《人工智能初步》模块的理解和再认识—专题讲座-袁志平2015年2月.doc

高中信息技术系列讲座
《人工智能初步》模块
在信息的获取、加工、存储、管理、发布与交流的信息处理过程中，使用的所有技术，统称为信息技术。

图1信息技术 图2现代信息技术
现代信息技术则是指以微电子技术为基础的感测技术、通信技术、计算机技术、控制技术的综合技术。
如果没有特殊说明的情况下，人们所说的“信息技术”，通常是指“现代信息技术”。
信息技术学科是一个独立的学科分支，又是其他所有学科发展的基础。
一、课程模块
2003年教育部颁发了《全日制普通高中信息技术课程标准》（以下称《课标》）。并将《信息技术》的课程分成六个部分，即：一个基础模块、五个选修模块。
基础模块：①信息技术基础
选修模块：②算法与程序设计 ③多媒体技术应用 ④网络技术应用
⑤数据管理技术 ⑥人工智能初步

图3 《普通高中（信息/通用）技术课程标准》 图4 教科书（配光盘）
如今，各地区高中、初中和小学信息技术课程教材，是在融入了教育部《课程标准》的精神和理念之后，参照、参考《信息技术基础》《算法与程序设计》《多媒体技术应用》《网络技术应用》《数据管理技术》《人工智能初步》的“内容标准”而编写的。
信息技术学科的课堂教学，也逐渐地形成了“以信息、信息处理为主线，以提升学生信息素养为最终目标”的教学模式。
二、人工智能初步
人工智能技术是处于现代科学技术的发展过程中，正在不断地延伸、拓展的边沿科学技术之一。
《人工智能初步》模块是由于人工智能技术在求解策略和处理手段上，具有独到之处，即：“将知识符号化、数据化后，输入到计算机等数码设备中，进行信息处理。”而设置的普通高中信息技术课程中的选修模块。
⒈整体目标
①了解人工智能的一些基本概念。
②初步学会使用人工智能语言，解决简单问题。
③掌握使用简易的专家系统外壳，开发简单的专家系统。
④体验人工智能技术的应用。认识到人工智能技术，对人类社会生产、生活和学习的影响。
⑤感受人工智能技术的魅力，增强对信息技术发展前景的向往，和对未来生活的追求。
⒉内容标准
《人工智能初步》模块由三部分的组成：①知识及其表达 ②推理与专家系统 ③人工智能语言与问题求解
㈠知识及其表达
①了解人工智能技术的基本概念、特点和发展。
②知道人工智能技术是随着社会需求、科学技术进步而发展的。
③了解人工智能主要应用领域，体验人工智能的应用。
④掌握知识的概念；学会知识表达的基本方法。
㈡推理与专家系统
①学会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。
②了解专家系统的基本结构。
③知道专家系统正向、反向推理的基本原理。
④掌握不精确推理的基本过程。
⑤了解专家系统解释机制的基本概念，以及在专家系统中的重要作用。
⑥了解专家系统外壳的概念。
⑦学会使用简易的专家系统外壳，开发简单的专家系统。
信息技术的应用，经历了数值计算、数据处理、知识处理三个阶段。专家系统属于知识处理阶段。
㈢人工智能语言与问题求解
①掌握人工智能语言的一些基本概念
②了解人工智能语言的主要特征。以及基本数据结构、程序结构。
③初步学会使用人工智能语言设计程序，求解简单问题。
④了解状态空间的概念与方法。
⑤学会使用状态空间方法描述待求解的问题。
⑤了解用盲目搜索技术，进行状态空间搜索的基本过程。
⑥知道启发式搜索的基本思想，及其优越性。
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三、教学策略
人工智能研究的主要目的就是让机器能够像人一样去解决问题。而求解问题的方法又是人工智能研究的核心。
⒈营造良好学习氛围
要创建学习《人工智能初步》的物质条件环境。注意营造良好的《人工智能初步》模块学习氛围，良好的学习氛围是有效教学的前提。
任课教师要负责营造学习《人工智能初步》的课堂信息文化环境。
应在引导学生把握《人工智能初步》知识体系的基础上，适当放手，让学生通过自主探索掌握操作方法与应用技巧。在过程中认识和理解相关的概念和基本方法，陶(táo)冶(yě)学生的心性，形成健康人格。
要做好指导和调控，有计划地让每个学生初步学会知识的符号化；亲历与体验使用“专家系统外壳”，开发“专家系统”。初步学会使用人工智能语言设计程序，求解简单问题。感受搜索的基本思想。
例如：北京市陈经纶中学帝景分校的范晶老师的“第三节 专家系统及其设计”的一节课。
范晶老师通过设置的“设计简单的水果识别专家系统”活动，使学生在良好的课堂学习气氛下，激发出学生的好奇心，引起学生的学习兴趣。
在“设计简单的水果识别专家系统”主题活动的过程中，感受到人工智能技术的丰富魅力，进而增强了对信息的分类、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，以及对人工智能技术发展前景的向往，和对未来生活的追求。

图5获奖留念 图6 全国优质课展评获奖
参见附录：2015-02-05 52附 录范 晶《初识专家系统》北京市陈经纶中学帝景分校—教学设计.doc
例如：北京九中的潘立晶老师的“第四章 问题求解”的“第一节 用搜索解决问题”的一节课。
学生在学习、生活中，接触过“走迷宫”“数字拼图”等问题。但是，对于“用搜索解决问题”方面的知识， 还从未接触过。
潘立晶老师，设置并采用“重排九宫”的活动，贯穿教学过程的始终。鼓励学生在教学互动的过程中，积极思维、大胆想象、勇于创新。形成了良好的教学氛围。
寓教于乐，激发了学习兴趣，使学生在游戏中，掌握了用“用搜索解决问题”的思路和过程。通过举一反三的引申思考，为今后，解决生活中的类似问题，提供了启发和帮助。
参见附录：2015-02-05 41潘立晶《第四章 问题求解 第一节 用搜索解决问题》北京市第九中学—教学设计.doc
教师设置情境，让学生自己发现问题（情景教学）。教师要站在学生的角度，与学生一起分析问题，提出解决问题的方案（师生共同学习、研究、探讨）。
让学生亲身经历处理信息、开展交流、相互合作解决问题的过程（亲历、合作学习）。
⒉设置活动主题达成隐含目标
不止在《人工智能初步》模块中，在所有的必修、选修的模块，以及所有学科中，任课教师都会的课堂教学中，设置一些相应的活动主题。
活动主题通常是在一节课中，教师所设计的教学活动任务主题。而隐含目标是指在课堂教学的教案、教学设计中，通常是不能写出来的目标。
隐含目标所涉及的内容，就是“教书育人”中的“育人”问题。这些年，课堂教学中的育人问题，没有引起足够的重视。
隐含目标的一些内容：
例如：辩证唯物主义思想和唯物辩证法灌输；热爱中国共产党、热爱社会主义祖国、热爱中华民族；热爱中华民族的传统文化；团结友爱的集体主义精神；爱护野生动物、保护地球环境等。
教师要根据教学内容，结合不同时期的不同内容，设计课堂教学中的活动主题。通过活动主题，来实现隐含目标。
在《人工智能初步》模块教学中，如何利用活动主题，将隐含目标融入课堂教学之中呢？
例如：北京九中的潘立晶老师的“第四章 问题求解”的“第一节 用搜索解决问题”的一节课中，设置的“走迷宫”活动，很好地将中国的传统文化中的“八卦”，蕴含在无形之中。让学生在学习“搜索”走出迷宫的过程中，感受到中国传统的文化。
例如：北京市苹果园中学李乘老师的《人工智能的基本内容》的教学中，就通过主题活动“射箭机器人”“人机对弈”“机器人解魔方”等小活动，让学生感受到现代科学技术的飞速发展，认识到学习科学技术的重要性。
参见附录：2015-02-05 51附 录李 乘《人工智能的基本内容》北京市苹果园中学—教学设计.doc
例如：北京九中的潘立晶老师的“第四章 问题求解”的“第一节 用搜索解决问题”的一节课，设置的“走迷宫”“数字拼图”活动，植入了中国古文化和趣味数学知识的内容，
例如：北京市陈经纶中学帝景分校的范晶老师的“第三节 专家系统及其设计”的一节课中，设置鉴别“大熊猫”的专家系统主题活动，让学生在学习专家系统的同时，进一步地感受中国青藏高原的丰富动植物资源。
教书育人是教师的天职，也是教师的基本使命和主要工作。
教师面对的对象就是学生，教书是指教学生，育人是指培养学生。教师的基本准则是为人师表，要当学生为人处事的楷模。从这个角度来讲，教师与学生的关系是师生关系。
师生关系是教师必须面对和需要审慎处理的主要人际关系。
参见附录：2015-02-05 91附 录《教书更重育人》.doc
四、模块评价
《人工智能初步》等五个选修模块，通常不单独考试。而是采用与《信息技术基础》模块，进行年度合格达标考试。
各地区教委考试办公室、基础教育科、教研室等负责考试的部门，自不同的时期，会相应地发布各个学科的《考试说明》文件。指定教研室中的学科教研员等一些教学骨干教师来出笔试试题。
在符合《课程标准》《考试说明》《考试方案》的要求，符合教科书教材内容标准的基础之上，结合信息技术学科各个学校的实施教学的情况，设计试题。
⒈笔试与上机
信息技术学科的考试（学年末、结业考试）通常会有两种形式。一是书面的笔试。二是上机操作考试。
信息技术笔试试题可以采用多种类型，例如：填空题、选择题、连线题、排序题、判断题、简答题等。
设计不同类型的试题，有不同的出题方式、方法和标准要求。
参见附录：
2015-02-05 53附录2010～2011年北京市石景山区普通高中信息技术《信息技术基础》《人工智能初步》笔试试题——参考答案及要点.docx
2015-02-05 54附录2010～2011年北京市石景山区普通高中信息技术《人工智能初步》上机试题.docx
2015-02-05 55附录2010～2011年北京市石景山区普通高中信息技术《人工智能初步》上机试题答案.docx
⒉成绩统计与分析报告
将笔试试题的成绩和上机考试成绩，再结合平时成绩进行综合统计，根据统计的结果，写出信息技术学科教学质量的分析报告。
参见附录：2015-02-05 56附录普通高中信息技术《信息技术基础》笔试成绩——统计表.doc
五、模块的思考
2007年9月，北京市普通高中信息技术进入课程改革，使用符合《课程标准》的教科书。
在七年之多的教学、教研过程中，对于《人工智能初步》选修模块，有一个新的思考：
如果能将《人工智能初步》选修模块，续接在《算法与程序设计》选修模块的后边，让人们认识到《人工智能初步》是《算法与程序设计》继续。这样，可以将两个模块，有机地结合在一起。
根据算法分析，可以来设计一般的计算机程序，还可以来设计人工智能程序。