全體動物進行識別，而是對預先設定的有限的幾個動物進行識別，也不是嚴格地遵照動物學分類進行識別，所以這些識別在科學上存在一定的缺陷，要求學生把注意力放在尋找規則和事實的關聯上。狀態空間表示法（）活動意圖：狀態空間表示法是用來表示問題及其搜索過程活動意圖：狀態空間表示法是用來表示問題及其搜索過程的一種知識表示方法，而迷宮問題就是典型的沒有固定解的一種知識表示方法，而迷宮問題就是典型的沒有固定解題步驟，但是狀態空間會隨著解題過程發生變化的實例題步驟，但是狀態空間會隨著解題過程發生變化的實例通過該活動引出了兩個問題：如何描述問題中可能存在的通過該活動引出了兩個問題：如何描述問題中可
20、能存在的各種狀態？如何用狀態空間圖描述搜索過程。各種狀態？如何用狀態空間圖描述搜索過程。重點難點：重點難點：重點：用狀態空間表示法的術語描述機器人走迷宮的過程重點：用狀態空間表示法的術語描述機器人走迷宮的過程 難點：如何找到所有的移動可能，并準確地在狀態空間圖上描述難點：如何找到所有的移動可能，并準確地在狀態空間圖上描述出來。出來。教學準備：教學準備：教師既可讓學生在紙上畫迷宮，也可找相應的計算機軟件教師既可讓學生在紙上畫迷宮，也可找相應的計算機軟件代替。代替。狀態空間表示法（）建議教學過程：建議教學過程：導入新課：從迷宮游戲引入新課導入新課：從迷宮游戲引入新課 執行活動的步驟：描述問題中所有
21、可能的狀態執行活動的步驟：描述問題中所有可能的狀態 執行活動的步驟：定義算符執行活動的步驟：定義算符 執行活動的步驟：完成狀態空間圖執行活動的步驟：完成狀態空間圖 執行活動的步驟：尋找最短通路執行活動的步驟：尋找最短通路 閱讀閱讀“學習指引學習指引”中的內容中的內容 拓展思考：生活中還有哪些問題可以使用狀態空間表拓展思考：生活中還有哪些問題可以使用狀態空間表示法表示示法表示 體驗活動（可在課堂上做）強化上述內容體驗活動（可在課堂上做）強化上述內容狀態空間表示法（）任何問題的求解本質都是一個搜索過程為了讓計算機能夠有效的搜索，需要對所求解的問題用適當的形式表現出來狀態空間的一些術語狀態空間表示法
22、表示問題的步驟與或圖表示法（）活動意圖：通過解三層漢諾塔問題讓學生體會到活動意圖：通過解三層漢諾塔問題讓學生體會到與或圖表示法求解問題的過程，學會把比較復與或圖表示法求解問題的過程，學會把比較復雜的原始問題轉換成等價的比較容易解決的幾個雜的原始問題轉換成等價的比較容易解決的幾個問題的方法。問題的方法。重點難點：重點難點：重點：使用與或圖把復雜問題分解轉換成若干個問重點：使用與或圖把復雜問題分解轉換成若干個問題并加以解答，從而實現最終問題的解決。題并加以解答，從而實現最終問題的解決。難點：如何理解與圖與或圖。難點：如何理解與圖與或圖。教學準備：教學準備：教師既可讓學生在紙上，也可找相應的計算機軟
23、教師既可讓學生在紙上，也可找相應的計算機軟件代替。件代替。與或圖表示法（）建議教學過程創設情境：講述漢諾塔的傳說，為學生創設解創設情境：講述漢諾塔的傳說，為學生創設解題環境題環境解漢諾塔問題，記錄解題過程，即每個盤的搬解漢諾塔問題，記錄解題過程，即每個盤的搬運過程運過程交流討論，如何正確解答三層漢諾塔問題交流討論，如何正確解答三層漢諾塔問題利用學習引導深入學習與或圖利用學習引導深入學習與或圖拓展與圖的應用拓展與圖的應用體驗活動，強化學習體驗活動，強化學習與或圖表示法（）雖然與圖和或圖存在差異，但是在解決實際問題時不能只用一種方法簡單地描述問題，需要兼用分解和轉換的方法，才能成功地解決問題在總結
24、與或圖表示法解題的關鍵時候，學生討論可能有許多種，此時教師有必有適時引導。謂詞邏輯表示法（）活動意圖：通過活動比較謂詞邏輯表示語句與自活動意圖：通過活動比較謂詞邏輯表示語句與自然語言之間的關系，強調謂詞邏輯表示法的優越然語言之間的關系，強調謂詞邏輯表示法的優越性與人類的自然語言接近，且可方便地存儲到性與人類的自然語言接近，且可方便地存儲到計算機內，讓計算機作精確處理?；顒油ㄟ^對比計算機內，讓計算機作精確處理?；顒油ㄟ^對比謂邏輯表示法語句和人類自然語言，尋找出謂詞謂邏輯表示法語句和人類自然語言，尋找出謂詞邏輯表示法中關鍵的組成部分謂詞。邏輯表示法中關鍵的組成部分謂詞。重點難點：重點難點：重點：了
25、解謂詞邏輯表示法的基本概念、術語，教師重點：了解謂詞邏輯表示法的基本概念、術語，教師要指導學生充分理解和掌握謂詞、符號、量詞等術語要指導學生充分理解和掌握謂詞、符號、量詞等術語及其使用。及其使用。難點：尋找知識中的謂詞，謂詞不一定指動詞，能夠難點：尋找知識中的謂詞，謂詞不一定指動詞，能夠表現知識中的對象之間的關系的詞語都可以作為謂詞。表現知識中的對象之間的關系的詞語都可以作為謂詞。謂詞邏輯表示法（）建議教學過程通過活動引出自然語言的表示和謂詞邏輯的表通過活動引出自然語言的表示和謂詞邏輯的表示，比較兩者差異示，比較兩者差異講授學習指引中的謂詞邏輯表示法的組成講授學習指引中的謂詞邏輯表示法的組成講
26、授學習指引的用謂詞表示知識的步驟講授學習指引的用謂詞表示知識的步驟對本章內容進行總結對本章內容進行總結體驗活動，強化上述內容體驗活動，強化上述內容謂詞邏輯表示法（）挑選各種各樣的知識，包含不同種類的對象之間的關系，讓學生充分認識到謂詞所能表示的范圍后續活動與評價后續活動讓學生從整體上對知識表示法有更深入的認識，不僅能夠學會使用不同的表示法表示知識，還需用根據不同的表示法的特點選擇合適的使用場合。第3章 人工智能語言課標要求：課標要求：1 1了解一種人工智能語言的基本數據結構和程序結構，了解一種人工智能語言的基本數據結構和程序結構，掌握相關概念掌握相關概念 2 2知道人工智能語言的主要特征知道人
27、工智能語言的主要特征 3 3初步學會使用人工智能語言求解簡單問題初步學會使用人工智能語言求解簡單問題 4 4能夠上機調試，執行相應的程序能夠上機調試，執行相應的程序建議：從建議：從“讀讀”程序開始，引導學生逐步適應人程序開始，引導學生逐步適應人工智能語言的開發環境，并提供實例幫助學生克工智能語言的開發環境，并提供實例幫助學生克服學習中的障礙，在理解服學習中的障礙，在理解prologprolog語言的基本概念語言的基本概念之后，通過調試，改寫，填充程序等活動，學會之后，通過調試，改寫，填充程序等活動，學會開發簡單的程序開發簡單的程序主要內容認識rolog語言rolog程序的編寫認識rolog語言
28、（）活動意圖：以運行一個范例程序并觀察運行結果的方式，活動意圖：以運行一個范例程序并觀察運行結果的方式，讓學生直接接觸讓學生直接接觸rologrolog程序語言及相關程序，用直觀的形程序語言及相關程序，用直觀的形式讓學生建立起感性認識，然后通過對照范例程序源文件式讓學生建立起感性認識，然后通過對照范例程序源文件中的語句和運行結果，讓學生了解中的語句和運行結果，讓學生了解rologrolog語言的基本數據語言的基本數據結構和程序結構，知道人工智能語言的主要特征結構和程序結構，知道人工智能語言的主要特征重點難點：重點難點：重點：讓學生通過觀察，調試，比較和分析，了解重點：讓學生通過觀察，調試，比較
29、和分析，了解rologrolog語言的語言的程序結構和基本數據結構程序結構和基本數據結構 難點：理解事實，規則，目標之間的關系，這些內容分散在程序難點：理解事實，規則，目標之間的關系，這些內容分散在程序的各個地方，教師應該在幫助學生正確劃分程序結構的基礎上，的各個地方，教師應該在幫助學生正確劃分程序結構的基礎上，通過對比程序和運行結果，找到它們之間的關系通過對比程序和運行結果，找到它們之間的關系課學準備：課學準備：教師一定要預先在計算機上安裝教師一定要預先在計算機上安裝isual Prologisual Prolog軟件，并將軟件，并將范例程序存放在指定的位置（注意范例程序存放在指定的位置（注
30、意rologrolog版本差異大）版本差異大）認識rolog語言（）建議教學過程導入新課，復習謂詞邏輯表示法導入新課，復習謂詞邏輯表示法啟動啟動isual Prolog,isual Prolog,認識開發環境認識開發環境運行范例程序，了解程序的結構運行范例程序，了解程序的結構閱讀程序語句，了解閱讀程序語句，了解rologrolog的數據結構的數據結構小結小結體驗活動體驗活動認識rolog語言（）rologrolog是一種以邏輯推理為基礎的邏輯型程序設計語言，是一種以邏輯推理為基礎的邏輯型程序設計語言，計算被看作是對邏輯式的證明計算被看作是對邏輯式的證明rologrolog語言解決問題時只要求描
31、述給定問題中的對象和反語言解決問題時只要求描述給定問題中的對象和反映它們之間關系的已知事實，強調各對象之間的關系，而映它們之間關系的已知事實，強調各對象之間的關系，而且不需要告訴計算機運算執行的先后次序且不需要告訴計算機運算執行的先后次序rologrolog語言的三種基本語句：事實，規則和目標語言的三種基本語句：事實，規則和目標rologrolog程序的基本結構：論域段，謂詞段，子句段和目標程序的基本結構：論域段，謂詞段，子句段和目標段段rologrolog提供一個一致的數據結構項，所有的數據和提供一個一致的數據結構項，所有的數據和 rologrolog程序都是由項構造而成，程序都是由項構造而
32、成，rologrolog通過對項進行模式通過對項進行模式匹配來求解項包括簡單項（常量，變量），復合項（結匹配來求解項包括簡單項（常量，變量），復合項（結構），表等構），表等rolog程序的編寫（）活動意圖：由于獨立進行活動意圖：由于獨立進行rologrolog編程工作比較困難，所以編程工作比較困難，所以活動中從一個范例程序入手，通過輸入程序，調試，運行活動中從一個范例程序入手，通過輸入程序，調試，運行程序，讓學生逐漸進入角色，通過添加目標語句，修改原程序，讓學生逐漸進入角色，通過添加目標語句，修改原有語句等活動，通過實踐加深對語法和程序運行機制的理有語句等活動，通過實踐加深對語法和程序運行機制
33、的理解解重點難點：重點難點：重點：指導學生掌握重點：指導學生掌握rologrolog程序解決簡單問題的方法程序解決簡單問題的方法 難點：讓學生理解難點：讓學生理解rologrolog程序的運行機制程序的運行機制課學準備：課學準備：需要通過回答，小練習等方式對學生上一節的學習情況作一個了需要通過回答，小練習等方式對學生上一節的學習情況作一個了解，教師一定要預先準備一些范例程序，以便于是在教學中舉一解，教師一定要預先準備一些范例程序，以便于是在教學中舉一反三反三rolog程序的編寫（）建議教學過程建議教學過程 調試，運行范例程序調試，運行范例程序 按照活動要求修改程序中的語句，記錄運行結果按照活動
34、要求修改程序中的語句，記錄運行結果 通過以上一系列的嘗試，結合學習指引，尋找通過以上一系列的嘗試，結合學習指引，尋找rologrolog的執行機制的執行機制 根據學習指引第根據學習指引第6161頁的程序，輔導學生理解回溯機制頁的程序，輔導學生理解回溯機制 學習學習“學習指引學習指引”中中“用用rologrolog解決遞歸問題解決遞歸問題”的內的內容容 總結總結 通過體驗活動獨立編寫一段程序通過體驗活動獨立編寫一段程序rolog程序的編寫（）rolog的運行機制匹配合一匹配合一回溯回溯用rolog解決遞歸問題什么是遞歸什么是遞歸rologrolog中的遞歸中的遞歸后續活動和評價活動分小組進行，通
35、過輸入程序，調試獲得運行結果，然活動分小組進行，通過輸入程序，調試獲得運行結果，然后可以根據運行結果試著搬運漢諾塔，體驗解題過程最后可以根據運行結果試著搬運漢諾塔，體驗解題過程最后分析程序源代碼，思考活動中的問題后分析程序源代碼，思考活動中的問題后續活動一方面可以強化對于遞歸的認識，另一方面則通后續活動一方面可以強化對于遞歸的認識，另一方面則通過分析程序中的語句，鞏固對過分析程序中的語句，鞏固對rologrolog語言的認識語言的認識教學評價舉例教學評價舉例評價內容：信息技術能力：能夠編制簡單的人工智能程序評價內容：信息技術能力：能夠編制簡單的人工智能程序 能夠在教師的指導下模仿教師的步驟和方
36、法完成程序的編制能夠在教師的指導下模仿教師的步驟和方法完成程序的編制 能夠獨立完成大部分的程序編制，存在一些錯誤能夠獨立完成大部分的程序編制，存在一些錯誤 能夠完全獨立地完成程序的編制，有創意能夠完全獨立地完成程序的編制，有創意第章推理與專家系統課標要求：課標要求：1 1演示或使用簡單的產生式專家系統軟件，感受用專家系統解決問演示或使用簡單的產生式專家系統軟件，感受用專家系統解決問題的基本過程題的基本過程 2 2了解專家系統的基本結構了解專家系統的基本結構 3 3知道專家系統正向、反向推理的基本原理知道專家系統正向、反向推理的基本原理 4 4會描述一種常用的不精確推理的基本過程會描述一種常用的
37、不精確推理的基本過程 5 5了解專家系統解釋機制的基本概念及其在專家系統中的重要作用了解專家系統解釋機制的基本概念及其在專家系統中的重要作用 6 6了解專家系統外殼的概念了解專家系統外殼的概念 7 7學會使用一個簡易的專家系統外殼，并能用它開發簡單的專家系學會使用一個簡易的專家系統外殼，并能用它開發簡單的專家系統統建議：這部分內容可操作性強，趣味性也較強，很容易激建議：這部分內容可操作性強，趣味性也較強，很容易激發學生的學習興趣，教師應充分利用這個優勢，讓學生充發學生的學習興趣，教師應充分利用這個優勢，讓學生充分發揮自主學習的能力，在實踐中不斷地去獲取新知識。分發揮自主學習的能力，在實踐中不斷
38、地去獲取新知識。主要內容了解專家系統專家系統中的推理簡單專家系統的開發了解專家系統（1）活動意圖：從請教人類專家的活動著手，讓學生了解專家活動意圖：從請教人類專家的活動著手，讓學生了解專家是如何幫助人們解決疑難問題的，然后讓學生使用一個能是如何幫助人們解決疑難問題的，然后讓學生使用一個能夠判別筆類文具種類的專家系統，從專家系統軟件的構造、夠判別筆類文具種類的專家系統，從專家系統軟件的構造、運行結果等方面了解專家系統的基本結構和解釋機制。運行結果等方面了解專家系統的基本結構和解釋機制。重點難點：重點難點：重點：了解專家系統的基本結構和解釋機制重點：了解專家系統的基本結構和解釋機制 難點：學生會發
39、現通過專家系統獲得知識和事實會存在一定的出難點：學生會發現通過專家系統獲得知識和事實會存在一定的出入，教師應提示學生發生這種現象的原因和解決的方法。入，教師應提示學生發生這種現象的原因和解決的方法。課前準備：課前準備：教師需了解一下學生對專家系統的了解程度，以便于在教教師需了解一下學生對專家系統的了解程度，以便于在教學中糾正；預先下載好學中糾正；預先下載好intermodellerintermodeller軟件，供學生課上使軟件，供學生課上使用；提供筆規則文具種類的專家系統的規則，存儲在學生用；提供筆規則文具種類的專家系統的規則，存儲在學生計算機內。計算機內。了解專家系統（2）建議教學過程建議
40、教學過程 以活動導入新課以活動導入新課 模仿人類專家的解題過程模仿人類專家的解題過程 指導學生閱讀指導學生閱讀“學習指引學習指引”中的中的“什么是專家系統什么是專家系統”執行活動執行活動2 2中的步驟中的步驟1-61-6，使用識別筆類文具種類的專，使用識別筆類文具種類的專家系統家系統 指導學生閱讀指導學生閱讀“學習指引學習指引”中的專家系統基本結構中的專家系統基本結構 執行活動執行活動2 2中的步驟中的步驟7 7，了解專家系統的識別結論的由，了解專家系統的識別結論的由來來 指導學生完成閱讀指導學生完成閱讀“學習指引學習指引”中的專家系統與傳統中的專家系統與傳統程序的區別，專家系統的解釋，知識的
41、獲取程序的區別，專家系統的解釋，知識的獲取 小結并完成體驗活動小結并完成體驗活動了解專家系統（3）專家系統一般都是總結某個領域某些專家的經驗，而這些專家的經驗并不一定足夠識別某個領域中的所有知識，所以就會造成專家系統在識別上的偏差，教師要提示學生充分認識到這一點，這也說明了知識庫的重要性。專家系統中的推理（1）活動意圖：本節設計的活動是活動意圖：本節設計的活動是“動物識別的正向推理動物識別的正向推理”，通過把己知的動物體貌特征與專家系統中的規則集合進行通過把己知的動物體貌特征與專家系統中的規則集合進行比較、匹配，最終完成推理，識別符合該特征的動物的種比較、匹配，最終完成推理，識別符合該特征的動
42、物的種類或名稱，讓學生初步了解推理的過程。類或名稱，讓學生初步了解推理的過程。重點難點：重點難點：重點：了解專家系統中推理機的控制策略重點：了解專家系統中推理機的控制策略 難點：兩種控制策略實施過程中事實庫，規則庫的變化難點：兩種控制策略實施過程中事實庫，規則庫的變化課前準備：課前準備：提供識別動物的專家系統的規則，并以文本文件的形式存提供識別動物的專家系統的規則，并以文本文件的形式存儲在學生的計算機內；準備一個用演示儲在學生的計算機內；準備一個用演示“動物識別的正向動物識別的正向推理推理”的大表格，便于教師和學生一起完成推導過程。的大表格，便于教師和學生一起完成推導過程。專家系統中的推理（2
43、）建議教學過程建議教學過程 用活動導入新課用活動導入新課 指導學生閱讀指導學生閱讀“學習指引學習指引”中的中的“正向推理正向推理”指導學生運用正向推理方法，完成活動中指導學生運用正向推理方法，完成活動中“討論討論”部部分分 指向學生閱讀指向學生閱讀“學習指引學習指引”中的中的“逆向推理逆向推理”討論正向推理與逆向推理的差異與適用場合討論正向推理與逆向推理的差異與適用場合 指導學生閱讀指導學生閱讀“學習指引學習指引”中的中的“不確定推理不確定推理”小結小結 通過體驗活動強化學到的知識通過體驗活動強化學到的知識專家系統中的推理（3）正向推理的流程逆向推理的流程不確定推理學生在學習可信度方法時，對可
44、信度因子這一學生在學習可信度方法時，對可信度因子這一概念的理解可能存在困難，教師可以結合生活概念的理解可能存在困難，教師可以結合生活中的實例進行講解，同時需要強調，可信度推中的實例進行講解，同時需要強調，可信度推理方法只是不確定推理方法中的一種課程介理方法只是不確定推理方法中的一種課程介紹的是一種非常簡化的方法，只能起說明作用紹的是一種非常簡化的方法，只能起說明作用簡單專家系統的開發（1）活動意圖：通過創建動物識別系統這個范例，讓學生學習活動意圖：通過創建動物識別系統這個范例，讓學生學習專家系統外殼的概念，掌握利用專家系統外殼開發專家系專家系統外殼的概念，掌握利用專家系統外殼開發專家系統的一般
45、步驟，學會使用一個簡易的專家系統外殼，并能統的一般步驟，學會使用一個簡易的專家系統外殼，并能用它獨立開發簡單的專家系統。用它獨立開發簡單的專家系統。重點難點：重點難點：重點：讓學生了解使用外家系統外殼重點：讓學生了解使用外家系統外殼-intermodeller-intermodeller軟件創建一個軟件創建一個簡單的專家系統的步驟，并讓學生親身體驗這個開發過程。簡單的專家系統的步驟，并讓學生親身體驗這個開發過程。難點：理解使用專家系統外殼開發專家系統的過程中的策略難點：理解使用專家系統外殼開發專家系統的過程中的策略課前準備：課前準備：提供識別動物的專家系統的規則，并以文本文件的形式存儲在學提供
46、識別動物的專家系統的規則，并以文本文件的形式存儲在學生的計算機內；預先了解一下學生對于專家系統的構造、解釋機生的計算機內；預先了解一下學生對于專家系統的構造、解釋機制等方面的了解程度，針對實際情況在新課中進行適當復習和補制等方面的了解程度，針對實際情況在新課中進行適當復習和補充。充。簡單專家系統的開發（2）建議教學過程建議教學過程 導入新課（以第二節動物識別規則集為依據）導入新課（以第二節動物識別規則集為依據）使用使用intermodellerintermodeller軟件創建動物識別專家系統軟件創建動物識別專家系統 指導學生閱讀指導學生閱讀“學習指引學習指引”中的中的“專家系統的開發工專家系
47、統的開發工具具”，了解專家系統外殼的概念，了解專家系統外殼的概念 要求學生學習要求學生學習“學習指引學習指引”中的中的“用專家系統外殼開用專家系統外殼開發專家系統的步驟發專家系統的步驟”指導學生閱讀指導學生閱讀“學習指引學習指引”中的中的“適于專家系統的求適于專家系統的求解問題解問題”，結合動物識別專家系統和選擇運輸工具專，結合動物識別專家系統和選擇運輸工具專家系統了解專家系統的適用情況家系統了解專家系統的適用情況 教師小結教師小結 后續活動后續活動簡單專家系統的開發（3）“學習指引”中的“用專家系統外殼開發專家系統步驟”，只適合于小型、簡單的專家系統的開發，它的核心思想是軟件工程。后續活動和
48、評價賓館選擇專家系統（通過觀察一個現成的知識庫，賓館選擇專家系統（通過觀察一個現成的知識庫，建立一個自己的知識庫）建立一個自己的知識庫）植物分類顧問專家系統的設計，幫助學生回顧利植物分類顧問專家系統的設計，幫助學生回顧利用專家系統外殼開發專家系統的具體步驟，以小用專家系統外殼開發專家系統的具體步驟，以小組合作形式完成專家系統的開發。組合作形式完成專家系統的開發。評價：信息技術能力評價：信息技術能力-能夠開發簡單的專家系統能夠開發簡單的專家系統 在教師的指導下參與簡單的專家系統的開發，體驗在教師的指導下參與簡單的專家系統的開發，體驗開發的過程開發的過程 能夠獨立完成專家系統的開發，但存在比較多的
49、能夠獨立完成專家系統的開發，但存在比較多的錯誤和缺陷錯誤和缺陷 能夠獨立完成專家系統的開發，基本不存在能夠獨立完成專家系統的開發，基本不存在錯誤和缺陷。錯誤和缺陷。第5章 通過搜索求解問題課標要求：課標要求：1 1了解狀態空間的概念與方法了解狀態空間的概念與方法 2 2學會用狀態空間法描述待求解的問題學會用狀態空間法描述待求解的問題 3 3了解用盲目搜索技術進行狀態空間搜索的基本過程了解用盲目搜索技術進行狀態空間搜索的基本過程 4 4知道啟發式搜索的基本思想及優點知道啟發式搜索的基本思想及優點建議：本章雖然介紹的是最基本的搜索知識，但建議：本章雖然介紹的是最基本的搜索知識，但學生在理解上仍會存
50、在一定的困難，具體教學可學生在理解上仍會存在一定的困難，具體教學可以在活動中穿插知識，讓學生從第以在活動中穿插知識，讓學生從第2 2章學習過的迷章學習過的迷宮問題入手，初步體驗搜索的策略，指導學生由宮問題入手，初步體驗搜索的策略，指導學生由易至難，最后分析簡單的博弈問題，了解搜索技易至難，最后分析簡單的博弈問題，了解搜索技術在博弈中的應用。術在博弈中的應用。主要內容狀態空間搜索求解博弈問題狀態空間搜索（1）活動意圖：從第活動意圖：從第2 2章迷宮問題的入手，通過迷宮問章迷宮問題的入手，通過迷宮問題的求解過程，了解用盲目搜索技術進行狀態空題的求解過程，了解用盲目搜索技術進行狀態空間搜索的基本過程
51、，通過實驗體會各種搜索策略，間搜索的基本過程，通過實驗體會各種搜索策略，比較各種方法的差異比較各種方法的差異重點難點：重點難點：重點：了解用盲目搜索技術進行狀態空間搜索的基本重點：了解用盲目搜索技術進行狀態空間搜索的基本過程過程 難點：搜索過程中難點：搜索過程中closed closed 表和表和openopen表的應用表的應用課前準備：課前準備：需要準備相應的課件，特別是對于搜索的演示過需要準備相應的課件，特別是對于搜索的演示過程，便于學生更加形象地觀察搜索的過程，理解程，便于學生更加形象地觀察搜索的過程，理解其中的含義其中的含義狀態空間搜索（2）建議教學過程建議教學過程 通過復習第二章的狀
52、態空間的概念，導入新課通過復習第二章的狀態空間的概念，導入新課 執行活動中的任務一執行活動中的任務一 執行活動中的任務二執行活動中的任務二 執行活動中的任務三執行活動中的任務三 執行活動中的任務四、五執行活動中的任務四、五 教師小結兩種搜索策略，引出盲目搜索的概念教師小結兩種搜索策略，引出盲目搜索的概念 要求學生閱讀要求學生閱讀“學習指引學習指引”中的中的“搜索種類搜索種類”與與“啟啟發式搜索策略發式搜索策略”教師小結教師小結 體驗活動體驗活動狀態空間搜索（3）空間狀態搜索中所涉及的術語應該結合空間狀態圖進行介紹，避免理論知識與學習的實踐操作脫節。使用盲目搜索方法可以找到解決問題的方法，而啟發
53、式算法的引入則可以幫助人們更快地找到更優的解題方法隨機搜索，深度優先搜索，寬度優先搜索的過程需要詳細講解，尤其是CLOSED表，OPEN表的引入及其應用狀態空間搜索（）狀態空間搜索（）狀態空間搜索（）狀態空間搜索（）求解博弈問題（1）活動意圖：通過井字棋游戲，體驗簡單的博弈問活動意圖：通過井字棋游戲，體驗簡單的博弈問題，了解博弈的基本知識，博弈在生活中的應用題，了解博弈的基本知識，博弈在生活中的應用重點難點：重點難點：重點：指導學生學會分析簡單的博弈問題，并以各種重點：指導學生學會分析簡單的博弈問題，并以各種狀態評估值為基礎，選擇最佳的走法狀態評估值為基礎，選擇最佳的走法 難點：如何利用極大極
54、小值法判斷最佳路徑難點：如何利用極大極小值法判斷最佳路徑課前準備：課前準備：教師在黑板上繪出井字棋的棋盤或制作井字棋盤教師在黑板上繪出井字棋的棋盤或制作井字棋盤的多媒體演示文檔，也可以下載井字棋游戲，或的多媒體演示文檔，也可以下載井字棋游戲，或者要求學生在自備的紙張上畫出井字棋棋盤以備者要求學生在自備的紙張上畫出井字棋棋盤以備使用。使用。求解博弈問題（2）建議教學過程導入新課，玩導入新課，玩“井字棋游戲井字棋游戲”，記錄下棋的步，記錄下棋的步驟驟指導學生閱讀學習指引中的指導學生閱讀學習指引中的“博弈問題實例分博弈問題實例分析析”指導學生閱讀學習指引中的極大極小值法。指導學生閱讀學習指引中的極大
55、極小值法。利用所學知識，重新考慮井字棋的下法利用所學知識，重新考慮井字棋的下法指導學生閱讀計算機博弈程序指導學生閱讀計算機博弈程序總結總結體驗活動體驗活動求解博弈問題（3）井字棋博弈程序主要分為兩步：產生博弈樹，狀態評估，對于較為復雜的國際象棋等其它棋類游戲，還需要考慮棋局在計算機中的表示方法，在計算機中產生合法的下法規則等問題，教師需要從這些問題入手幫助學生認識計算機博弈程序后續活動和評價通過分錢幣游戲，加深理解本章的知識，培養學通過分錢幣游戲，加深理解本章的知識，培養學生綜合應用知識的能力生綜合應用知識的能力評價：信息技術能力評價：信息技術能力-能夠在游戲中運用盲目搜索能夠在游戲中運用盲目搜索法。法。在教師的指導下在游戲中運用盲目搜索法在教師的指導下在游戲中運用盲目搜索法 在實驗活動中，嘗試運用盲目搜索法，一旦在實驗活動中，嘗試運用盲目搜索法，一旦遇到困難則以向他人求助為主遇到困難則以向他人求助為主 能夠獨立在游戲中運用盲目搜索法，遇能夠獨立在游戲中運用盲目搜索法，遇困難能獨立解決困難能獨立解決
人工智能初步-信息技術選修教學建議
