人工智能612剖析领域知识问答机器人（教学设计）高一信息技术教材配套教案课件练习（粤教版2019必修1）

第六章人工智能及其应用课时教学设计第1课时6.1.1人工智能&6.1.2剖析领域知识问答机器人一、项目简介1、单元项目主题剖析人工智能技术2、单元项目情境人工智能技术的高速发展，将对各行各业产生重大影响。此外，人工智能技术的广泛应用也将深刻的影响人民的日常生活。3、课时项目主题子项目一：认识与理解人工智能二、课时内容分析1、主要内容1）人工智能的概念2）理解人工智能的工作过程--剖析领域知识智能问答机器人3）探究人工智能研究领域2、地位和作用本节是第六章的第一节，将引导学生初步认识人工智能技术，并通过“剖析领域知识问答机器人”来理解人工智能的工作过程，从而进一步理解人工智能的研究领域，奠定后续人工智能学习的基础。三、课时目标分析1、核心素养目标信息意识在日常生活中，根据实际需要，恰当选择智能化工具，具备信息安全意识，主动关注信息技术工具发展中的新动向和新趋势，有意识地使用新技术处理信息。知识目标计算思维剖析与理解领域知识智能问答机器人，理清其工作思路，并将思路迁移到其他人工智能技术处理问题的理解中。能力目标数字化学习与创新在学习过程中能够评估常用的数字化工具资源，根据需要合理选择。信息社会责任在使用与发展人工智能的过程中，具有信息安全意识，能够正确认识人工智能对日常生活和社会发展的影响。情感目标2、项目目标本课时围绕“剖析人工智能技术”的单元项目，进入“子项目一：认识与理解人工智能”，围绕项目问题组织学生自主协作与探究的学习，从而掌握知识、提升技能和素养。3、学业目标了解人工智能技术四、课时教学重难点分析1、教学重点（1）理解人工智能技术的内涵；（2）理解领域知识智能问答机器人的工作过程：（3）认识人工智能技术的研究领域2、教学难点理解人工智能的内涵与原理。五、学情分析1、知识积累经过前几章的学习，学生认识与理解了数据及程序，奠定了本章对人工智能本质的理解。学生在日常生活中接触过部分人工智能工具，积累了一定的生活阅历。2、学习能力1、高中生有一定的判断与思考能力；2、自主、探究与协作能力也在前期的实践中有所提高。3、学习兴趣高中生好奇心强，对新技术兴趣浓厚，因此对人工智能学习比较感兴趣。不足人工智能技术当前社会最前沿的技术，学生对其认识只停留在应用表层，对其技术实质理解非常浅。六、教学方法与策略1、教学方法在项目的引导下综合利用讲授演示法、任务驱动、协作讨论等教学方法。2、基本策略围绕单元项目下的子项目，针对性的开展自主、协作和探究的学习，层层深入的对知识进行学习。推进七、资源准备类型项目来源课件6.1.1人工智能&6.1.2剖析领域知识问答机器人教师制作活动文档课时活动记录表课时知识问卷课时学习评价表微课世界上最先进的机器人下载与加工人工智能是什么八、教学过程环节教学活动设计意图目标达成环节一：单元情境与单元内容安排教师：1、结合微课导入本单元情境：人工智能技术的高速发展，将对各行各业产生重大影响。此外，人工智能技术的广泛应用也将深刻的影响人民的日常生活。2、分析单元主题与学习内容：学生：紧随教师的引导积极思考。利用微课视频引导学生进入主题情境，并规划单元学习信息意识环节二：项目选题教师：引导学生开展单元项目选题：学生：小组协作进行单元项目选题，并填写活动记录表，做好选题探究规划。确定选题，为后期学习与活动确定方向环节三：初步认识人工智能教师：导入本节课学习内容：提出问题：什么是人工智能？指出：你可能会首先想到机器人！，引导学生观看微课：世界上最先进的机器人--Ameca2）进而提出问题：人工智能=机器人吗？引导学生思考后指出：人工智能并不只是机器人，并举例说明：3)进而给出人工智能的定义：人工智能：ArtificialIntelligence，简称AI，是计算机学科的一个分支，是研究计算机模拟人的某些感知能力、思维过程和智能行为（如学习、推理、思考、规划等）的学科。并引导学生观看视频《人工智能是什么》4)结合视频分析人工智能的本质：学生：1、观看视频，思考问题，完成活动记录表。信息意识、信息社会责任环节四：感受理解人工智能教师：提出问题：人工智能的是怎样工作的？以领域知识智能问答机器人为例来分析人工智能的工作过程简单说明领域知识智能问答机器人的内涵：领域知识智能问答机器人在某一领域知识范围内实现人机自动问答的智能信息系统，是一种新颖的信息检索系统。引导学生体验领域知识问答机器人：学生：体验领域知识问答机器人，结合活动记录表描述体验结果。教师：引导学生剖析领域知识智能问答机器人：1、简单解析领域知识问答机器人工作实质:领域知识智能问答机器人可以准确理解人们的信息检索意图，并通过语料库检索出相关文档和答案，最后从相关的候选答案中提取最接近问题的结果。使用智能问答机器人时，人们可以不采用输入关键字的方式提问，而是直接使用自然语言组成的问句进行提问。2、剖析领域知识智能问答机器人系统构成与工作过程：1）总体构成：典型的智能问答系统主要包括常见问题解答(FAQ)、问题理解、信息检索、文档库、答案抽取五大模块.2）具体分析①常见问题解答模块用户发起提问后，智能问答系统首先从FAQ库中寻找是否包括用户的问题（问句），如果包含问句，则直接返回问句对应的答案给用户，从而省去后面一系列步骤；否则，就进入问题理解模块。FAQ库主要用于提高智能问答系统的效率，其主要技术就是问句相似度计算和候选问句的选择。问句相似度计算太仓采用Jaccard相似度系数算法：子探究一：用Python语言编程实现Jaccard相似度系数算法，并填写活动记录表单。②问题理解模块该模块主要实现计算机理解用户的问题，确定问题的关键词和问题的类型，为后面的信息检索和答案提供服务。问题理解模块的实现过程一般包括问题预处理、问题分类、关键词提取和关键词扩展等。其中，问题分类主要确定问题的类别，以方便信息检索和答案抽取。问题理解模块主要运用的技术有分词、同义词词典、分类方法等。子探究二：感受问题理解模块功能。当询问空调企业智能客服机器人“有没有便宜一点的空调？”你觉得它会怎么理解这句话？③信息检索模块该模块主要从互联网或者知识库中找到与问题相关的文档作为答案提取的原材料。信息检索的方法一般有两种，一种是直接利用搜索引擎检索信息；另一种是建立特定的知识库，然后根据知识库建立索引模块，从而可以方便、快速地找到相关文档，并根据特点的排序算法对文档进行排序。信息检索模块运用的技术主要包括查询扩展、语料库的构建技术、词汇索引、文档排序等。子探究三：模拟理解计算机进行信息检索的思维过程。④文档库模块文档库用于存放专家提供的知识，其内部含有大量某个领域的常识性知识和专家水平的知识与经验总结，且能够利用专家的知识和解决问题的方法来处理该领域问题。知识的表示形式有产生式、框架、语义网络等，运用得较为普遍的知识是产生式规则。产生式规则以“if...then...”的形式出现，即如果前提条件得到满足，就产生相应的动作或结论。⑤答案抽取模块该模块主要利用问题的类型构建相应的答案抽取策略，从信息检索后的文档中对排序靠前的文档进行答案的定位和输出，所用技术主要有答案抽取模板的制定、模式匹配、聚类等。学生：紧随教师讲解与引导开展活动探究，完成活动记录表相关内容。通过层层递进知识学习与活动探究促进知识掌握与应用计算思维、数字化学习与创新环节五：进一步认识人工智能教师：提出问题：人工智能包括哪些哪些研究领域呢？分析人工智能的常见理论分析人工智能研究领域：学生：认真思考问题，完成活动探究。在体验与理解的基础上拓展对人工智能的认识信息社会责任、信息意识环节六：总结与检测教师：与学生共同总结本节课学习内容，并引导学生完成知识检测学生：总结与检测形成知识系统，检测与巩固环节七：课后思考与探究人工智能是引领未来的战略性技术，将深刻改变人类的生产与生活方式。但同时人工智能失控的风险及对人类社会未来发展潜在的威胁也让我们忧心忡忡。请课后调查与小组讨论，人工智能的未来发展将何去何从？辩证认识人工智能信息社会责任九、教学板书规划板书基本知识主题+疑难点知识分析教学反思略十一、附件单：编号项目作用附件一课时活动记录表追踪与评价学生学习过程，积累过程资料附件二阶段学习评价量规评价过程学习，促进学习与教学改进附件一：课时活动记录表第六章第一课时6.1.1人工智能&6.1.2剖析领域知识问答机器人项目学习活动记录表班级组长你的姓名学习目标理解人工智能的概念理解人工智能的工作过程3、认识人工智能的研究领域探究活动探究活动一：项目选题各个小组协作讨论小组单元项目选题你的小组选题：探究活动二：体验领域知识智能问答机器人选择下列网址中的其中一个，体验与机器人对话的过程，并结合活动记录表描述感受探究过程记录向客服机器人提出的问题客服机器人的反馈康复机器人能否准确理解你的问题1能不能不太准23成果/结论智能客服机器人使用感受：探究活动三：剖析领域知识智能问答机器人子探究一：用Python语言编程实现Jaccard相似度系数算法，并填写活动记录表单。运行结果截图：第一步：运行教材程序并进行简单分析运行结果截图：#-*-coding:utf-8-*-#计算jaccard系数defjaccard(p,q):c=[valforvalinpifvalinq]#求p和q的交集returnfloat(len(c)/（len(p)+len(q)-len(c))）#注意：在使用之前必须对两个数据集去重a=["空调机","有","什么","功能","?"]b=["空调机","的","功能","有","哪些","?"]print(jaccard(a,b))运行结果截图：运行结果截图：第二步：利用Python语言编程求出Jaccard相似度系数。A:哪个品牌的空调比较好？B:什么品牌的空调性能比较好？子探究二：感受问题理解模块功能。当询问空调企业智能客服机器人“有没有便宜一点的空调？”你觉得它会怎么理解这句话？理解过程选择你认为智能问答系统可能对问题做出的理解问题分裂物流价格空调库存质量型号售后服务关键词提取有没有便宜一点的空调价格库存子探究三：模拟理解计算机进行信息检索的思维过程。用户咨询问题选择你认为智能问答系统对该问题做出的检索并分析原因会员积分1.会员卡计分里程有什么用？2.明珠会员是否有等级之分？3.非航累积积分4.会员不需要自动识别服务累积里程如何处理5.补寄会员卡探究活动四：探究人工智能的研究领域各个小组网络查阅资料，了解人工智能的几大研究领