《状态变化类问题求解》教学设计——高一信息技术《人工智能初步》-李乘.docVIP

教学基本信息 课名 第二章 知识表示及Prolog语言 第四节 状态变化类问题求解 是否属于 地方课程或校本课程 否 学科 信息技术 学段 高中 年级 高一 授课日期 2016年9月11日 教材 书名：《人工智能初步》 出版社：广东教育出版社 出版日期：2004年06月 北京市中小学“京教杯”青年教师教学设计大赛 教学设计参与人员 姓名 单位 联系方式 设计者 李乘 首都师范大学附属苹果园中学实施者 李乘 首都师范大学附属苹果园中学指导者 牛静 北京教育学院石景山分院其他参与者 指导思想与理论依据 新修订的《普通高中技术课程标准（实验）》中指出: 信息技术学科核心素养之一是培养学生的计算思维能力，具备计算思维的学生在解决社会生活中的实际问题时，能够采用计算机可以处理的方式界定问题、抽象特征、建立结构模型、合理组织数据。信息技术课程应体现学科的核心素养。结合问题解决的真实过程，发展学生的计算思维。 本节课通过学习状态空间表示法对问题抽象特征、建立结构模型并求解，体现了对学生计算思维的培养。 学生的学习过程基于体验式学习理论，即学习者亲身介入实践活动，通过认知、体验和感悟，在实践过程中获得新的知识、技能、态度。遵循从特殊到一般,再从一般到特殊这一认识事物的普遍规律，通过体验归纳过程、规律。  教学背景分析 教学内容: 广东教育出版社出版的普通高中信息技术选修5《人工智能初步》在第一章中对人工智能进行了概述，接下来第二章开始讲人工智能最基本的内容——知识表示。知识是一切智能行为的基础，知识表示让机器能够识别和处理知识。本章共介绍了四种知识表示的常用方法，本节所介绍的状态空间表示法与其它三种是并列关系，可以根据实际情况选择合适的知识表示法。相比较而言，状态空间表示法更抽象一些。尤其是第一步——状态变量的设计，尤为困难。所以在课堂练习活动的设置环节，遵循循序渐进的原则，由易到难安排题目。直到最后布置作业才让学生独立完成第一步——状态变量的设计。 学生情况: 高中生具有一定的空间想象能力，可以理解和掌握本节课的内容。学生在课余生活中会接触到一些益智游戏，其中的一部分有利于学生的智力发展。但是大多停留在感性认识水平，即便能过关，其中道理也模糊不清。 本节课是学生学习的第三种知识表示法，通过数学、物理等学科的学习已经有了一些将知识符号化的基础，但对状态空间的相关概念以及状态空间表示法的实际应用还是初次接触。 本节课能够引领学生把一些适用于状态空间的问题求解过程提升到一个理性认识的水平，初步学会用状态空间表示法表示知识，并学以致用。 教学方式: 讲授法、任务驱动法 教学手段: 1.利用益智游戏分析、体验状态变化类问题求解的一般过程。 2.准备微视频学习资源实现学生的个性化学习。 技术准备: 学校有网络机房，学生人手一台计算机。每班学生有自己的账户和文件夹，师生通过FTP交换数据。网上共享空间提供可以课后访问的学习资源。根据学生和学校设备情况，本节课在网络机房进行。  教学目标(内容框架) 教学目标： 1.知识与技能：了解状态、操作和状态空间的概念。 2.过程与方法：初步学会用状态空间表示法表示知识。 3.情感态度与价值观：体验状态空间表示法求解问题的一般过程。 教学重点： 用状态空间表示法表示知识 教学难点： 状态变量的设计  时 间 （分） 教 学 过 程 教师 活动 学生 活动 设计 意图 3 2 16 21 2 1 （课前2分钟预备） 复习提问：（3分钟） 提问1：不久前围棋界上演了一场人机大战，代表人类一方出场的是谁？（世界顶级围棋棋手李世石） 提问2：与他对弈的是谁？（AlphaGo是具有人工智能的计算机系统） 提问3：最终是谁获得了比赛的胜利呢？（AlphaGo） 提问4：为什么研究用计算机下围棋？（围棋是一种及其复杂的状态变化类问题） 引入新课：（2分钟） 使用知识表示法的目的是把社会、生活问题符号化，从而输入到计算机中由计算机进行问题求解。 下围棋的过程中，棋局的状态一直在变化，对于这类状态变化类问题，适合用知识表示法中的状态空间表示法进行描述。 要想明白计算机是如何求解下围棋这类状态变化类问题，可以从一个简单的状态变化类问题入手——翻硬币问题。 讲授新课： 状态变化类问题求解 一、状态空间表示法的相关概念 演示讲解：翻硬币问题 状态：事物在某一时刻的状况。翻转三枚硬币，用“0”表示硬币为正面朝上，用“1”表示硬币为反面朝上。状态变量的取值是事先设定的，具体用什么数值表示都可以。 操作：引起状态变化的手段。翻转三枚硬币的操作，分别用A、B、C表示。如果在设计操作时用大写，