教案样例

文章来源:信息技术课程网编辑:袁志平老师提供 发布时间:2010年04月08日 点击数: 字体:

初识专家系统

教学内容

第五节  初识专家系统

 

北京市陈经纶中学帝景分校

授课教师

范晶

 

新授课

授课班级

 

 

1

教学

目标

⒈了解专家系统的定义、基本构造、工作机制及产生式规则。

⒉能够用简易的专家系统外壳开发简单的“水果识别”专家系统,并借此活动增强学生对信息的分类、管理能力、逻辑思维能力及协作解决问题能力。

⒊通过感受专家系统解决问题的基本过程,进一步增强学生对人工智能领域的认识和对信息技术发展前景的向往。

活动主题

设计简单的“水果识别”专家系统。

活动指

导思想

通过开展“设计简单的水果识别专家系统”活动,使学生感受人工智能技术的丰富魅力,增强学生对信息的分类、管理能力、逻辑思维能力及协作解决问题能力,并进一步增强学生对人工智能领域的认识及对信息技术发展前景的向往和对未来生活的追求。

教材

分析

所选教学内容为北京出版社、北京教育出版社出版的初中《信息技术》(第5册)中“8章编程与智能处理”中“第五节专家系统及其设计”的内容。主要先容了人工智能应用的一个方面——专家系统

专家系统的发展、应用、定义、基本构造、产生式规则等。

学情

分析

初中学生已经学习了一些信息技术基础常识,具备了对信息的搜索获取、加工表达、发布交流的基本能力。

这个时期的学生独立自主的意识不断增强,正处在抽象逻辑思维逐步形成的过程中,已经具有了对信息简单的分类、归纳、整理的基本能力,乐于接受新鲜事物,关注信息技术在生活中的应用及其发展,并对人工智能充满了神秘感和好奇心。

教学重点

感受并理解专家系统解决问题的基本过程,激发学生学习人工智能的兴趣。

教学难点

对照人类专家解决复杂问题的思路,理解专家系统的基本构造和工作机制,增强逻辑思维和问题解决能力。

教学方法

情景导学、任务驱动等

教学用具

计算机、网络、多媒体网络教室系统

板书

设计

第三节 初识专家系统

一、专家系统

二、工作原理

三、开发应用

 

(分)

教 学 过 程

教师

活动

学生

活动

设计意图

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

1

 

(课前2分钟预备)

复习提问:5分钟)

⒈游戏“猜一猜(播放PPT片“cyc.ppt”)

(根据事物特征的描述,推理出所描述的事物)

它是一种动物;

这是一种疾病;

它是一种哺乳动物;

症状一:流鼻涕;

它是国家一级保护动物;

症状二:头晕;

它的体色为黑白两色;

症状三:鼻塞;

它最喜欢吃的食物是竹子。

症状四:浑身无力。

——这种动物是______(大熊猫)

——这种疾病是_______(感冒)

⒉观看动画片断《皮皮猫看病记》(播放动画片“pp.avi”)

皮皮猫与大胡子医生

提问:皮皮猫没有去医院,却得到了医学专家的建议,它是通过什么方法得到“专家”建议的?

(计算机中的“医学疾病诊断专家系统”)

引入新课:2分钟)

计算机能否模仿人类的推理思维方式,像人类专家一样帮人们解决问题——专家系统

从而引出“第五节 初识专家系统”的内容。

讲授新课:35分钟)

第五节 初识专家系统

一、专家系统

⒈专家系统的发展

专家系统产生于60年代中期,经过30多年的科学研究,至今它已经发展成为“人工智能”领域中,比较成熟的一个重要分支。

实例:诊断疾病“感冒”。

(体验“疾病诊断专家系统”的基本过程)

⒉专家系统的应用

考一考:你知道下图所示的两种杨梅是什么品种的杨梅吗?

 

发现和体验:试在“农业专家系统网站”中查找相应的杨梅品种。

(课堂练习:一、填表)

 

杨梅一

杨梅二

用途

鲜食

鲜食

熟性

中熟

中熟

果色

紫黑色

紫红色

品质

肉质细嫩、汁多味甜、浓香可口、可鲜食

肉质细嫩、汁液多、酸甜适口、风味较浓

品种

——这种杨梅是?______         

——这种杨梅是?         

提问:专家系统被应用于哪些领域中?

(①利用搜索网站 ②提供一些“专家系统”网址)

总结:现在专家系统已被广泛的应用于医学、农业、工业等很多科学研究领域。

⒊专家系统的定义

讨论:通过体验谈谈你对专家系统的认识,并试着给专家系统下一个定义。

总结:专家系统是指能够像人类的专家那样解决某些专业范围内的问题的智能计算机系统。

(课堂练习:二、选择题)

二、工作原理

⒈基本结构(播放PPT片“jbjg.ppt”)

(课堂练习:三、填图题)

⒉产生式规则

    ①基本形式(播放PPT片“cssgz.ppt”)

产生式规则以IFTHEN…”的形式出现, IF后面跟的是条件THEN后面的是结论

条件结论均可以通过逻辑运算ANDORNOT进行复合。

②写出“产生式”

(课堂练习:四、写出产生式)(第1题必做,第2题选做)

必做题:(如果是多边形,并且有三条边,那么是三角形。)

IF  多边形  AND  三条边  THEN  三角形 

选做题: (例如: 判别一种植物、动物;或者判别一种食物等。)

推理关系:                                        

产生式:                                          

三、开发应用

生活中有着各种各样的水果,有些种类大家并不熟悉。若能对它们进行合理分类,特征抽取,并利用专家系统外壳(开发专家系统的工具App),来开发一个用来进行水果识别的专家系统,一定很有意义。

⒈自主探究:(参考“学习资源”网站中的过程引导)

①将课前搜集的水果资料进行整理分类。

“水果识别专家系统”资料卡

班 级:  一⑴       姓 名:  李晓博   

水果名称

体态形状

颜 色

味 道

其它特征

桔子

圆球体

橙色

酸、甜

果皮不能食用

葡萄

小球体

紫色、绿色

酸、甜

许多个在一起

猕猴桃

类似圆球

近似土灰色

酸、甜

果皮有毛毛

西瓜

大球体

绿色黑纹

大,皮不能吃

草莓

心状

红色有斑点

酸、甜

②将水果的分类结果用产生式规则表示出来。

IF  圆球体  AND  橙色  AND  酸、甜  THEN  桔子 

IF  小球体  AND  紫色、绿色  AND  酸、甜  THEN  葡萄 

……

③熟悉InterModeller专家系统外壳的使用。

④把用产生式规则表示的水果分类结果,输入到InterModeller模型中,并生成一个简易的“水果识别专家系统”

 

 

专家系统外壳(InterModeller

⒉作品演示,交流促进

展示各学习小组制作完成的“水果识别专家系统”。并逐一进行讨论、交流、评价。

⒊对专家系统进行客观评价(在□中划“√”或“〤”

 

时间空间

便捷程度

灵活程度

 

人类专家

□受时空限制

□不受时空限制

□召之即到

□迟到或不能来

□随时服务

□随意更换

_________

_________

系统专家

□受时空限制

□不受时空限制

□召之即到

□迟到或不能来

□随时服务

□随意更换

_________

_________

(课堂练习:五、评价专家系统)

总结归纳:2分钟)

第五节 初识专家系统

一、专家系统

二、工作原理

三、开发应用

课后作业:1分钟)

生活中还有着很多不熟悉事物。请你调查、分析周围人群的需求,并根据他们的需求,拟定主题。

利用专家系统外壳开发一个相关主题的专家系统

(例如:动物识别专家系统、植物识别专家系统等)

(课后:收缴《课堂练习》片子)

组织

 

 

提问

 

播放

引导

 

 

 

 

 

 

 

引导

播放

 

 

 

 

 

 

 

 

提问

 

 

 

 

讲授

 

 

 

 

 

 

板书

 

 

讲授

 

 

演示

分析

归纳

 

 

演示

 

 

置疑

 

 

 

 

 

布置

引导

监查

 

分析

归纳

 

 

 

 

 

 

分析

讲解

 

 

 

归纳

确定

 

板书

 

 

 

 

演示

讲授

分析讲授

 

 

 

 

 

演示

讲授

分析

 

举例

讲授

 

布置

引导

 

 

 

 

引导

分析

讲解

 

板书

讲授

分析

引导

 

布置

任务

交待

步骤

引导

帮助

 

 

 

演示

巡视

引导

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

转播

引导

 

 

 

 

 

检查

展示

 

 

 

组织

评价

 

 

 

 

 

总结

归纳

 

 

 

 

 

 

布置

要求

 

提示

查收

检查

课堂

教学

效果

就坐

安静

 

观看

听讲

思考

回答

 

 

 

 

 

 

 

观看

思考

 

 

 

 

 

 

 

 

回答

 

 

 

 

听讲

思考

 

 

 

 

 

观察

 

 

思考

 

 

观看

演示

讨论

 

 

观看

演示

 

思考

 

 

 

 

 

动手

操作

填空

 

回答

讨论

 

 

 

 

 

 

思考

讨论

 

 

 

叙述

回答

归纳

选择

判断

观察

 

 

观看

听讲

思考

分析

 

 

 

 

 

观看

听讲

思考

 

听讲

 

 

思考

归纳

填写

讨论

 

 

尝试

举例

填写

 

 

听讲

分析

思考

 

小组

探究

学习

 

接受

查看

帮助

 

 

查看

填写的资料卡

 

动手

填写

 

 

 

 

 

 

 

 

观看

讲解

听讲

思考

 

 

 

 

 

交流

评价

 

 

 

评价

 

填表

 

 

 

 

回忆

梳理

 

 

 

 

 

 

听讲

记录

思考

 

交出

课堂练习

片子

组织

课堂

 

为突

破教

学难

点作

铺垫

 

 

 

 

 

 

设置

情景

导入

新课

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

引出

新课

内容

 

 

 

 

白板

文字

显示

教学

整体

结构

 

演示

直观

体验

 

设置

问题

情境

激发

学习

兴趣

 

 

 

通过

实例

体验

感受

常识

概念

 

 

 

 

 

培养

总结

归纳

能力

 

 

通过

体验

讨论

专家

系统

概念

培养

自主

学习

能力

 

了解

专家

系统

工作

原理

 

了解

产生

式规

 

 

 

 

学会

按规

则写

出产

生式

 

 

 

 

 

 

 

 

 

使用

专家

系统

外壳

开发

某一

专家

系统

 

学习

将表

格文

字的

信息

转为

产生

 

 

 

打开

某一

专家

系统

外壳

将表

格中

信息

输入

生成

专家

系统

 

学习

发布

交流

信息

评价

作品

评价

专家

系统

 

 

 

对所

学知

识有

一个

结构

化的

认识

 

进一

步地

学习

巩固

常识

技能

 

 


     

(满分:100分)

学校:_________ 班级:_________ 姓名:_________  日期:_________ 成绩:_________

一、根据下表中对杨梅属性的描述,试在“农业专家系统网站”中查出相应的杨梅品种10

 

杨梅一

杨梅二

用途

鲜食

鲜食

熟性

中熟

中熟

果色

紫黑色

紫红色

品质

肉质细嫩、汁多味甜、浓香可口、可鲜食

肉质细嫩、汁液多、酸甜适口、风味较浓

品种

这种杨梅是         

这种杨梅是         

二、选择题10

通过体验专家系统的应用,谈谈你对专家系统的认识;并从下列选项中选出专家系统的定义。(    

①专家系统是指能够帮助人们解决问题的计算机系统。

②专家系统是指能够像人一样进行智能推理的计算机系统。

③专家系统是指能够像人类的专家那样解决某些专业范围内的问题的计算机。

④专家系统是指能够像人类的专家那样解决某些专业范围内的问题的智能计算机系统。

三、填图题10

请将下面的专家系统基本结构图填充完整。

四、写出产生式30

(必做题,15按照产生式规则,写出下列推理关系的产生式:

如果它是多边形,并且它有三条边,那么它是三角形。

 IF_______________AND_______________ THEN_______________

(选做题,15请你列举一个推理关系,并写出其产生式。

(例如:判别一种植物、动物;或者判别一种食物等。)

推理关系:___________________________________________________________________

产生式:_____________________________________________________________________

五、“水果识别专家系统”辅助资料30

⒈填写下面的“水果分类资料表”(注意:抽取水果的有效特征)

水果名称

体态形状

颜 色

味 道

其它特征

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

⒉根据上表中的资料,按照产生式规则写出相应的产生式

IF             AND            AND             AND            THEN          

IF             AND            AND             AND            THEN          

IF             AND            AND             AND            THEN          

六、与人类专家相比较、客观评价专家系统(在□中划“√”或“〤”)10

 

时间空间

便捷程度

灵活程度

 

人类专家

□受时空限制

□不受时空限制

□召之即到

□迟到或不能来

□随机服务

□随意更换

_________

_________

系统专家

□受时空限制

□不受时空限制

□召之即到

□迟到或不能来

□随机服务

□随意更换

_________

_________

思考与实践:

生活中还有很多事物大家不熟悉。请你调查分析你周围人群的需求,并根据他们的需求,拟定主题,利用专家系统外壳开发一个相关主题的专家系统。

(例如:动物识别专家系统、植物识别专家系统等)

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