信息技术人工智能狂潮从专家系统到机器学习说课稿-20180920

-2-人工智能狂潮——从专家系统到机器学习说课稿课型体验探究课课时安排1课时（八年级）学校授课教师开篇：尊敬的各位评委老师，大家好！我今天说课的题目是《人工智能狂潮——从专家系统到机器学习》，一听到这个题目，想必大家的感觉可以用三个字来概括——“热”“难”“新”，人工智能是现在研究的前沿热点，如何把深奥晦涩的人工智能融合进中学生的课堂，让中学生理解，是比较难的。人工智能大家都听说过，但关于人工智能的“狂潮”、“专家系统”、“机器学习”这些到底是什么，通过我的这节课，我会让大家清楚、明白。下面我将从这四个方面展开，为大家呈现我的思考。说教材地位、特点、作用、缘由随着人工智能的发展和应用越来越广泛，人工智能对人类的影响也越来越深远，中学生作为祖国未来的“建设者”，有必要从现在开始就渗透“未来观”。国务院最近发布的《新一代人工智能发展规划》中也明确指出，“逐步开展全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程、逐步推广编程教育、建设人工智能学科，形成我国人工智能人才高地”，考虑到学生学情和知识基础，本课选择在八年级设置开展。人工智能的知识范围那么大，我该从哪里切入，是我选题初期一直在思考的一个问题。未来不可知，但回顾历史可以让我们明白未来，最后我选择以人工智能发展的三次浪潮为主线，通过课前视频引入，创设一个“人工智能”的学习氛围，引发学生的学习兴趣；课中案例体验、游戏探索、合作探究和与学生不断地互动，来启发学生对于人工智能的理解，特别是对从“专家系统”到“机器学习”发展浪潮的兴起与低谷的理解，培养良好的科学技术应用观，让学生体会到人工智能给生活带来的便利，培养学生运用人工智能来解决实际生活中问题的能力。教学目标基于以上分析，本节课的三维目标可以概括为：知识与技能了解专家系统和机器学习的基本含义；了解《动物识别专家系统》中知识和推理设置；经历“小鸟飞行”游戏中“无监督学习”和“有监督学习”的参数修改过程与方法通过案例体验，了解人工智能三次浪潮兴起的原因和背景以及专家系统与机器学习的作用及其局限性；能运用机器学习的基本模型分析提取特征量，解决实际问题；情感态度与价值观体会人工智能三次浪潮的历程和突破点，培养正确的科学技术应用观能对人工智能的期盼论和威胁论有自己的思考说学生、重难点众所周知，要教好学生，还需先了解学生。八年级学生正好是“数字土著”的一代，对科技热点、新兴技术具备一定的敏锐感。同时，八年级学生处于“青春期”，对新生事物有好奇心和探索欲，具备一定的数理逻辑能力。经过一年信息技术课的学习，也具备了一定的软件操作能力、自主学习能力，并且有合作、交流的意识，能够针对老师的提问进行探索实践。考虑到这些因素，我选取的都是贴近学生日常生活的案例，如医疗专家系统、动物识别系统、机器翻译和flappybird小游戏，抓住学生的兴趣点，选好教学契机，让学生在“玩”的过程中领会人工智能的魅力，自己归纳总结案例经验，体会人工智能发展的历程。结合学生的特点以及教学目标，本堂课的教学重点是让学生掌握专家系统与机器学习的意义，教学难点是通过案例体验，理解机器学习中“有监督学习”和“无监督学习”的区别与联系。说教学法基于前文分析，我主要采用“任务驱动法”、“范例演示法”和“案例教学法”，让学生通过丰富的任务和案例营造一种人工智能的学习氛围，通过体验人工智能发展的三次浪潮中三个代表性的应用，来达成本课目标。说教学过程这些教学法，将在教学过程的5个环节中一一体现，分别是：1、创设情境，点燃学习热情（5min）2、初步感知第二次浪潮的两个代表——专家系统和机器翻译（15min）3、逐步过渡到第三次浪潮，引入机器学习（5min）4、应用探索小游戏，深入机器学习中的有监督学习和无监督学习（12min）5、延伸拓展，课堂总结（3min）第一个环节，引入主题，通过一张“达特茅斯学院”7个青年的旧照片，将时光倒转到60多年前，回到“人工智能元年”，引发学生兴趣和关注。紧接着呈现AlphaGo与李世石对照的棋局和霍金关于“人工智能威胁论”的两个照片，将学生拉回现实，从古到今地穿越，展现出人类对人工智能的探索从未停止脚步。当学生们沉醉在浩瀚的历史长河中时，抛出开放性问题：对于人工智能的期盼论和威胁论，你是站在哪一方呢？由此，我们关于人工智能三次浪潮的探索和体验开始了。第二个环节，初步感知第二次浪潮的两个代表——专家系统和机器翻译。首先是两个专家系统的案例应用：医疗专家系统和动物识别系统，在体验的过程中，学生会发现专家系统还不够“专家”，并不能解决生活中的所有问题。另一个是代表是机器翻译，通过分组用机器翻译“有困难找警察”和“Hesawawomaninthegardenwithatelescope”两句话，学生会发现，原来他们本以为的强大的计算机翻译出来的竟然也可能是错的，打破学生的思维定势，引起学生的注意。在案例展示的过程中不断地设问互动，现场原型演绎，将专家系统和机器翻译两个概念贯穿其中，潜移默化、润物无声；第三个环节，逐步过渡到第三次浪潮，引入机器学习。正是由于第二次浪潮中专家系统不能学习所有的知识，所以提出“能不能让机器人自己学习？”这个观点，由此引出“机器学习”，顺理成章。通过展示“小狗学走路”的视频来类比强化机器学习的意义，既生动又有趣。而机器学习又分为“有监督的学习”和“无监督的学习”，定义非常枯燥难懂，但如果辅之以“人的色彩”，“拟人化”，就好理解多了。“有监督的学习”就像现在你们在教室听老师讲授经过科学编排的教学内容，而“无监督的学习”就像让你们拿着一年级到高三的所有书在家自己学习，所以“无监督的学习”才是真正的学霸，紧接着提出问题，“哪一种学习效率高呢？”引发学生思考人和机器学习的异同，各抒己见，然后顺势而为，鼓励学生上课要好好听讲，而关于机器人和人类两种学习方式的讨论更能进一步增强学生对机器学习的理解。第四个环节是应用探索小游戏，深入机器学习中的有监督学习和无监督学习。以FlappyBird这款游戏为例，介绍如何通过机器学习让人工智能自己玩FlappyBird。这一环节以学生动手操作、讨论交流为主，通过体验尝试编程猫源码编辑器中有监督学习和无监督学习两种AI程序，让小鸟自己学会闯关，为了便于学生理解，以“人教电脑玩游戏”、“20只小鸟的故事”生动的解释两种程序中的算法原理，让学生通过修改小鸟的数量和规则特征等参数，自主总结规律，来深入体验机器学习的魅力。围绕体验操作，设计讨论活动，思考机器学习两种方式的不同以及其局限性，帮助学生进一步强化对机器学习的理解。第五个环节，延伸拓展，课堂总结。本节课带领学生穿越人工智能的三次浪潮，体会到了人工智能的发展历程，重点体验了机器学习、机器