《认识专家系统》教学设计

　　“专家系统”是对前一章“知识表示”尤其是产生式规则学习的应用，旨在引导学生对人工智能的应用有更进一步的了解，对诸如语音识别系统、生物医疗诊断系统，制定最佳行车路线的CARG等类似的专家系统的结构和功能有一个较全面的理解。
　　
　　一、教学目标
　　
　　1．知识目标
　　(1)了解专家系统的概念和特征。
　　(2)理解专家系统的基本构造和各部分的功能。
　　
　　2．能力目标
　　(1)通过感受人类专家解决复杂问题的思路，增强学生的逻辑思维和问题解决能力。
　　(2)通过小组协作交流，提高学生对问题的分析、归纳和总结能力。
　　
　　3．情感目标
　　(1)进一步增强对人工智能领域的认识，感受人工智能技术的丰富魅力。
　　(2)增强协作学习和人际交流能力。
　　
　　二、教学重点、难点
　　本节课的教学重点是了解专家系统的概念和特征。为了突出重点，指导学生操作“疾病诊断治疗专家系统”，引导学生归纳出专家系统的特征，再从特征进一步得出专家系统的概念。
　　认识专家系统的基本结构，并理解各部分功能与作用，需要学生具备较强的分析能力，因此将二者作为本节课的教学难点。
　　
　　三、学情分析
　　
　　学生已系统地学习了人工智能初步中的“知识表示”模块，初步掌握了“框架表示法”、“与或图表示法”、“状态空间表示法”、“产生式规则”等基本知识表示方法，但是各种知识表示如何在人工智能中得到应用，学生对这个问题在上一阶段的学习中还难以深入休会。
　　
　　四、教法和学法分析
　　
　　1．教法
　　为厂帮助学生理解专家系统，我在教学中利用《疯狂医院看病记》有趣的Flash动画作为引入，让学生从中体验开思考人类医生为病人治病的思维过程，并以辩论赛的方式加深学生对专家系统的认识。
　　
　　2．学法
　　(1)案例学习：学生已具备了较强的分析、概括、归纳和总结能力，让学生在实际操作中体验分析，从而获取对知识的正确理解，探求问题的解决方法。
　　(2)协作探究：学生带着教师提出的探究性问题，通过小组协作交流的方式探究问题。
　　
　　3．教学资源准备
　　本课课件(WWW．shimen．org／web／shimen／teachers／info／tmouse／kejlan／thzhuanjiaxt／index．htm)、EXSYS专家系统网站(WWW．exsys．com／demomain．html)、教学专家系统外壳(www．parlog．com／intermodeller．html)。
　　
　　五、教学程序
　　
　　1．新课引入
　　展示智能机器人的画面，说明智能机器人是人工智能的应用，它广泛应用于我们的生活与科技中，以此引入将要学习的专家系统。
　　播放《疯狂医院看病记》的Flash动画。学生观看动画，回忆自己接受医生治疗的情形，感受并讨论人类医学专家在解决复杂问题时的思维。
　　
　　2．提出问题、学生实践探究及归纳总结
　　在教学的不同阶段分别向学生提出两个问题，并通过多媒体网络广播系统演示专家系统操作过程。学生通过探究、协作、交流共同解决问题。最后教师对学生的探究结果进行归纳总结，让学生透过现象看到本质。
　　问题一：专家系统有什么特征?
　　首先指导学生带着问题“专家系统和人类专家有何异同”操作“疾病诊断治疗专家系统”，体验电脑专家是如何为人看病的。
　　设计意图：软件操作不但能使学生更好地理解问题，而且也能促进思维，为学生理解复杂抽象的难题奠定基础．
　　学生探究：结合软件操作和人类医生的思维过程，学生通过小组协作得出最大的相同点是专家系统能模拟人类的思维过程，循序渐进地提出诊断问题。
　　教师根据学生的探究结果引导学生归纳出专家系统的特征，并从专家系统的特征引出专家系统的概念。
　　问题二：专家系统有哪几个基本组成部分？各部分功能是什么?
　　指导学生分组操作“动物识别专家系统”，并推理出具有表1中这些特征的动物分别是什么。要求学生思考：这个动物识别专家系统由哪几部分组成，各部分的功能与作用是什么。
　　
　　设计意图：让学生实际操作，通过小组协作和自主学习相结合的方式，完成对问题的探究．培养学生观察和分析问题的能力。
　　教师列举对表l中第一个动物的推理操作。
　　学生探究：通过实际操作，对该系统的组成和功能有感性的认识。教师设置系统的知识库，使每组最后一个动物都不能推理出来，以促使学生思考，加深对专家系统“知识库”的认识。
　　教师引导学生归纳动物识别系统的组成及各部分功能后，推广到广义的专家系统，并讲解各部分功能和工作流程。
　　教师讲解专家系统外壳是专门用来构造专家系统的软件，通过它定义好一个专业的判断规则后就是一个专家系统。如将动物识别系统知识库里动物的识别规则改为植物的识别规则后，这个系统就是植物识别专家系统了。
　　
　　
　　3．辩论赛：专家系统VS人类专家
　　情景设置：为厂加深学生对专家系统的认识，组织学生分两组辩论专家系统与人类专家各自的优缺点。在辩论之前，教师讲述斯坦福大学实验的故事(如图)，为辩论开始作铺垫，激发学生的辩论热情。学生辩论，并试图用自己的观点说服对方。学生能从辩论比较中得出专家系统成本低，人家有人情味，处理问题更灵活等明显特点。但专家系统的使用不受时间限制、可复制性等优点需要教师引导学生归纳出来。
　　
　　4．活动探究
　　学生首先阅读专家系统的类型，然后自主上网体验国内外开发的各类专家系统，了解它们的分类，感受专家系统的应用前沿。在动手操作与比较分析的基础上，每组学生就各自的想法和体验，按照专家系统处理问题的类型，对表2所示的专家系统进行分类。教师抽样小组的活动成果并总结。
　　
　　
　　5．评价总结
　　通过网络课件设置3个选择题，考查学生对专家系统的理解掌握程度。教师在评价中总结和深化本节课的内容，引导学生阅读课件中的专家系统相关资料，拓展知识