《認識專家系統》教學設計

　　“專家系統”是對前一章“知識表示”尤其是產生式規則學習的應用，旨在引導學生對人工智能的應用有更進一步的了解，對諸如語音識別系統、生物醫療診斷系統，制定最佳行車路線的CARG等類似的專家系統的結構和功能有一個較全面的理解。
　　
　　一、教學目標
　　
　　1．知識目標
　　(1)了解專家系統的概念和特征。
　　(2)理解專家系統的基本構造和各部分的功能。
　　
　　2．能力目標
　　(1)通過感受人類專家解決復雜問題的思路，增強學生的邏輯思維和問題解決能力。
　　(2)通過小組協作交流，提高學生對問題的分析、歸納和總結能力。
　　
　　3．情感目標
　　(1)進一步增強對人工智能領域的認識，感受人工智能技術的豐富魅力。
　　(2)增強協作學習和人際交流能力。
　　
　　二、教學重點、難點
　　本節課的教學重點是了解專家系統的概念和特征。為了突出重點，指導學生操作“疾病診斷治療專家系統”，引導學生歸納出專家系統的特征，再從特征進一步得出專家系統的概念。
　　認識專家系統的基本結構，并理解各部分功能與作用，需要學生具備較強的分析能力，因此將二者作為本節課的教學難點。
　　
　　三、學情分析
　　
　　學生已系統地學習了人工智能初步中的“知識表示”模塊，初步掌握了“框架表示法”、“與或圖表示法”、“狀態空間表示法”、“產生式規則”等基本知識表示方法，但是各種知識表示如何在人工智能中得到應用，學生對這個問題在上一階段的學習中還難以深入休會。
　　
　　四、教法和學法分析
　　
　　1．教法
　　為廠幫助學生理解專家系統，我在教學中利用《瘋狂醫院看病記》有趣的Flash動畫作為引入，讓學生從中體驗開思考人類醫生為病人治病的思維過程，并以辯論賽的方式加深學生對專家系統的認識。
　　
　　2．學法
　　(1)案例學習：學生已具備了較強的分析、概括、歸納和總結能力，讓學生在實際操作中體驗分析，從而獲取對知識的正確理解，探求問題的解決方法。
　　(2)協作探究：學生帶著教師提出的探究性問題，通過小組協作交流的方式探究問題。
　　
　　3．教學資源準備
　　本課課件(WWW．shimen．org／web／shimen／teachers／info／tmouse／kejlan／thzhuanjiaxt／index．htm)、EXSYS專家系統網站(WWW．exsys．com／demomain．html)、教學專家系統外殼(www．parlog．com／intermodeller．html)。
　　
　　五、教學程序
　　
　　1．新課引入
　　展示智能機器人的畫面，說明智能機器人是人工智能的應用，它廣泛應用于我們的生活與科技中，以此引入將要學習的專家系統。
　　播放《瘋狂醫院看病記》的Flash動畫。學生觀看動畫，回憶自己接受醫生治療的情形，感受并討論人類醫學專家在解決復雜問題時的思維。
　　
　　2．提出問題、學生實踐探究及歸納總結
　　在教學的不同階段分別向學生提出兩個問題，并通過多媒體網絡廣播系統演示專家系統操作過程。學生通過探究、協作、交流共同解決問題。最后教師對學生的探究結果進行歸納總結，讓學生透過現象看到本質。
　　問題一：專家系統有什么特征?
　　首先指導學生帶著問題“專家系統和人類專家有何異同”操作“疾病診斷治療專家系統”，體驗電腦專家是如何為人看病的。
　　設計意圖：軟件操作不但能使學生更好地理解問題，而且也能促進思維，為學生理解復雜抽象的難題奠定基礎．
　　學生探究：結合軟件操作和人類醫生的思維過程，學生通過小組協作得出最大的相同點是專家系統能模擬人類的思維過程，循序漸進地提出診斷問題。
　　教師根據學生的探究結果引導學生歸納出專家系統的特征，并從專家系統的特征引出專家系統的概念。
　　問題二：專家系統有哪幾個基本組成部分？各部分功能是什么?
　　指導學生分組操作“動物識別專家系統”，并推理出具有表1中這些特征的動物分別是什么。要求學生思考：這個動物識別專家系統由哪幾部分組成，各部分的功能與作用是什么。
　　
　　設計意圖：讓學生實際操作，通過小組協作和自主學習相結合的方式，完成對問題的探究．培養學生觀察和分析問題的能力。
　　教師列舉對表l中第一個動物的推理操作。
　　學生探究：通過實際操作，對該系統的組成和功能有感性的認識。教師設置系統的知識庫，使每組最后一個動物都不能推理出來，以促使學生思考，加深對專家系統“知識庫”的認識。
　　教師引導學生歸納動物識別系統的組成及各部分功能后，推廣到廣義的專家系統，并講解各部分功能和工作流程。
　　教師講解專家系統外殼是專門用來構造專家系統的軟件，通過它定義好一個專業的判斷規則后就是一個專家系統。如將動物識別系統知識庫里動物的識別規則改為植物的識別規則后，這個系統就是植物識別專家系統了。
　　
　　
　　3．辯論賽：專家系統VS人類專家
　　情景設置：為廠加深學生對專家系統的認識，組織學生分兩組辯論專家系統與人類專家各自的優缺點。在辯論之前，教師講述斯坦福大學實驗的故事(如圖)，為辯論開始作鋪墊，激發學生的辯論熱情。學生辯論，并試圖用自己的觀點說服對方。學生能從辯論比較中得出專家系統成本低，人家有人情味，處理問題更靈活等明顯特點。但專家系統的使用不受時間限制、可復制性等優點需要教師引導學生歸納出來。
　　
　　4．活動探究
　　學生首先閱讀專家系統的類型，然后自主上網體驗國內外開發的各類專家系統，了解它們的分類，感受專家系統的應用前沿。在動手操作與比較分析的基礎上，每組學生就各自的想法和體驗，按照專家系統處理問題的類型，對表2所示的專家系統進行分類。教師抽樣小組的活動成果并總結。
　　
　　
　　5．評價總結
　　通過網絡課件設置3個選擇題，考查學生對專家系統的理解掌握程度。教師在評價中總結和深化本節課的內容，引導學生閱讀課件中的專家系統相關資料，拓展知識