30附录11：教案样例 范 晶《初识专家系统》——北京市朝阳区陈经纶中学帝景分校

1、教案样例 不谋全局者，不足谋一域。不知整体教材者，不能教好一节课。信息技术在不断地发展、变化，日新月异。硬件技术发展快，软件技术发展的更快，发展更快的是教育教学的理念。作为一名教师，要根据信息技术的发展，和学生掌握信息技术的知识水平，应当具有二次开发教材的能力。不能被教材（教科书）捆住手脚，要放开思想，要研究教材，深度开发教材，根据学校的教学环境、学生的知识基础和接受能力，进行教学设计，撰写教案。对于一个普普通通任课教师来讲，要求是高了一些。例如：结合教育部标准高中的人工智能初步模块，而开发的初中教材之专家系统及其设计一课的案例。教育部高中标准的人工智能初步模块中，“推理与专家系统”部分：推理

2、与专家系统1.内容标准演示或使用简单的产生式专家系统软件，感受用专家系统解决问题的基本过程；了解专家系统的基本结构。通过实例分析，知道专家系统正向、反向推理的基本原理；会描述一种常用的不精确推理的基本过程。了解专家系统解释机制的基本概念及其在专家系统中的重要作用。了解专家系统外壳的概念；学会使用一个简易的专家系统外壳，并能用它开发简单的专家系统。2.活动建议针对学生熟悉或感兴趣的一个分类问题，利用简易专家系统外壳开发一个简单的专家系统。例如：用于识别校园中植物的专家系统。有人认为：“信息技术的应用已经经历了数值计算、数据处理、知识处理三个阶段，专家系统是知识处理阶段的典型代表。”在学习了专家系

3、统的相关内容后，让学生从信息技术的应用对象、策略与方法等方面对上述三个阶段的特点进行比较。案例：专家系统及其设计教学内容第三节 专家系统及其设计学 校授课教师日 期课 型新授课授课班级初一课 时教学目标了解专家系统的定义、基本构造、工作机制及产生式规则。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。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

4、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人工智能初步中“第四章用计算机推理”的内容。主要介绍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知识，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

5、对人工智能充满了神秘感和好奇心。涉及标准教育部普通高中信息技术课程标准选修模块五“人工智能初步”，内容标准推理与专家系统。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 专家系统及其设计一、专家系统二、工作原理三、开发应用效果分析问题原由改进措施时间（分）教 学 过 程教师活动学生活动设计意图3235335554322（课前2分钟预备）复习提问：（5分钟）游戏“猜一猜”（播放PPT片“

6、猜一猜.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；病位：头部；它是国家一级保护动物；症状一：流鼻涕；它的体色为黑白两色；症状二：头晕；它最喜欢吃的食物是竹子。症状三：鼻塞；这种动物是_。(大熊猫)症状四：浑身无力。这种疾病是_。(感冒)观看动画片断皮皮猫看病记（播放动画片“皮皮.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：（3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“第三节 专家

7、系统及其设计”的内容。讲授新课：（33分钟）第三节 专家系统及其设计一、专家系统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）专家系统的应用发现和体验：搜索网络资源，体验应用于各个领域中的专家系统。（利用搜索网站 提供一些“专家系统”网址）提问：专家系统被应用于哪些领域中？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。（课堂练习：一、填空题）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

8、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、工作原理基本结构（播放PPT片“jbjg.ppt”）（课堂练习：三、填图题）产生式规则 基本形式（播放PPT片“产生式规则.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。条件与结论均可以通过逻辑运算“AND、OR、NOT”进行复合。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

9、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，有些种类我们并不熟悉。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软件），来开发一个用来进行水果识别的专家系统，一定很有意义。自主探究：（参考“学习资源”网站中的过程指导）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 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甜大，皮不能吃草莓心状红色有斑点酸、甜小将水果的分类结果用产生式规则表示

10、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 熟悉InterModeller专家系统外壳的使用。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）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。对专家系统进行客观评价（在中划“”或“”）时间空间便捷程度灵活程度其 它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

11、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）第三节 专家系统及其设计一、专家系统二、工作原理三、开发应用课后作业：（2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布置指导分析归纳讲授布置指导分析归纳监查分析讲解归纳确定板书播放讲授分析讲授播放查看讲授布置指导引导分析讲解板书讲授分析引导布置任务交待步骤指导帮助演示巡视指导转播引导检查总结归纳布置要求提

12、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动手操作讨论听讲动手操作回答讨论填空思考讨论叙述回答归纳选择判断观察听讲思考分析理解听讲观看思考填充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教学各个阶段通过实例体验感受知识概念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原理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式打开某一专家

13、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知识技能课 堂 练 习（满分：100分）学校：_ 班级：_ 姓名：_ 日期：_ 成绩：_一、填空题（12分）如今的专家系统已被应用于医学、 、 、 等诸多的领域之中。二、选择题（8分）通过体验应用于不同领域的专家系统，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。（ ）专家系统是指能够帮助人们解决问题的计算机系统。专家系统是指能够像人一样进行智能推理的计算机系统。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。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分）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分）（必做题，15分）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